Thực vật, giống như con người, có đồng hồ sinh học cho phép thể hiện về thời gian. Đối với con người, đồng hồ sinh học tế bào này ảnh hưởng khi chúng ta thức và ngủ.

Thực vật quá phụ thuộc vào ánh sáng ban ngày đến nỗi đồng hồ sinh học thậm chí còn có ảnh hưởng lớn hơn, điều chỉnh tốc độ quang hợp, trao đổi khí và thoát hơi nước, đó là dòng nước chảy qua thân và bốc hơi từ lá.

Ảnh: CC0 Public Domain.

Hiện giờ các nhà nghiên cứu đã khám phá ra rằng những chiếc đồng hồ sinh học này đóng một vai trò quan trọng trong việc tiêu thụ nước, cho phép thực vật sử dụng nguồn tài nguyên quý giá này chính xác và hiệu quả hơn.

Họ đã thực hiện hàng loạt các thí nghiệm với các cây trong phòng thí nghiệm mô hình mà trong đó các gen mã hóa nhịp sinh học đã được thay đổi.

Một số thay đổi làm cho thực vật sử dụng nhiều nước hơn liên quan đến tăng trưởng, nhưng thật bất ngờ, các thí nghiệm đã tiết lộ rằng một số thay đổi trong nhịp sinh học này cho phép thực vật phát triển mạnh mẽ và khỏe mạnh với việc sử dụng ít nước hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng toàn bộ hệ thống sinh học ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nước không chỉ là một phần cụ thể.

Nghiên cứu mở ra một cơ hội cho việc điều chỉnh các loại cây trồng sử dụng nước hiệu quả hơn: mất lượng nước ít hơn do thoát hơi nước trong khi vẫn phát triển.

Nông nghiệp tiêu tốn khoảng 80% nước ngọt được sử dụng trên toàn thế giới. Vì vậy, hiểu được các quá trình trong thực vật ảnh hưởng đến lượng nước mà chúng sử dụng là cực kỳ quan trọng để phát triển các loại cây trồng có năng suất nhưng sử dụng lượng nước ít hơn.

Cây thoát hơi nước với nhịp sống hàng ngày bởi vì khí khổng, những lỗ nhỏ trên bề mặt lá, thường chỉ mở vào ban ngày. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc mở khí khổng hàng ngày được điều chỉnh bởi nhịp sinh học. Tiến sĩ Antony Dodd thuộc Trung tâm John Innes, là tác giả lâu năm của nghiên cứu đã cho biết: "Chúng tôi cho rằng nhịp sinh học có thể ảnh hưởng lớn đến lượng nước mà thực vật sử dụng. Và các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy đây là một trường hợp".

“Mục tiêu tổng quát của công việc nằm ở chỗ là giảm lượng nước sử dụng trong tưới tiêu cây trồng để cải thiện tính bền vững của sản xuất lương thực”.

Nghiên cứu cho thấy các gen đồng hồ sinh học luân phiên thay đổi ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nước thông qua nhiều cách khác nhau. Cùng với việc điều chỉnh quá trình thoát hơi nước, đồng hồ thay đổi ảnh hưởng đến sự phát triển của lá lớn và lượng nước cây sử dụng. Những thay đổi này cùng với những thay đổi khác cho thấy sự cải thiện về hiệu quả sử dụng nước mà các nhà nghiên cứu quan sát được.

Những bước tiếp theo của nghiên cứu sẽ là khám phá các cơ chế tế bào giải thích cách nhịp sinh học điều chỉnh mất nước thực vật và thiết lập tầm quan trọng của những phát hiện trong các cây trồng chính, sử dụng kiến thức từ các cây mẫu được sử dụng trong nghiên cứu này. Công việc tiếp theo có thể liên quan đến việc điều tra vai trò của nhiệt độ trong cách đồng hồ ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng nước.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Sciencedaily.