Một nghiên cứu được phát hiện bởi các nhà khoa học Nghiên cứu về Sự sống Nông nghiệp A&M, Texas ở Dallas cung cấp những hiểu biết mới về sinh học hoặc đồng hồ sinh học, bằng cách nào để điều chỉnh hiệu quả sử dụng nước cao ở một số cây trồng và bằng cách nào khác bao gồm cả những cây trồng thực phẩm mà có thể được cải thiện cho hiệu quả tương tự, có thể phát triển/trồng trong những điều kiện không thể ở được đối với chúng ngày nay.

Các nhà khoa học trong nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Tiến hóa và Sinh học Gen (Genome Biology and Evolution), đã xác định được 1.398 yếu tố phiên mã, các protein kiểm soát sự biểu hiện của một số gen trong cây dứa. Trong số đó, gần một nửa biểu hiện các biểu hiện gen cụ thể hoặc ban ngày theo thời gian, điều này có thể rất quan trọng trong việc khám phá các kiểm soát di truyền đối với việc sử dụng nước trong cây trồng.

Phó giáo sư, Tiến sĩ Qingyi Yu, nghiên cứu về Sự sống Nông nghiệp của bộ gen thực vật ở Dallas cho biết: "Đây là một bước quan trọng để hiểu được quy luật sinh học/tuần hoàn tổng thể của quang hợp hiệu quả nước và bằng hiệu quả đó có thể được làm bản sao cho những cây trồng khác như cây lương thực".

Nghiên cứu của nhóm cô ấy được đưa ra sau giải thưởng Nobel về Sinh lý học hoặc Y học năm 2017, đã được trao giải thưởng năm nay về những khám phá liên quan đến cơ chế phân tử mà kiểm soát nhịp sinh học.

Nhóm của Yu tập trung vào đối tượng cây dứa, là một cây trồng nhiệt đới hiệu quả nước mà sử dụng trao đổi acid crassulacean (Crassulacean Acid Metabolism, CAM) hoặc quang hợp CAM. Trong quá trình quang hợp, các thực vật CAM mở khí khổng vào ban đêm để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi khí hiệu quả hơn so với các cây trồng thực vật C3, mà sự trao đổi khí hiệu quả ít hơn so với ban ngày. Đa số cây trồng lương thực, bao gồm gạo, lúa mì, đậu nành và bông vải, sử dụng quang hợp C3.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một số gen được điều chỉnh bởi đồng hồ sinh học để biểu hiện tương tự trong hai loại mô của cây dứa: những chất này góp phần vào sự quang hợp và những chất không có trong quang hợp. Phát hiện này đại diện cho một mô hình mới để xác định gen đồng hồ cốt lõi, Yu đã nói. Phương pháp này tiết lộ những gì có thể là các thành phần của đồng hồ sinh học hoặc dao động điều chỉnh hoạt động của CAM.

Yu đã cho rằng phát hiện này là một bước nhảy vọt trong sự hiểu biết về cơ chế di truyền của quang hợp CAM hiệu quả nước cao và sử dụng kiến thức cho sản xuất cây trồng trong tương lai.

“Chúng tôi tin rằng tại một số điểm chúng ta có thể cải thiện các thực vật C3 thâm canh nhiều đến mức chúng cũng sử dụng quang hợp CAM”, cô ấy đã khẳng định. “Bằng cách hiểu các kiểm soát di truyền này, chúng ta có thể giúp cây trồng thích nghi với điều kiện biến đổi khí hậu, có thể trồng thực phẩm trong môi trường mà ở đó hiện tại không thể”. 

Yu cho biết bước tiếp theo trong nghiên cứu đang tiến hành là khẳng định các chức năng của sự dao động sinh học/tuần hoàn trong tương lai.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Sciencedaily.