|
 Đang trực tuyến :
19 |
|
 Số lượt truy cập :
34068631 |
|
|
|
|
|
Lần đầu tiên mô hình hóa sự kết nối giữa hoạt động của enzyme và năng suất
Thứ sáu, 26-07-2024 | 08:46:41
|
|
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Illinois đã phát triển một khuôn khổ mô hình kết nối hoạt động của enzyme liên quan đến quang hợp với năng suất. Đây là lần đầu tiên một mô hình liên kết các con đường quang hợp hoạt động trực tiếp với sự phát triển của cây trồng.
Yufeng He, một nhà nghiên cứu sau tiến sỹ tại Matthews Group ở Illinois cho biết: "Một mô hình trước đây đã kết hợp dữ liệu từ các cấp độ di truyền, chuyển hóa và lá, nhưng chúng tôi cần kết nối cấp độ chuyển hóa với cấp độ tán cây lớn hơn. Mô hình mới cho phép chúng tôi kiểm tra cách các thay đổi trong hoạt động của enzyme có thể ảnh hưởng đến năng suất bằng cách kết nối tốt hơn sự thay đổi môi trường mà cây trồng trên đồng ruộng trải qua với các quá trình chuyển hóa".
Công trình này là một phần của Realizing Increase Photosynthetic Efficiency (RIPE), một dự án nghiên cứu quốc tế nhằm cải tiến cây trồng để có năng suất cao hơn bằng cách cải thiện quá trình quang hợp, quá trình tự nhiên mà tất cả các loài thực vật sử dụng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng và sản lượng. Nghiên cứu của RIPE trong lĩnh vực này nhận được sự hỗ trợ từ Quỹ Bill & Melinda Gates, Quỹ Nghiên cứu Thực phẩm và Nông nghiệp, Văn phòng Ngoại giao, Khối thịnh vượng chung và Phát triển Vương quốc Anh và Bill & Melinda Gates Agricultural Innovations (Gates Ag One).
Trong một nghiên cứu gần đây, được công bố trên tạp chí Plants in silico, ông và những người khác cho thấy mô hình của họ sẽ tác động tích cực đến khả năng mô phỏng chính xác sự phát triển của cây trồng của các nhà khoa học. Trước đây, các nhà khoa học muốn mô phỏng các thí nghiệm thực địa phải xử lý quá trình quang hợp và các hoạt động của enzyme liên quan như thể cây đang ở trạng thái ổn định. Đối với bất kỳ ai đã từng ở ngoài đồng trồng trọt, đó là một biện pháp rất không thực tế.
“Thực vật không tồn tại trong môi trường ổn định. Chúng ta có thể sử dụng công trình này để nghiên cứu độ nhạy của các enzyme trong các điều kiện môi trường khác nhau”, Megan Matthews, nhà nghiên cứu chính của Dự án RIPE và phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Illinois cho biết. “Mô hình này sẽ cho phép chúng ta thấy enzyme quang hợp nào đang hạn chế trong các môi trường khác nhau và cách chúng có thể dẫn đến tăng năng suất trong các điều kiện khí hậu dài hạn”.
Khả năng của mô hình trong việc hiểu được loại enzyme nào có thể hạn chế và kết nối điều này với năng suất dự kiến xuất phát từ việc biểu diễn quang hợp như một chuỗi chi tiết các phản ứng enzyme động, thay vì biểu diễn đơn giản hóa một vài phản ứng ở trạng thái ổn định. Một lợi ích bổ sung của mô hình này là nó có thể được sử dụng để khám phá các phản ứng quang hợp không ổn định, chẳng hạn như khi bóng râm từ lớp mây hoặc các lá khác chuyển động trong gió có thể khiến cây bắt đầu hoặc dừng quang hợp trong suốt cả ngày. Các mô hình trước đây coi quang hợp là một quá trình động không thể mở rộng quy mô lên mức tăng trưởng của cây trồng ở cấp độ đồng ruộng.
“Việc mở rộng từ cấp độ chất chuyển hóa lên cấp độ đồng ruộng là bước tiến then chốt hướng tới việc đạt được mô phỏng chính xác hơn về quá trình quang hợp và tăng trưởng của cây trồng”, He cho biết. “Mô hình kết hợp của chúng tôi hứa hẹn sẽ nâng cao khả năng hiểu biết của chúng tôi về động lực học của enzyme và sinh lý học cây trồng. Hơn nữa, các ứng dụng trong tương lai của nó sẽ hỗ trợ cải thiện các chiến lược quản lý cây trồng, thúc đẩy các hoạt động nông nghiệp bền vững và củng cố an ninh lương thực trong bối cảnh các thách thức toàn cầu”.
Ông và Matthews hy vọng rằng mô hình mã nguồn mở của họ có sẵn trên Github có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn và dự đoán chính xác hơn về cách các enzyme cụ thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và năng suất cây trồng trong các môi trường khác nhau.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Đại học Illinois. |
Trở lại
In
Số lần xem: 42
|
|
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|
(71).png "Lần đầu tiên mô hình hóa sự kết nối giữa hoạt động của enzyme và năng suất")
