Vai trò của những cơ chất biến dưỡng và chu trình biến dưỡng bị thay đổi ảnh hưởng đến cây có củ khi bị khô hạn
Nguồn: Maltase Mutanda, Fikile N Makhubu, Sandiswa Figlan. 2026. Role of Altered Metabolites and Metabolic Pathways in Major Tuber Crops Under Drought Stress. Plant Environ Interact.; 2026 Feb 13;7(1): e70126. doi: 10.1002/pei3.70126.
Khô hạn đặt ra thách thức đáng kể cho tăng trưởng và năng suất cây có củ, đặc biệt là sắn (Manihot esculenta Crantz), khoai tây (Solanum tuberosum L.) và khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.). Những loài cây trồng này được trồng rộng khắp trên thế giới cung cấp củ và có vai trò cực trọng cho an ninh lương thực và dinh dưỡng, đặc biệt ở những vùng thiếu nước thuộc khu vực sub-Sahara, châu Phi, châu Á, châu Mỹ La tinh. Nhiều nghiên cứu đã nhấn mạnh đến cơ chất biến dưỡng ví dụ sucrose, proline và arginine góp phần vào tính trạng điều tiết áp suất thẩm thấu, bảo vệ tế bào và duy trì cán cân năng lượng khi bị khô hạn. Tuy nhiên, một tổng hợp toàn diện về phản ứng của cơ chất biến dưỡng khi khô hạn và những chu trình gắn liền với chúng bởi loai cây trồng có củ chủ yếu như vậy vẫn còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu này nhằm xác định và đánh giá phản ứng của cơ chất biến dưỡng cũng như các chu trình bị thay đổi ra làm sao khi bị stress khô hạn đối với sắn, khoai tấy và khoai lang. Phân tích nhiều nghiên cứu từ các bài báo nghiên cứu được trình duyệt khoa học trên Web of Science and Scopus databases đã xác định được 223 cơ chất biến dưỡng có thay đổi đáng kể khi bị khô hạn so với nghiệm thức đối chứng (không hạn) thông qua 30 bài báo khoa học được in từ 2010 đến 2024. Nền tảng của MetaboAnalyst này được sử dụng để lập bản đồ các cơ chất biến dưỡng đối với lộ trình của chúng và định lượng mức độ phong phú của chu trình diễn ra. Số lượng có càng cao của những cơ chất biến dưỡng thích nghi với khô hạn đã được báo cáo trong cây khoai tây, theo sau đó là khoai lang, phản ánh khả năng lớn hơn của nghiên cứu metabolomics cho loài cây trồng này, trong khi, thông tin cơ chất biến dưỡng rất hạn chế đối với cây sắn là do ít hơn bài báo công bố về phản ứng với khô hạn. Trehalose và proline là cơ chất biến dưỡng có giá trị kinh tế và ảnh hưởng lớn trong cả 3 loài cây có củ nói trên. Chu trình chất biến dưỡng phong phú bao gồm biến dưỡng glyoxylate và dicarboxylate, chu trình citrate, biến dưỡng alanine, aspartate và glutamate, biến dưỡng galactose, tinh bột, sucrose. Những phát hiện trên đây yêu cầu cần phát triển sâu hơn những nghiên cứu metabolomics, đặc biệt trong cây sắn đáp ứng với biến đổi khí hậu ở khu vực sub-Sahara Phi Châu, nhằm làm sáng tỏ các cơ chế điều chỉnh gắn với cơ chất biến dưỡng, biểu hiện gen đích và kiểu hình thích nghi với khô hạn. Do vậy, tích hợp lĩnh vực metabolomics với transcriptomics và proteomics cũng có thể cung cấp được một cách nhìn tổng quan toàn diện hơn về phản ứng của cây có củ với khô hạn, thúc đẩy mọi cố gắng của cải tiến giống nhằm mục tiêu an ninh lương thực.
Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41694540/
Hình: Giản đồ Venn cho thấy những cơ chất biến dưỡng bị ảnh hưởng đáng kể trong 3 loài cây trồng có củ (khoai lang, khoai mì và khoai tây). Khoai lang biểu hiện 26 cơ chất biến dưỡng đặc thù; khoai mì: không có; và khoai tây: 172
