Chiến lược mới nhằm cứu loại ngũ cốc không thể thay thế của thế giới

 Chiến lược mới nhằm cứu loại ngũ cốc không thể thay thế của thế giới 

Đinh Thị Lam theo Phys.org

 Thực vật - chúng cũng giống như chúng ta, đều có những kỹ thuật độc đáo để giải quyết những căng thẳng. Nhằm cứu vãn một trong những loại cây trồng quan trọng nhất trên Trái đất khỏi sự biến đổi khắc nghiệt của khí hậu, các nhà khoa học đang vạch ra các chiến lược chống căng thẳng riêng của cây trồng.

Một nhóm nghiên cứu do UC Riverside dẫn đầu đã tìm hiểu điều gì xảy ra với rễ của cây lúa khi chúng phải đối mặt với hai loại tình huống căng thẳng là nước quá nhiều hoặc quá ít. Những quan sát này tạo cơ sở cho các chiến lược bảo vệ mới.

Julia Bailey-Serres, nhà di truyền học của UCR và trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Loại cây trồng này là nguồn cung cấp calo chính cho 45% nhân loại, nhưng việc thu hoạch của nó đang tiềm ẩn nhiều nguy cơ. Ở Hoa Kỳ, lũ lụt cùng với hạn hán đã gây ra thiệt hại lớn đối với mùa màng của nông dân mỗi năm”.

Mặc dù cây lúa có thể phát triển trong vùng đất ngập nước, nhưng nó sẽ cho ít năng suất hơn hoặc thậm chí là chết nếu bị ngập quá sâu trong thời gian dài. Công trình này mô phỏng những trận lũ lụt kéo dài từ 5 ngày trở lên, trong đó cây bị ngập hoàn toàn. Nó cũng mô phỏng các điều kiện của khô hạn.

Đặc biệt, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra phản ứng của rễ ở cả hai điều kiện, bởi vì rễ là bộ phận có những phản ứng đầu tiên không thể nhìn thấy đối với căng thẳng liên quan đến lũ lụt và hạn hán.

Nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí Developmental Cell.

Một phát hiện quan trọng là chất suberin - một chất được tạo ra bởi rễ lúa nhằm phản ứng lại với căng thẳng. Nó giúp bảo vệ cây lúa khỏi lũ lụt cũng như hạn hán. Bailey-Serres cho biết: “Suberin là một phân tử lipid giúp hút nước từ rễ đến chồi và oxy từ chồi đến rễ. Nếu chúng ta củng cố khả năng tạo ra suberin của thực vật, cây lúa sẽ có cơ hội sống sót tốt hơn trong mọi loại thời tiết”.

Các nhà nghiên cứu có thể xác định một mạng lưới các gen kiểm soát việc sản xuất suberin và có thể sử dụng thông tin này để chỉnh sửa gen hoặc tạo giống có chọn lọc.

Alex Borowsky, nhà sinh vật học UCR và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Tìm hiểu về suberin đặc biệt thú vị vì nó không dễ bị phân hủy bởi vi khuẩn đất, do đó carbon mà cây trồng đưa vào các phân tử suberin trong rễ sẽ bị giữ lại. Điều này có nghĩa là tăng suberin có thể giúp chống lại biến đổi khí hậu bằng cách loại bỏ và lưu trữ carbon khỏi khí quyển”.

Các nhà nghiên cứu cũng xác định các gen kiểm soát một số hành vi căng thẳng khác của cây lúa.

Bailey-Serres cho biết thêm: “Một trong những phát hiện thú vị của chúng tôi là khi cây lúa bị ngập trong nước, chu kỳ phát triển của tế bào rễ sẽ tạm dừng, sau đó sẽ phát triển trở lại ngay sau khi chồi được tiếp cận với không khí”.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu có kế hoạch kiểm tra cách điều chỉnh những phản ứng căng thẳng này có thể làm cho cây trồng trở nên thích nghi hơn trong điều kiện ẩm ướt và khô hạn.

Bailey-Serres cho biết: “Bây giờ chúng tôi hiểu được những phản ứng này, chúng tôi có một lộ trình để thực hiện những thay đổi có mục tiêu đối với bộ gen của cây lúa để tạo ra một cây trồng có khả năng chịu áp lực cao hơn".

Mặc dù mưa lớn và hạn hán đều gia tăng như những mối đe dọa, Bailey-Serres hy vọng rằng công nghệ gen mới có thể tăng khả năng phục hồi của cây trước khi quá muộn.

Bailey-Serres nói: "Với việc chỉnh sửa bộ gen, thực tế là chúng ta chỉ làm một thay đổi nhỏ thôi nhưng mục tiêu biến đổi và bảo vệ cây trồng khỏi dịch bệnh là tuyệt vời. Mặc dù cây trồng của chúng ta đang bị đe doạ, nhưng công nghệ mới đã cho chúng ta lý do để hy vọng”.