Sự sống còn của đa số thực vật như thực vật mà con người dùng làm thức ăn, phụ thuộc vào khả năng chúng tạo ra các thành tế bào chắc chắn, nhưng mềm. Thành phần chính của thành tế bào là polysaccharide được gọi là xylan.

 Hiện nay, các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Georgia, Hoa Kỳ đã phát hiện ra 2 protein đóng vai trò quan trọng tạo nên thành phần cơ bản này của đời sống thực vật, mở ra một bộ công cụ mới, có thể sẽ giúp các nhà khoa học biến đổi thực vật để sản xuất nhiên liệu sinh học, vật liệu xây dựng, sản phẩm y tế và sản xuất lương thực.

 Will York, Giáo sư hóa sinh và sinh học phân tử và là một trong các tác giả nghiên cứu cho biết: Cộng đồng khoa học đã xác định được số lượng lớn protein mà thực vật sử dụng để lắp ghép thành tế bào, nhưng rất khó xác định số protein trực tiếp cấu thành xylan.

 Thực vật không sản sinh đủ xylan, thành tế bào sẽ yếu. Như vậy, thực vật không sinh trưởng được bình thường và không thể vận chuyển lượng nước cần thiết từ rễ lên lá. Xylan là glycopolymer dồi dào thứ ba trên Trái đất sau xenlulô và chitin. Xylan tạo nên thành phần chính của gỗ, cỏ, sinh khối và thức ăn thô.

 Sự hình thành của các tế bào thực vật mô xơ là một quá trình rất phức tạp liên quan đến số lượng lớn các gen điều khiển sự sinh trưởng và phát triển của thực vật. Hợp tác với các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu Carbohydrate, nhóm nghiên cứu có thể xác định được 2 protein gọi là IRX 10-L và ESK1/TBL29, trực tiếp tham gia tổng hợp xylan.

 GS. York cho rằng:  Trên thực tế, các protein này đảm nhiệm công việc quan trọng, chúng là các “cỗ máy” phân tử mà thực vật sử dụng để tổng hợp xylan. Các gen khác hỗ trợ như kiểm soát tốc độ của một số quá trình.

 Các quá trình di truyền này đóng vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu cách thực vật sinh trưởng và cả cách chúng được phân tách thành những sản phẩm có ích như nhiên liệu sinh học một cách dễ dàng hơn.

 Qua hàng triệu năm tiến hóa, thực vật đã phát triển các cấu trúc đỡ vững chắc, cho phép chúng phát triển đủ cao để lá khai thác ánh nắng mặt trời có hiệu quả. Các cấu trúc đỡ này chắc chắn và mềm vì có chứa các thành tế bào giàu xylan. Để thực vật tồn tại, các thành tế bào phải chống lại sự tấn công của côn trùng và vi khuẩn.

 Việc khắc phục hạn chế cố hữu này là trở ngại lớn đối với ngành công nghiệp nhiên liệu sinh học còn non trẻ, bởi rất khó chiết xuất đường giàu năng lượng bên trong thành tế bào thực vật. Xylan đóng vai trò quan trọng trong việc giúp thực vật kháng lại côn trùng và vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu hy vọng phát hiện mới có thể giúp các công ty năng lượng thay thế sản xuất nhiên liệu hiệu quả hơn.

 Bên cạnh đó, xylan có triển vọng mang lại lợi ích cho các ngành công nghiệp khác, chẳng hạn như sản xuất polyme dùng trong ngành công nghiệp dược phẩm mà không tạo ra các chất ô nhiễm hóa học hoặc phụ thuộc vào các sản phẩm dầu mỏ hiện được sử dụng phổ biến.

 Xylan cũng là một thành phần trung tâm của chất xơ được tìm thấy trong bánh mì và ngũ cốc và nó thậm chí còn quan trọng cho việc sản xuất bia.

 Cần thực hiện nhiều nghiên cứu hơn trước khi phát hiện mới được biến đổi thành một sản phẩm hoặc qui trình thương mại trên thị trường, nhưng các nhà nghiên cứu tỏ ra lạc quan về triển vọng tương lai.

Nguồn: NASATI, ngày 16/10/2014