Huân chương Ðộc lập
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Huân chương Lao động
- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3
Giải thưởng Nhà nước
- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)
- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)
Giải thưởng VIFOTEC
- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)
- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)
- Giống Sắn KM 140 (2010)
![]() |
|
![]() |
|
Nhóm nghiên cứu RIPE cho thấy sinh khối lương thực tăng lên thông qua quang hô hấp ở nhiệt độ cao
Thứ sáu, 20-12-2024 | 08:14:29
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Katherine Meacham-Hensold, nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Don Ort tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, là người dẫn đầu công trình nghiên cứu nhằm cải thiện quá trình quang hô hấp ở khoai tây.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Illinois đã thiết kế giống khoai tây để có khả năng chống chịu tốt hơn với tình trạng nóng lên toàn cầu, cho thấy khối lượng củ tăng 30% trong điều kiện nắng nóng. Sự thích nghi này có thể mang lại an ninh lương thực lớn hơn cho một bộ phận dân số phụ thuộc vào khoai tây, vì vùng trồng khoai tây là khu vực mà biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng đến nhiều mùa vụ. Katherine Meacham-Hensold, giám đốc dự án khoa học của Realizing Increase Opticefficiency Efficiency (RIPE) tại Illinois cho biết: “Nếu chúng ta muốn đáp ứng nhu cầu lương thực của người dân ở những khu vực có nguy cơ giảm năng suất cây trồng rất cao do tình trạng nóng lên toàn cầu thì chúng ta cần sản xuất các loại cây trồng có thể chịu được các đợt nắng nóng thường xuyên và dữ dội hơn. Khối lượng củ khoai tây tăng 30% được quan sát thấy trong các thử nghiệm thực địa của chúng tôi cho thấy triển vọng cải thiện quá trình quang hợp để tạo ra các loại cây trồng thích ứng với khí hậu khắc nghiệt”.
Thách thức
Quá trình quang hô hấp là quá trình quang hợp đã được chứng minh là làm giảm năng suất cây đậu nành, lúa và rau tới 40%. Quang hô hấp xảy ra khi Rubisco phản ứng với phân tử oxy thay vì CO2, xảy ra khoảng 25% thời gian trong điều kiện lý tưởng nhưng thường xuyên hơn ở nhiệt độ cao. Sau đó, thực vật phải sử dụng một lượng lớn năng lượng để chuyển hóa sản phẩm phụ độc hại do quang hô hấp gây ra (glycolate). Năng lượng này thay vì có thể được sử dụng để tăng trưởng lớn hơn. Meacham-Hensold cho biết: “Quang hô hấp là một hệ thống tiêu hao năng lượng lớn đối với thực vật. Nó làm giảm sản xuất sinh khối vì năng lượng được chuyển hướng để chuyển hóa chất độc. Mục tiêu của chúng tôi là giảm lượng năng lượng lãng phí bằng cách bỏ qua con đường quang hô hấp ban đầu của thực vật”.
Các thành viên trước đây của nhóm RIPE đã chỉ ra rằng bằng cách bổ sung hai gen mới, glycolate dehydrogenase và malate synthase, để mô hình hóa các con đường của thực vật, họ có thể cải thiện hiệu quả quang hợp. Di truyền học mới sẽ chuyển hóa độc tố (glycolate) trong lục lạp, ngăn lá chịu trách nhiệm cho quá trình quang hợp, thay vì phải di chuyển nó qua các vùng khác của tế bào.
Những cây khoai tây thiết kế theo cơ chế quang hô hấp được trồng trong nhà kính trước khi cấy ra đồng ruộng, nơi chúng chịu được nhiệt độ F lên tới ba chữ số.
Giải pháp
Những năng lượng được tiết kiệm này đã thúc đẩy sự tăng trưởng ở cây trồng mô hình, mà nhóm hiện tại hy vọng sẽ chuyển thành sự tăng trưởng sinh khối ở cây lương thực. Công trình được công bố gần đây trên Global Change Biology cho thấy không chỉ sự khác biệt mà lợi ích đã tăng gấp ba lần trong điều kiện nắng nóng, điều kiện này đang trở nên thường xuyên hơn và dữ dội hơn khi tình trạng nóng lên toàn cầu tiến triển.
Một ví dụ điển hình: Trong vụ khoai tây năm 2022, khi cây trồng được ba tuần tuổi, khoai tây vẫn đang trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sớm, một đợt nắng nóng đã giữ nhiệt độ trên 95°F (35°C) trong bốn ngày liên tiếp, vượt quá 100°F (38°C) hai lần. Sau vài ngày hạ nhiệt, nhiệt độ lại tăng vọt lên gần 100° F. Thay vì héo úa trong điều kiện nhiệt độ cao, khoai tây biến đổi gen đã cho ra nhiều củ hơn 30% so với khoai tây nhóm đối chứng, tận dụng tối đa khả năng chịu nhiệt tăng lên của chúng đối với hiệu quả quang hợp.
Các nhà nghiên cứu không chắc chắn khoai tây sẽ phản ứng thế nào với nhiệt độ cao, nhưng kết quả thu hoạch cho thấy khoai tây biến đổi gen tăng khối lượng thêm 30% so với khoai tây đối chứng.
Giáo sư về Sinh học Thực vật và Khoa học Cây trồng Robert Emerson và Phó Giám đốc dự án RIPE cho biết: "Một đặc điểm quan trọng khác của nghiên cứu này là chứng minh rằng kỹ thuật di truyền quang hợp của chúng tôi tạo ra sự gia tăng năng suất này không ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng của khoai tây. An ninh lương thực không chỉ là lượng calo có thể sản xuất mà chúng ta còn phải xem xét đến chất lượng thực phẩm".
Cần có các thử nghiệm thực địa tại nhiều địa điểm để xác nhận những phát hiện của nhóm trong các môi trường khác nhau, nhưng kết quả khả quan ở khoai tây có thể có nghĩa là có thể đạt được kết quả tương tự ở các loại cây trồng có củ khác như sắn, một loại lương thực chính ở các quốc gia Châu Phi cận Sahara dự kiến sẽ bị ảnh hưởng nặng nề do nhiệt độ toàn cầu tăng cao.
Lê Thị Kim Loan theo RIPE.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() ![]() ![]() |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|