|
 Đang trực tuyến :
20 |
|
 Số lượt truy cập :
33338118 |
|
|
|
|
|
Hạ thấp hàm lượng chất diệp lục để cải thiện lượng nitơ trong hạt
Thứ sáu, 19-01-2024 | 08:43:10
|
|
Quá trình điều hòa giảm chất diệp lục theo giai đoạn phát triển cụ thể bằng cách sử dụng chất kích thích cảm ứng ethanol. (a) Con đường sinh tổng hợp chất diệp lục và cấu trúc mô hình của Mg-chelatase với ba tiểu đơn vị (hình chữ nhật màu đỏ). (b) Thiết kế cấu trúc CHLI sRNA cảm ứng được ethanol. (c) Vị trí của T-DNA (tam giác đỏ) ở hai cây thuốc lá đột biến (mt1 và mt2). (d) Những thay đổi về kiểu hình màu sắc của lá sau khi thêm 100 mL ethanol 1% vào rễ trong nhà kính (mt1). Các lá mới phát triển có màu xanh đậm hoàn toàn (mũi tên đen), trong khi các lá bị ảnh hưởng và diện tích một phần lá (mũi tên đỏ) không phục hồi được từ kiểu hình chất diệp lục thấp. (e) Hàm lượng chất diệp lục tổng số sau khi phun ethanol 2% lên lá cây dại và mt2 trong nhà kính và ở đồng ruộng Illinois 2019. (f) Mức độ biểu hiện CHLI sRNA (CPM, tính trên một triệu). Standard error ở n = 4. Nguồn: Plant, Cell & Environment (2023). DOI: 10.1111/pce.14737.
Chất diệp lục đóng vai trò then chốt trong quá trình quang hợp, đó là lý do tại sao thực vật đã tiến hóa có hàm lượng chất diệp lục cao trong lá. Tuy nhiên, việc tạo ra sắc tố này rất tốn kém vì thực vật đầu tư một phần đáng kể lượng nitơ sẵn có vào cả chất diệp lục và các protein đặc biệt liên kết nó. Kết quả là nitơ không có sẵn cho các quá trình khác. Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã giảm lượng chất diệp lục trong lá để xem liệu cây có đầu tư lượng nitơ tiết kiệm được vào một quy trình khác có thể cải thiện chất lượng dinh dưỡng hay không.
Trong vài thập kỷ qua, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tăng năng suất cây trồng để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu. Một trong những thách thức lớn nhất của họ là cải thiện hiệu quả quang hợp của cây trồng nông nghiệp. Khi ánh sáng chiếu vào lá, một trong ba điều có thể xảy ra: lá hấp thụ ánh sáng để quang hợp, lá phản chiếu ánh sáng trở lại khí quyển hoặc ánh sáng có thể truyền qua lá. Thật không may, mặc dù một chiếc lá hoàn toàn xanh hấp thụ hơn 90% ánh sáng chiếu vào nó nhưng nó không sử dụng hết ánh sáng đó cho quá trình quang hợp.
Don Ort (trưởng nhóm GEGC/CABBI/BSD) cho biết: "Chúng tôi trồng cây với mật độ rất cao. Kết quả là, mặc dù các lá ở đỉnh tán có nhiều ánh sáng hơn nhưng chúng không thể sử dụng hết và lớp bên dưới bị thiếu ánh sáng. Lý do của chúng tôi là giảm lượng chất diệp lục ở phần trên của tán cây để nhiều ánh sáng hơn có thể xuyên qua và được sử dụng hiệu quả hơn ở tầng dưới tán cây”.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã biến đổi cây thuốc lá để có mức diệp lục thấp hơn khi tán cây dày đặc hơn.
Ort cho biết: “Các mô hình trước đây đã chỉ ra rằng nếu bạn có hàm lượng chất diệp lục thấp hơn trước khi có tán cây dày đặc thì điều đó sẽ gây bất lợi cho sự phát triển của thực vật. Chúng tôi muốn chọn những cây có tán đầy đủ và đảm bảo rằng những chiếc lá mới được bổ sung lên trên có hàm lượng chất diệp lục thấp hơn".
Để làm như vậy, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các RNA nhỏ can thiệp vào các bước quan trọng trong quá trình tổng hợp chất diệp lục. Việc sản xuất những RNA nhỏ này được đặt dưới sự kiểm soát của một chất kích thích cảm ứng – một đoạn DNA phản ứng với tín hiệu cụ thể và chỉ đạo tế bào tạo ra RNA.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất xúc tác cảm ứng ethanol. Khi họ phun ethanol lên lá, các RNA nhỏ thu được sẽ cản trở quá trình tổng hợp chất diệp lục, tạo ra tán cây có màu xanh lục nhạt hơn.
Young Cho, nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm Ort và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi nhận thấy rằng ngay cả khi quá trình tổng hợp chất diệp lục giảm 70% thì vẫn không có sự ức chế tăng trưởng. Mặc dù về mặt lý thuyết chúng tôi đã dự đoán kết quả này, nhưng việc quan sát những cây có màu xanh nhạt hoặc vàng này phát triển bình thường là điều đáng kinh ngạc, vì sự đổi màu như vậy thường chỉ xảy ra ở cây bị bệnh".
Các nhà nghiên cứu cũng đưa ra giả thuyết rằng việc giảm lượng chất diệp lục sẽ ảnh hưởng đến các khía cạnh khác của sự phát triển của thực vật vì nó sẽ giải phóng lượng nitơ đang được đầu tư để tạo ra sắc tố và các protein liên quan. Họ đã được chứng minh là đúng khi thấy rằng nồng độ nitơ trong hạt cao hơn 17% ở những cây được kích hoạt chất kích thích cảm ứng ethanol kiểm soát các RNA nhỏ gây nhiễu.
Ort cho biết: “Chúng tôi cũng đã mong đợi năng suất tăng lên vì khi tán cây nhận được nhiều ánh sáng hơn, ánh sáng được mong đợi sẽ được sử dụng hiệu quả hơn. Tuy nhiên, chúng tôi không phát hiện thấy sự gia tăng, điều này có thể có nghĩa là thực vật không đầu tư đủ lượng nitơ bổ sung để cải thiện khả năng quang hợp ở phần dưới của tán cây. Kết quả này mang lại cho chúng tôi một mục tiêu kỹ thuật khác".
Trong công việc tương lai của họ, các nhà nghiên cứu sẽ kiểm tra xem liệu họ có thể đạt được kết quả tương tự với các chất kích thích cảm ứng ánh sáng mà nông dân dễ sử dụng hơn hay không. Ort cho biết: “Chất xúc tác cảm ứng ethanol là công cụ nghiên cứu rất tiện lợi và quan trọng. Tuy nhiên, nông dân sẽ không muốn phun ethanol lên toàn bộ cánh đồng, vì vậy chúng tôi cần xem xét các chất xúc tác khác phản ứng với cường độ hoặc màu sắc của ánh sáng”.
Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org |
Trở lại
In
Số lần xem: 208
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
(121).png "Hạ thấp hàm lượng chất diệp lục để cải thiện lượng nitơ trong hạt")
