Sử dụng cây Arabidopsis hỗ trợ xác định các chiến lược để cây trồng sản xuất và tích lũy nhiều dầu hơn. Mục tiêu là chuyển giao những cách tiếp cận này cho các cây trồng năng lượng như mía và cây chè vè (Miscanthus). Nguồn: Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven.

Một nhóm từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (BNL) đã lai tạo ra một cây trồng sản xuất nhiều dầu hơn bằng cách sử dụng đường tiềm năng sẵn có để tổng hợp dầu. Nhóm nghiên cứu, do John Shanklin của BNL dẫn đầu, họ đã đạt được những kết quả này khi sử dụng bộ phận lá của cây Arabidopsis phát triển nhanh, để bắt chước các tế bào gốc của thực vật như mía và cây chè vè (Miscanthus.)

Công trình này là một phần của dự án thiết kế hệ thống sinh học do Đại học Illinois đứng đầu có tên là Dầu tái tạo được sản xuất bằng cây mía năng lượng siêu hiệu quả (Renewable Oil Generated with Ultra-productive Energycane, ROGUE) nhằm tạo ra hai trong số các loại cây sinh khối có năng suất cao nhất của Mỹ - mía năng lượng và cây chè vè (Miscanthus) - để tích lũy nguồn cung cấp dầu dồi dào và bền vững có thể được sử dụng để sản xuất dầu diesel sinh học, nhiên liệu phản lực sinh học và các sản phẩm sinh học khác.

Dự án “Chuyển động hóa đường thuộc không bào nhằm làm tăng sự tích tụ triacylglycerol trong thực vật”, được xây dựng dựa trên công trình trước đó của nhóm Shanklin đã xuất bản vào năm 2017. Công trình đã cho thấy sự đồng thời làm giảm việc sản xuất đường từ bộ phận lá và ngăn chặn sự tổng hợp tinh bột, chuyển hóa đường được tạo ra bởi quá trình quang hợp thành axit béo và tổng hợp dầu mỏ.

Sanket Anaokar, một cộng sự nghiên cứu tại BNL, cho biết: “Khía cạnh mới của công trình này là giảm thiểu sự tích tụ đường trong một ngăn chứa lớn của tế bào được gọi là không bào. Cách tiếp cận của chúng tôi là ngăn chặn sự di chuyển của đường vào không bào và tối đa hóa việc xuất khẩu đường của nó. Khi những phương pháp di truyền này được thực hiện đối với thực vật điều đó cũng bị chặn trong quá trình tổng hợp tinh bột, tế bào đã chuyển đường bổ sung thành dầu”.

Sơ đồ nghiên cứu được thực hiện bởi Shanklin và nhóm của ông. Nguồn: Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven.

Anaokar tiếp tục giải thích rằng một lợi ích bất ngờ của cách tiếp cận mà nhóm đã thực hiện là một số loại đường đã được loại bỏ làm giảm sự chậm phát triển thường thấy khi lượng đường xuất khẩu từ lá và tinh bột giảm. Nhóm sẽ tiếp thu những gì họ đã hiểu biết được trong quá trình làm việc với Arabidopsis và chia sẻ nghiên cứu với các nhà nghiên cứu ROGUE khác, đẩy nhanh chu kỳ đổi mới.

Shanklin, Trưởng ban Sinh học thuộc Bộ Năng Lượng và nhà nghiên cứu dự án ROGUE cho biết: “Việc thực hiện nhiều thao tác đi truyền gen trong năng lượng sẽ khó hơn và tốn thời gian hơn nhiều, trong khi với Arabidopsis, chúng tôi có thể nhanh chóng phát triển và thử nghiệm các biến đổi sinh học phân tử và di truyền khác nhau để xác định các kết hợp hiệu quả nhất. Sau khi chúng tôi xác nhận phương pháp tiếp cận bằng hệ thống mô hình của mình, chúng tôi có thể chuyển kiến ​​thức đó cho các nhà nghiên cứu ROGUE đồng nghiệp để triển khai trên các cây trồng sinh khối phát triển chậm hơn”.

Nghiên cứu của Shanklin chỉ là một trong những cách ROGUE đang thực hiện để tăng sự sẵn có của nhiên liệu sinh học bền vững và giảm việc sử dụng hóa dầu.

“Bằng chứng về khái niệm này trong mô hình cây trồng Arabidopsis cho chúng ta thấy rằng điều này rất đáng để chuyển sang trồng mía năng lượng và cây chè vè (Miscanthus) như một bước quan trọng trong việc tạo ra những nguồn cung cấp lượng lớn dầu khả thi này để chuyển đổi thành dầu sinh học và nhiên liệu phản lực sinh học”, giám đốc ROGUE Stephen Long cho biết.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org