Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Trung Tâm NC Khoai tây, Rau và Hoa, trồng rau Hàn Quốc theo VietGap

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  10
 Số lượt truy cập :  28260287
Các nhà khoa học hồi sinh các enzim cổ đại để cải thiện quá trình quang hợp
Thứ sáu, 29-04-2022 | 07:54:50

Một nghiên cứu của Đại học Cornell mô tả một bước đột phá trong nhiệm vụ cải thiện khả năng quang hợp ở một số loại cây trồng, một bước hướng tới việc cây trồng thích nghi với sự thay đổi khí hậu nhanh chóng và tăng năng suất để nuôi sống 9 tỷ người dự kiến vào năm 2050.

 

Maureen Hanson, Giáo sư Liberty Hyde Bailey về Sinh học Phân tử Thực vật tại Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống, và Myat Lin, cộng sự nghiên cứu, làm việc trong phòng thí nghiệm của họ trong Tòa nhà Công nghệ Sinh học.

 

Nghiên cứu “Cải thiện hiệu quả của Rubisco bằng cách hồi sinh tổ tiên của nó trong họ Solanaceae” được công bố trên Science Advances. Tác giả chính là Maureen Hanson, Giáo sư Liberty Hyde Bailey về Sinh học Phân tử Thực vật tại Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống.

 

Các tác giả đã phát triển một kỹ thuật tính toán để dự đoán trình tự gien thuận lợi tạo nên Rubisco, một loại enzim thực vật quan trọng cho quá trình quang hợp. Kỹ thuật này cho phép các nhà khoa học xác định các enzim ứng cử viên đầy hứa hẹn có thể được chuyển hóa thành các loại cây trồng hiện đại và cuối cùng, làm cho quá trình quang hợp hiệu quả hơn và tăng năng suất cây trồng.

 

Phương pháp của họ dựa trên lịch sử tiến hóa, nơi các nhà nghiên cứu dự đoán gien Rubisco từ 20-30 triệu năm trước, khi mức độ carbon dioxide (CO2) trên Trái đất cao hơn ngày nay và các enzim Rubisco trong thực vật đã thích nghi với mức độ đó.

 

Bằng cách hồi sinh Rubisco cổ đại, các kết quả ban đầu cho thấy hứa hẹn phát triển các enzim Rubisco nhanh hơn, hiệu quả hơn để đưa vào cây trồng và giúp chúng thích nghi với các điều kiện khô nóng trong tương lai, khi các hoạt động của con người đang làm tăng nồng độ khí CO2 giữ nhiệt trong bầu khí quyển của Trái đất.

 

Nghiên cứu mô tả các dự đoán của 98 enzim Rubisco vào những thời điểm quan trọng trong lịch sử tiến hóa của các loài thực vật thuộc họ Solanaceae, bao gồm cà chua, hạt tiêu, khoai tây, cà tím và thuốc lá. Các nhà nghiên cứu sử dụng thuốc lá làm mô hình thử nghiệm cho các nghiên cứu của họ về Rubisco.

 

Hanson cho biết: “Chúng tôi đã có thể xác định được các enzim của tổ tiên được dự đoán có chất lượng vượt trội hơn so với các enzim ngày nay”.

 

Myat Lin là một cộng sự đã phát triển kỹ thuật mới để xác định các enzim Rubisco cổ đại được tiên đoán.

 

Các nhà khoa học cho biết: Con người có thể tăng năng suất cây trồng bằng cách đẩy nhanh quá trình quang hợp, nơi thực vật chuyển đổi CO2, nước và ánh sáng thành oxy và đường từ đó tạo năng lượng và xây dựng các mô mới.

 

Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào Rubisco, một loại enzim cố định carbon từ CO2 để tạo ra đường. Bên cạnh việc làm chậm, Rubisco đôi khi cũng xúc tác phản ứng với oxy trong không khí; làm như vậy, nó tạo ra một sản phẩm phụ độc hại, lãng phí năng lượng và làm cho quá trình quang hợp kém hiệu quả.

 

Phòng thí nghiệm của Hanson trước đây đã thử sử dụng Rubisco từ vi khuẩn lam (tảo xanh lam), nhanh hơn nhưng cũng phản ứng dễ dàng với oxy, buộc các nhà nghiên cứu phải cố gắng tạo ra các ngăn vi mô để bảo vệ enzim khỏi oxy, với kết quả khác nhau. Các nhà nghiên cứu khác đã cố gắng tạo ra Rubisco tối ưu hơn bằng cách tạo ra những thay đổi trong các axit amin của enzim, mặc dù người ta biết rất ít về những thay đổi nào sẽ dẫn đến kết quả mong muốn.

 

Trong nghiên cứu này, Lin đã tái tạo hệ phát sinh loài - một sơ đồ giống cây cho thấy mối liên hệ tiến hóa giữa các nhóm sinh vật - của Rubisco, sử dụng các cây họ Solanaceae.

 

Hanson cho biết: “Bằng cách nhận được nhiều trình tự di truyền của Rubisco trong các cây hiện có, một cây phát sinh loài có thể được xây dựng để tìm ra loại Rubiscos nào có khả năng đã tồn tại từ 20 đến 30 triệu năm trước”.

 

Lợi thế của việc xác định các chuỗi Rubisco cổ đại tiềm năng là mức carbon dioxide có thể cao tới 500 đến 800 phần triệu (ppm) trong khí quyển cách đây 25 triệu đến 50 triệu năm. Ngày nay, mức CO2 giữ nhiệt đang tăng mạnh do nhiều hoạt động của con người, với các phép đo hiện tại vào khoảng 420 ppm, sau khi giữ ở mức tương đối ổn định dưới 300 ppm trong hàng trăm thiên niên kỷ cho đến những năm 1950.

 

Lin, Hanson và các đồng nghiệp sau đó đã sử dụng một hệ thống thử nghiệm được phát triển cho thuốc lá trong phòng thí nghiệm của Hanson và được mô tả trong một bài báo về Nature Plants năm 2020, sử dụng vi khuẩn E. coli để kiểm tra hiệu quả của các phiên bản Rubisco khác nhau trong một ngày. Các thử nghiệm tương tự được thực hiện trên thực vật.

 

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các enzim Rubisco cổ đại được dự đoán từ các cây thuộc họ Solanaceae ngày nay cho thấy hứa hẹn thực sự về hiệu quả.

 

Hanson nói: “Đối với bước tiếp theo, chúng tôi muốn thay thế các gien của enzim Rubisco hiện có trong thuốc lá bằng các trình tự tổ tiên này bằng cách sử dụng công nghệ CRISPR [chỉnh sửa gien], và sau đó đo lường ảnh hưởng của nó đến việc sản xuất sinh khối như thế nào. Chúng tôi hy vọng rằng các thí nghiệm của chúng tôi sẽ cho thấy rằng bằng cách điều chỉnh Rubisco với điều kiện ngày nay, chúng tôi sẽ có những cây trồng cho năng suất cao hơn”.

 

Nếu phương pháp của họ thành công, các trình tự Rubisco hiệu quả này có thể được chuyển vào các cây trồng như cà chua, cũng như các cây thuộc họ thực vật khác, chẳng hạn như đậu tương và gạo.

 

 

Lê Hồng Vân - Mard, theo sciencedaily

 

 

Trở lại      In      Số lần xem: 54

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cậy lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD