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
Nông nghiệp 4.0 – Cơ hội cho nông nghiệp Việt Nam

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  14
 Số lượt truy cập :  18731421
Tại sao các cây ngũ cốc chống chịu được hạn hán
Thứ ba, 08-05-2018 | 07:45:32

Các quá trình xảy ra trong khí khổng của của cây họ cỏ. Khi khí khổng mở và đóng, giúp cho ion di chuyển đi qua đi lại giữa các tế bào khí khổng sang các tế bào phụ. Credit: Dietmar Geiger

 

Cho dù lúa mạch, lúa mì, bắp hoặc lúa: cây họ cỏ bao gồm tất cả các loại ngũ cốc chính. Chúng rất quan trọng để nuôi sống dân số thế giới. Nông dân sản xuất 80% các tất cả các loại thực phẩm nguồn gốc thực vật từ những cây họ cỏ. Thành công này một phần là nhờ cây có khả năng điều chỉnh nhanh hơn trong điều kiện khô và duy trì tình trạng thiếu nước tốt hơn so với các cây trồng khác.
 

Nhưng tại sao cây họ cỏ lại chống chịu tốt hơn với sự khan hiếm nước? Các loại cây lương thực khác có thể được lai tạo giống cho đặc tính này để đảm bảo hoặc tăng sản lượng nông nghiệp trong tương lai không? Điều này có thể quan trọng khi đối mặt với dân số thế giới ngày càng tăng và biến đổi khí hậu sẽ kéo theo thời tiết khô và nóng hơn.
 

Các nhà nghiên cứu cây trồng, GS. Rainer Hedrich, GS. Dietmar Geiger và TS. Peter Ache từ Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ở Bavaria, Đức, đang xem xét những câu hỏi này. Họ nghiên cứu lúa mạch dùng làm men bia để xác định tại sao cây họ cỏ chống chịu stress khô hạn hơn và do đó các cây trồng này "tốt hơn" so với khoai tây và các cây giống như khoai tây.
 

Hai axit amin tạo nên sự khác biệt
 

Các nhà khoa học phát hiện ra rằng sự khác biệt này có thể là do protein SLAC1 của các tế bào khí khổng (guard cells). Chỉ cần hai axit amin, các khối định hình tạo nên protein, chịu trách nhiệm về khả năng chịu hạn của cây trồng. Rainer Hedrich nói: "Bây giờ chúng tôi muốn tìm hiểu xem liệu sự khác biệt nhỏ này có thể được khai thác để làm cho khoai tây, cà chua hay cây hạt cải dầu cũng chịu được stress khô hạn cao hơn hay không".
 

Những hiểu biết mới đã được công bố trên tạp chí Current Biology, nơi Hedrich, Geiger và Ache mô tả cách họ xác định sự khác biệt nhỏ giữa cây họ cỏ với các cây trồng khác.

 

Vận chuyển ion là một quá trình then chốt
 

Các nhà nghiên cứu của JMU đã bắt đầu nhìn dưới kính hiển vi các lỗ khí nhỏ trên lá gọi là khí khổng. Khí khổng mở cho phép carbon dioxide CO2 vào cây để tham gia quá trình quang hợp của cây trồng. Nhưng khí khổng cũng đóng vai trò là lỗ khí thoát nước. Để ngăn chặn mất quá nhiều nước qua quá trình bốc hơi, cây trồng đã nắm bắt được trong quá trình tiến hóa để chủ động mở và đóng khí khổng bằng các tế bào khí khổng đặc biệt. Các protein của màng như SLAC1 đóng một vai trò quan trọng điều tiết quá trình này: hoạt động như các kênh, chúng dẫn đường cho các ion vào và ra khỏi các tế bào.
 

Hedrich tin rằng một sự hiểu biết cơ bản về các hoạt động phân tử trong quá trình vận chuyển ion qua màng tế bào của các tế bào là chìa khóa để cải thiện khả năng chịu hạn và năng suất của cây trồng nông nghiệp.

Sự di chuyển qua lại của ion giúp khí khổng của lá hiệu quả hơn

 

Các khí khổng của cây họ cỏ có tính năng đặc biệt: khí khổng được bao bọc bởi hai cặp tế bào, nơi các cây trồng khác chỉ có một cặp tế bào đơn lẻ. Ngũ cốc thuộc họ cỏ có hai tế bào bảo vệ hình hạt đậu và điều chỉnh khí khổng. Ngoài ra, chúng còn được bảo vệ bởi hai tế bào phụ.
 

Các nhà nghiên cứu JMU đã chứng minh rằng các tế bào phụ hấp thu và lưu trữ kali và clorua từ các tế bào khí khổng (guard cells) khi khí khổng đóng. Khi khí khổng mở ra, chúng cho các ion trở lại các tế bào khí khổng. Dietmar Geiger giải thích: "Ngũ cốc của chúng tôi sử dụng các tế bào phụ như một hồ chứa động cho các ion hoạt động thẩm thấu. Sự hỗ trợ ion di chuyển giữa tế bào khí khổng và tế bào phụ cho phép thực vật điều chỉnh khí khổng đặc biệt hiệu quả và nhanh chóng".
 

Hai hệ thống đo lường cho khả năng chịu hạn hán nhiều hơn
 

Có một cơ chế thứ hai làm cho cây ngủ cốc họ cỏ chịu được điều kiện khô hạn hơn. Khi nước khan hiếm, thực vật tạo ra hormon ABA (axit abscisic) (làm cho ABA trong lá tăng lên, khí khổng đóng lại làm cây tránh mất nước). Bên trong các tế bào khí khổng, nó kích hoạt các kênh ion của họ SLAC1, từ đó bắt đầu đóng cửa các khí khổng để ngăn không cho cây không bị héo trong vòng vài phút.
 

"Thật thú vị, chúng tôi thấy rằng nitrat phải có trong lúa mạch dùng làm men bia và các loại ngũ cốc họ cỏ khác bên cạnh ABA để làm cho khí khổng đóng lại" Peter Ache nói. Nồng độ nitrat cho phép lúa mạch đánh giá được dạng quang hợp trong đó. Nếu nó hoạt động trơn tru, nồng độ nitrate thấp.
 

Do đó lúa mạch nhờ vào hai hệ thống tính toán: Nó sử dụng ABA để ghi nhận độ hữu dụng của nước và nitrat để đánh giá hiệu suất quang hợp. Rainer Hedrich giải thích: “Bằng cách kết hợp cả hai, lúa mạch có khả năng tốt hơn các cây trồng khác để điều tiết giữa những thái cực 'chết vì đói' và 'hấp hối' khi đối mặt với tình trạng khan hiếm nước.

 

Kiểm tra cảm biến nitrat trong các cây trồng khác
 

Cơ chế nào chịu trách nhiệm về sự khác biệt trong điều chỉnh khí khổng ở cấp độ phân tử? Để trả lời điều này, các nhà nghiên cứu đã phân tích các kênh SLAC1 của nhiều loại cây họ thân thảo khác nhau so với cây họ cỏ. Điều này cho phép họ xác định "cảm biến nitrat" ​​của cây họ cỏ: Nó bao gồm một dạng thức (motif) của hai axit amin lần đầu tiên xuất hiện trong rêu trong quá trình tiến hóa và sau đó được tối ưu hóa để cung cấp cho các tế bào khí khổng tính chất độc đáo của chúng.
 

Trong bước tiếp theo, nhóm các nhà nghiên cứu muốn thiết lập liệu các loại cây trồng trong nông nghiệp thuộc họ hòa thảo có được hưởng lợi từ cảm biến nitrat hay không. Để đạt được điều này, các nhà khoa học muốn làm cho giống với cây Arabidopsis thiếu kênh SLAC1 bằng kênh SLAC1 của lúa mạch”. Nếu biện pháp này làm tăng sức chống chịu stress của chúng, chúng ta có thể xem xét lai tạo giống khoai tây, cà chua và cây cải dầu tối ưu”.

 

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.

Trở lại      In      Số lần xem: 59

[ 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