Các nhà nghiên cứu khám phá cách kiểm soát kẽm trong thực vật

Hơn 2 tỷ người trên thế giới bị suy dinh dưỡng do thiếu kẽm. Dẫn đầu bởi Đại học Copenhagen, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra cách thực vật cảm nhận được kẽm và sử dụng kiến thức này để tăng cường khả năng hấp thụ kẽm của thực vật, dẫn đến hàm lượng kẽm trong hạt tăng lên 50%. Kiến thức mới này có thể một ngày nào đó được áp dụng vào việc trồng các loại cây giàu dinh dưỡng hơn.

Thiếu hụt dinh dưỡng có thể do đất bạc màu, ảnh hưởng đến hàm lượng dinh dưỡng trong các loại cây chủ lực như lúa, lúa mì và ngô. Ảnh: Getty.

Sự thiếu hụt kẽm và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác trong chế độ dinh dưỡng là một trong những nguyên nhân lớn nhất gây ra suy dinh dưỡng trên toàn thế giới. Ước tính có hơn hai tỷ người bị thiếu kẽm, một vấn đề có thể dẫn đến suy giảm hệ thống miễn dịch, rối loạn tâm thần và thấp còi. Ngoài ra, thiếu dinh dưỡng có thể do đất nông nghiệp bạc màu, ảnh hưởng đến hàm lượng dinh dưỡng của các loại cây chủ lực như lúa, lúa mì và ngô.  

Như động tác “bật công tắc” cho cây, vào giai đoạn hình thành hạt, có thể thúc đẩy cây tăng sự hấp thụ kẽm, sắt hoặc các chất dinh dưỡng khác và khiến chúng hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng hơn so với bình thường. Các nhà nghiên cứu tại Khoa Thực vật và Môi trường của Đại học Copenhagen đã thực hiện điều đó trên cây mô hình cải xoong (Arabidopsis thaliana).

Người dẫn đầu nghiên cứu, Phó Giáo sư Ana Assunção thuộc Khoa Thực vật và Môi trường của Đại học Copenhagen cho biết: "Lần đầu tiên, chúng tôi đã chứng minh rằng, bằng cách sử dụng một 'công tắc' dạng phân tử trong cây, chúng ta có thể khiến cây hấp thụ nhiều kẽm hơn so với mức bình thường mà không có tác động tiêu cực rõ ràng đến cây”.

Thực vật hấp thụ kẽm nhiều hơn 50%

Kẽm có lợi cho con người bằng cách giúp duy trì một loạt các quá trình hóa học và protein chạy trong cơ thể. Nếu các quá trình này ngừng hoạt động, chúng ta sẽ dễ bị bệnh. Đối với thực vật, việc thiếu kẽm là điều gây bất lợi và chủ yếu ảnh hưởng đến sự tăng trưởng.

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã cố gắng tìm hiểu cách thực vật tăng và giảm hấp thu kẽm. Ana Assunção và các đồng nghiệp của cô là những người đầu tiên xác định được hai loại protein cụ thể từ cải xoong hoạt động như cảm biến đối với kẽm, xác định khả năng hấp thụ và vận chuyển kẽm của cây trong mô thực vật.

Bằng cách thay đổi đặc tính của các cảm biến này, hay còn gọi là “công tắc” dạng phân tử, nhằm kiểm soát mạng lưới các chất vận chuyển kẽm được kết nối chặt chẽ, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc khiến chúng hấp thụ kẽm nhiều hơn.

Grmay Lilay, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, đang làm nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Assunção giải thích: "Nói một cách đơn giản, bằng cách tạo ra một thay đổi nhỏ trong cảm biến, chúng tôi đã khiến thực vật tin rằng nó đang ở trong tình trạng thiếu kẽm vĩnh viễn. Điều này đã giữ cho bộ máy hấp thụ kẽm của cây hoạt động tốt và dẫn đến hàm lượng kẽm trong hạt tăng lên 50% so với cây bình thường".

Nghiên cứu đối với: lúa, đậu và cà chua

Assuncao cho biết: “Chúng tôi hiện đang nghiên cứu để chứng minh các khẳng định trên đối với cây đậu, lúa và cà chua. Nếu thành công, việc phát triển các ứng dụng trên các loại cây trồng giàu dinh dưỡng và giàu chất sinh học sẽ là những kết quả rất thú vị. Việc tăng cường sinh học là một giải pháp bền vững để cải thiện hàm lượng vi chất trong chế độ ăn uống của con người.

Về lâu dài, kết quả của các nhà nghiên cứu có thể được áp dụng bằng cách sử dụng chỉnh sửa gen CRISPR hoặc chọn các giống cây trồng tự nhiên có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng đặc biệt tốt như kẽm.

Grmay Lilay kết luận: “Sự sẵn có các nguồn gen khổng lồ sẽ hỗ trợ nỗ lực của chúng tôi trong việc tìm kiếm các giống cây trồng có khả năng tích lũy kẽm cao hơn”.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Đại học Copenhagen.