Mặc dù tác dụng của nhôm đối với thực vật được biết đến rộng rãi, nhưng con người không hiểu rõ chính xác làm thế nào nhôm xâm nhập vào tế bào thực vật và gây hại. Trong một nghiên cứu mới được công bố trên Frontiers in Plant Science, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tsukuba đã phát hiện ra rằng một phần không thể thiếu của thành tế bào của cây có thể đóng vai trò bảo vệ cây lúa khỏi tác hại của thành phần nhôm trong đất.

Nghiên cứu tập trung vào Oryza sativa, một loài lúa được trồng rộng rãi ở các nước châu Á. Nhóm đã tận dụng một giống lúa đột biến có tên là star1 (giống lúa nhạy cảm với nhôm Rhizotoxomatic 1). Như tên gọi của nó, giống lúa đột biến rất nhạy cảm với các tác động độc hại của nhôm, và các đầu rễ của nó phát triển rất kém khi nhôm ở trong đất. Chủng đột biến cho phép các nhà nghiên cứu phân tích cách các tế bào cây lúa phản ứng ở cấp độ phân tử với nhôm.

Hiroaki Iwai, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Nghiên cứu trước đây cho thấy rằng thành tế bào bằng cách nào đó đóng vai trò cơ học trong tính nhạy cảm với nhôm, bao gồm cả vai trò có thể của pectin. Chúng tôi tập trung vào pectin vì đây là thành phần chính của polysacarit của thành tế bào và bởi vì bằng chứng trước đây cho thấy độ nhạy của giống lúa star1 với nhôm có thể liên quan đến sự thiếu hụt pectin”.

Để xác nhận bằng chứng gợi ý từ các nghiên cứu khác, các nhà nghiên cứu đã đo pectin tại các đầu của rễ cây, nơi mà nhôm được cho là sẽ xâm nhập vào cây. So với giống lúa hoang dã, giống lúa đột biến star1 có mức pectin thấp hơn đáng kể. Điều này dường như ảnh hưởng đến sự tích tụ nhôm trong đầu rễ: khi các đầu rễ được ngâm trong dung dịch nhôm, chỉ có các đầu rễ của các cây star1 hấp thu nhôm đáng kể. Như vậy, có rất ít nguyên tố xâm nhập vào cây.

Tác giả Jun Furukawa kết luận: “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng sự phân phối pectin ở đầu rễ, đặc biệt là trong các tế bào gốc, đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra khả năng chống chịu của cây dưới tác hại của nhôm. Chúng tôi tin rằng pectin được tìm thấy trong thành tế bào đóng một vai trò lớn trong việc xác định liệu nhôm có thể xâm nhập vào các tế bào ở đầu rễ hay không. Pectin dường như đóng vai trò là hàng rào bảo vệ chính chống lại nhôm”.