Nhà sinh vật học cây trồng Siobhan Brady của Đại học UC Davis kiểm tra rễ cây cà chua trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu và đồng nghiệp của Brady tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor đã khám phá mạng lưới các gen cho rễ cây hấp thu và giữ đạm. Thông tin này có thể giúp chọn tạo giống cây trồng mới. Hình của David Slipher/UC Davis.

“Quá trình chuyển hóa đạm là rất quan trọng, không thể thiếu được cho sự phát triển cây trồng", Siobhan Brady, phó giáo sư sinh học cây trồng tại Đại học UC Davis và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. Việc phát minh ra phân đạm cách đây hơn một trăm năm đã cho phép tăng mạnh năng suất nông nghiệp để nuôi hàng tỷ người. Nhưng tại cùng thời điểm, việc chảy tràn của sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật trong phòng trừ dịch hại vào đất, các con sông và đại dương có nhiều tác động tiêu cực.

Bằng cách hiểu các gen kiểm soát cách thức cây trồng hấp thụ và sử dụng đạm, các nhà khoa học như Brady hy vọng sẽ cung cấp cho các nhà chọn tạo giống cây trồng những công cụ để tạo các giống cây trồng cần phân đạm ít hơn hoặc sử dụng phân đạm tốt hơn.

"Chúng tôi biết các gen liên quan đến sự chuyển hóa và vận chuyển đạm nhưng chúng tôi không hiểu tất cả các con đường điều chỉnh sự chuyển hóa này", Brady nói.
 

Hơn nữa, hầu hết các gen này, được gọi là các yếu tố phiên mã bởi vì chúng kiểm soát quá trình phiên mã (hoặc hoạt động) của các gen khác, đã được xác định trong thân cây, chồi và lá - nhưng không được biết nhiều trong rễ cây, nơi đạm thực sự đi vào cây trồng từ đất.
 

Khoa học nằm ở rễ cây

Phòng thí nghiệm của Brady nhằm mục đích khám phá mạng lưới các gen tác động đến cách rễ cây sống và phát triển như thế nào. Bởi vì đạm quá quan trọng đối với cây trồng, sinh viên tốt nghiệp Allison Gaudinier và Brady đặt giả thiết rằng các yếu tố phiên mã cho sự chuyển hóa đạm cũng sẽ được liên kết với các quá trình quan trọng khác.
 

Gaudinier đã sử dụng robot để sàng lọc các yếu tố phiên mã gây bất lợi cho hàng trăm gen tại một thời điểm, liên kết chúng lại thành một mạng lưới. Phó Giáo sư Doreen Ware và các cộng sự tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor đã sử dụng các phương pháp tính toán để dự đoán các gen nào là quan trọng nhất trong mạng lưới. Sau đó nhóm nghiên cứu của Đại học UC Davis có thể nghiên cứu vai trò của những gen này trong cây trồng.
 

Các kết quả đạt được là lập ra một tập hợp các gen cốt lõi mà rất quan trọng đối với sự chuyển hóa đạm, Brady nói. Bà chia sẻ: “Nếu chúng ta muốn chọn tạo ra cây trồng sử dụng đạm hiệu quả, chúng ta cần phải xem xét những gen này. Điều này sẽ mở ra rất nhiều nghiên cứu mới".

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.