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 :  9
 Số lượt truy cập :  26676567
Các nhà khoa học nghiên cứu cải thiện khả năng quang hợp và năng suất của cây trồng
Thứ ba, 31-08-2021 | 14:06:22

Để nuôi sống 9 tỷ người ​​vào năm 2050, ngành nông nghiệp cần tăng sản lượng lương thực lên hơn 50% so với hiện tại với quỹ đất hạn hẹp. Do đó, các nhà thực vật học đang chạy đua với thời gian để tạo ra các loại cây trồng có năng suất cao hơn bằng cách cải thiện khả năng quang hợp.

 

Maureen Hanson, Giáo sư Sinh học Phân tử Thực vật của Liberty Hyde Bailey, trái; với Vishal Chaudhari, một cộng sự sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Hanson.

 

Tảo lam (khuẩn lam) được biết đến với khả năng quang hợp hiệu quả hơn hầu hết các loại cây trồng, vì vậy các nhà nghiên cứu đang tiến hành đưa các yếu tố từ khuẩn lam vào cây trồng.

 

Một nghiên cứu mới do Đại học Cornell dẫn đầu mô tả một bước quan trọng để đạt được mục tiêu đó. Bài báo "Sự vắng mặt của Carbonic Anhydrase trong lục lạp ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật C3 nhưng không ảnh hưởng đến quá trình quang hợp", được công bố ngày 11 tháng 8 trong Proceedings of the National Academy of Sciences. Maureen Hanson, giáo sư sinh học phân tử thực vật, là tác giả chính của bài báo, Kevin Hines và Vishal Chaudhari là đồng tác giả.

 

Khi thực vật quang hợp, chúng chuyển đổi carbon dioxide, nước và ánh sáng thành oxy và đường sucrose, một loại đường được sử dụng để cung cấp năng lượng và xây dựng các mô mới. Trong quá trình này, Rubisco, một loại enzyme được tìm thấy trong tất cả các loài thực vật, lấy carbon vô cơ từ không khí và "sửa chữa" hoặc chuyển nó thành dạng hữu cơ mà thực vật sử dụng để xây dựng các mô.

 

Một trở ngại trong việc cải thiện quá trình quang hợp ở cây trồng là Rubisco phản ứng với cả carbon dioxide và oxy trong không khí, phản ứng sau đó tạo ra các sản phẩm phụ có hại, làm chậm quá trình quang hợp và do đó làm giảm năng suất. Nhưng ở khuẩn lam, Rubisco được chứa trong các ngăn nhỏ được gọi là carboxysomes giúp che chắn Rubisco khỏi oxy.

 

Carboxysome cũng cho phép khuẩn lam tập trung carbon dioxide để Rubisco có thể sử dụng nó cố định carbon nhanh hơn, Hanson nói: "Cây trồng không có carboxysomes, vì vậy mục tiêu của ý tưởng này là đưa toàn bộ cơ chế tập trung carbon từ khuẩn lam vào cây trồng".

 

Để thiết kế hệ thống này hoạt động trên cây trồng, các nhà khoa học phải loại bỏ carbonic anhydrase, một loại enzyme tự nhiên, khỏi lục lạp, bào quan trong tế bào thực vật, nơi xảy ra quá trình quang hợp. Bởi vì vai trò của anhydrase là tạo ra sự cân bằng giữa CO2 và bicarbonate trong tế bào thực vật, chúng xúc tác các phản ứng trong đó CO2 và nước tạo thành bicarbonate và ngược lại. Nhưng để cơ chế tập hợp carbon từ khuẩn lam hoạt động trong cây trồng, bicarbonate trong hệ thống phải đạt được mức cao hơn nhiều lần so với mức được tìm thấy ở trạng thái cân bằng bình thường. Vì vậy, trong nghiên cứu này, Hanson cho biết: “Chúng tôi đã thực hiện bước loại bỏ anhydrase để làm cho carboxysome hoạt động".

 

Trong bài báo, các tác giả mô tả việc sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để vô hiệu hóa các gen biểu hiện hai enzym anhydrase cacbonic có trong lục lạp. Trước đây, một nhóm nghiên cứu khác đã sử dụng một phương pháp khác để loại bỏ 99% hoạt tính của enzym anhydrase, cây vẫn phát triển bình thường. Nhưng khi Hanson và các đồng nghiệp loại bỏ 100% hoạt động của enzyme, cây hầu như không phát triển. Hanson cho biết: Thực vật cần loại enzyme này để tạo ra bicarbonate được sử dụng trong các con đường tạo ra các thành phần của mô lá.

 

Khi họ đưa cây vào buồng sinh trưởng có CO2 cao, chúng lại tiếp tục phát triển bình thường, vì lượng CO2 cao dẫn đến phản ứng tự phát tạo bicarbonate.

 

Nhóm nghiên cứu tin rằng họ có một giải pháp để loại bỏ anhydrase mà vẫn có đủ bicarbonate. Trong nghiên cứu được tài trợ trong 3 năm với ngân sách 800.000 USD bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, họ có kế hoạch đặt một chất vận chuyển bicarbonate trên màng lục lạp, để nhập bicarbonate từ các phần khác của tế bào vào lục lạp. Ngoài việc làm cho anhydrase trở nên vô hiệu, bicarbonate bổ sung sẽ cải thiện quá trình quang hợp ngay cả trước khi các carboxysomes có thể được thiết kế thành lục lạp.

 

Các thí nghiệm cho thấy sự vắng mặt của anhydrase cacbonic không gây trở ngại cho quá trình quang hợp, trái ngược với những quan điểm trước đây.

 

Một vấn đề tiềm ẩn là anhydrase cacbonic được tìm thấy trong lục lạp có liên quan đến các con đường phòng vệ của thực vật. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu trong nhóm của Hanson đã phát hiện ra rằng họ có thể kết hợp một phiên bản thiếu vắng enzym carbonic anhydrase mà vẫn duy trì khả năng bảo vệ của cây.

 

Hanson cho biết: “Hiện tại, chúng tôi có thể làm bất hoạt một enzyme mà không ảnh hưởng đến cơ chế tập trung carbon nhưng vẫn cho phép cây trồng có khả năng chống lại vi rút”.

 

Lê Thị Kim Loan theo Phys.org

Trở lại      In      Số lần xem: 73

[ 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