Ở động vật, hormone peptide là các chuỗi axit amin nhỏ di chuyển trong máu và giúp cân bằng trạng thái cơ thể khi môi trường thay đổi. Ví dụ khi huyết áp của bạn xuống thấp, cơ thể sẽ sản xuất hormone vasopressin, hoóc-môn này lưu thông trong máu, làm thu hẹp động mạch và tăng huyết áp của bạn trở lại mức bình thường.
Ở thực vật cũng có hormone gọi là phytohormones, nhưng các nhà khoa học hiểu biết rất ít về chúng. Các nhà thực vật học tại RIKEN CSRS muốn tìm hiểu xem liệu có bất kỳ hormone thực vật nào phản ứng với sự căng thẳng về thể chất phi sinh học hay không. Fuminori Takahashi, tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích: "Mặc dù chúng ta biết rằng có một số hormone peptide trong màng tế bào trung gian của thực vật, nhưng cho đến bây giờ không ai xác định được bất kỳ sự điều chỉnh nào của chúng đối với sự căng thẳng về thể chất, ví dụ như mất nước."
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách quan sát các peptide CLE được tổng hợp trong rễ và loại hormone ABA tích lũy trong lá có tác dụng đóng các khí khổng để ứng phó với hạn hán. Sau khi thử nghiệm nhiều loại peptide CLE trên rễ cây, kết quả cho thấy chỉ có peptide CLE25 làm tăng tăng hormone n ABA và đóng các khí khổng trên lá. Nhóm nghiên cứu xác định rằng mối liên hệ giữa hai hiện tượng này là sự gia tăng một loại enzyme cần thiết để tạo ABA. Đồng thời, họ cũng đã chỉ ra khi mức độ CLE25 tăng lên trong rễ của thực vật đang chịu sự mất nước sẽ dẫn đến kết quả tương tự. Câu hỏi tiếp theo là liệu CLE25 có di chuyển qua hệ thống tuần hoàn dinh dưỡng trong cây hay không?
Việc xác định các hormone peptide chức năng trong các tế bào sống là rất khó vì chúng có số lượng quá nhỏ. Takahashi nói: "Chúng tôi đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng một hệ thống khối phổ kế có độ nhạy cao, và phát triển một hệ thống sàng lọc có thể xác định được các peptide di động đang di chuyển từ rễ đến chồi non." Với công nghệ này, các nhà nghiên cứu có thể đánh dấu các phân tử CLE25 và hình dung chuyển động của chúng từ rễ sang lá, cũng như chỉ ra rằng nó thực sự là một hormone di động và nó có khả năng tương tác với các phân tử khác trong lá để tạo ABA.
Trước khi tìm hiểu làm thế nào CLE25 tạo ra ABA khi nó di chuyển từ rễ đến lá, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các loại cây đột biến thiếu CLE25 hoặc ABA và thực hiện một số thí nghiệm theo dõi để xác nhận những phát hiện của họ. Đặc biệt, sau ba giờ mất nước, cây không có CLE25 đã cho thấy số lượng ABA trên lá ít hơn 7 lần và mất nhiều nước hơn so với cây đối chứng. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra một số đột biến và phát hiện ra rằng thụ thể BAM1/BAM3 trong lá là mối liên hệ sản xuất giữa CLE25 và ABA.
Bây giờ, các nhà khoa học đã phát hiện ra hormone peptide CLE25 và xác định cách thức nó giúp cây giữ nước, dù mới chỉ là bước đầu. Takahashi lưu ý: "Nghiên cứu này hoàn toàn có thể ứng dụng trong thực tế, góp phần vào phát triển cây trồng có thể chống lại stress phi sinh học do tận dụng lợi thế của hệ thống peptide di động trong thực vật."
Nhóm nghiên cứu tại RIKEN CSRS đã có kế hoạch phát triển riêng của họ theo hướng này. Takahashi giải thích: “Đầu tiên, chúng tôi nghiên cứu liệu các peptide biến đổi có hiệu quả hơn trong việc kháng lại stress so với các chất tự nhiên khác. Sau đó, chúng tôi nghiên cứu cách trộn các peptide chức năng vào phân bón để tăng khả năng chịu hạn của cây trồng trên đồng ruộng."