Các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng sóng điện từ (synchrotron) `bóc vỏ hành tây` trên thành tế bào để giúp cây trồng chống chịu với hạn hán và bệnh hại

Nguồn: Pixabay/CC0.

Ariana Forand, một sinh viên cao học ở trường Đại học Nông nghiệp và Tài nguyên Sinh học thuộc tại Đại học Saskatchewan (USask), đã cho biết: “Chúng tôi biết đã có nhiều đợt hạn hán trên thảo nguyên và sinh kế của người dân đang gặp khó khăn. “Thật ngạc nhiên khi tìm ra những sửa đổi cho phép thực vật chống lại nhiều bất lợi”.

Forand gần đây đã tiên phong một dự án khám phá cách thức mà canxi và boron đóng một vai trò có lợi trong việc củng cố thành tế bào thực vật, giúp giảm tình trạng mất nước do đóng băng và khô hạn và tăng khả năng chống lại mầm bệnh.

Hóa ra, loại cây thích hợp nhất để kiểm tra lý thuyết lại là cây hành tây.

Nhóm nghiên cứu đã phân tích các mẫu hành tây và dữ liệu được thu thập tại Nguồn Photon Tân tiến (APS) ở Illinois, nhờ sự hợp tác của cơ sở với Nguồn ánh sáng Canada (CLS) tại Đại học Saskatchewan.

Forand đã cho rằng: “Dự án này thực sự được xây dựng dựa trên công trình nghiên cứu trước đây của một học viên cao học tên là USask, Jun Liu, người đã làm việc trong điều kiện bất lợi đóng băng và chúng tôi biết rằng trong cả điều kiện hạn hán và lạnh giá, thực vật đều mất nước theo những cách tương tự”.

Loại hành tây là cây trồng tốt để thử nghiệm “bởi vì bạn có thể dễ dàng bóc đi một lớp tế bào và nhìn thấy những thay đổi trong thành tế bào”, đây là một chìa khóa cấu trúc thực vật để bảo vệ chống lại các loại bất lợi khác nhau.

Một điểm độc đáo của nghiên cứu này, kết quả được công bố trên tạp chí Plants, đó là vấn đề đã được xem xét ở khía cạnh nhiều bất lợi xảy ra cùng một lúc, như là sự mất nước ở loại hành tây Welsh và hành tây để nấu ăn và khả năng kháng mầm bệnh ở Arabidopsis, một loài cỏ dại có hoa nhỏ có nguồn gốc từ châu Phi.

Sau khi bổ sung thêm canxi kết hợp với nước đối với hành tây được trồng trong nhà kính, Forand đã sử dụng kính hiển vi tia X sóng điện từ (synchrotron) để khẳng định rằng không chỉ thực vật đã hấp thụ canxi mà nó còn khu biệt trong thành tế bào.

Thử nghiệm xa hơn với điều kiện khô hạn đã cho thấy có một sự giảm lượng nước thất thoát ở trong cây được xử lý. Tương tự, Bo được biết là liên kết với pectin trong thành tế bào của cây Arabidopsis, giúp tăng cường khả năng chống chịu bệnh hại.

Forand đã cho biết: “Chúng tôi đang xem xét các con đường để củng cố cấu trúc thành tế bào”. Việc xác nhận rằng canxi và Bo làm giảm tác động của việc mất nước và bệnh hại mở ra cơ hội để tìm kiếm hiệu ứng tương tự đối với các cây trồng khác.

Tiến sỹ Karen Tanino, giáo sư khoa học thực vật của USask và người hướng dẫn của Forand, đã nói rằng trong bất kỳ năm nào, “một điều kiện bất lợi có thể phổ biến hơn một điều kiện bất lợi khác, bạn thực sự không thể dự đoán điều gì sẽ xảy ra và như thế nào. Nghiên cứu này cho thấy một cơ hội để bảo vệ thực vật chống lại những thay đổi bất lợi từ năm này sang năm khác”.

Cả Forand và Tanino đều cho rằng việc mở rộng nghiên cứu hiện nay của họ mang lại cơ hội để tăng cường khả năng chống mất độ ẩm và bệnh hại ở cả cây trồng ngoài đồng ruộng và trong lĩnh vực canh tác làm vườn.

Tanino, nhà nghiên cứu khoa học thực vật USask đầu tiên sử dụng kỹ thuật synchrotron tại CLS trong một dự án kiểm tra khả năng chống đóng băng ở hành tây, như là một cách tình cờ, đã cho rằng trong khi bảo vệ thành tế bào thực vật chống lại các bất lợi khác nhau, đó không phải là một viên đạn bạc, “đó là một hàng phòng thủ đầu tiên”.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org