Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

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)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Thiết lập chuỗi giá trị nông sản thông minh và an toàn tại Việt Nam Cà chua bi

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  13
 Số lượt truy cập :  35716516
Những hiểu biết sâu sắc về cách tiến hóa của quá trình quang hợp có thể giúp phát triển các loại cây trồng có khả năng chống chịu với khí hậu bất lợi
Thứ sáu, 29-11-2024 | 07:59:02

Hình ảnh: Jane Durkin.

 

Một nghiên cứu về cách thực vật tiến hóa để ứng phó với biến đổi khí hậu hàng triệu năm trước có thể giúp các nhà khoa học phát triển các loại cây trồng hiện đại có năng suất cao hơn và chống chịu tốt hơn với hiện tượng nóng lên toàn cầu.

 

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Cambridge và Viện SALK ở California đã phát hiện ra những thay đổi về mặt di truyền trong quá trình tiến hóa của một dạng quang hợp hiệu quả hơn đã tiến hóa cách đây khoảng 30 triệu năm. Những phát hiện của họ có ý nghĩa quan trọng đối với những nỗ lực đang diễn ra nhằm cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng trước biến đổi khí hậu. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 20 tháng 11 năm 2024.

 

Hai dạng quang hợp

 

Quang hợp cho phép sự sống trên Trái đất. Hơn 3 tỷ năm trước, vi khuẩn lần đầu tiên tiến hóa khả năng quang hợp. Dạng ban đầu này, được gọi là quang hợp C3, vẫn được một số loại cây trồng chính trên thế giới sử dụng, bao gồm lúa mì và lúa gạo.

 

Khoảng 30 triệu năm trước, để ứng phó với những thay đổi về khí hậu, một số loài thực vật đã phát triển một dạng quang hợp mới phù hợp hơn với điều kiện ấm và khô. Dạng hiệu quả hơn này, được gọi là quang hợp C4, được các loại cây trồng năng suất nhất thế giới sử dụng, bao gồm các loại cây trồng như ngô và lúa miến.

 

Các loại cây sử dụng con đường C4 hiện đang thống trị vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới vì trong điều kiện ấm áp này, nó cho phép tăng hiệu quả sử dụng nước và nitơ cũng như năng suất cao hơn khoảng 50%. Do đó, việc hiểu cách con đường C4 tiến hóa và hoạt động là rất quan trọng để cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng trước biến đổi khí hậu.

 

Các công nghệ mới cung cấp thông tin chi tiết về những thay đổi di truyền

 

Trong nhiều thập kỷ, rõ ràng được coi là rất phức tạp, con đường C4 đã tiến hóa nhiều lần ở thực vật trên cạn. Một bước quan trọng trong quá trình tiến hóa của con đường C4 là thay đổi vị trí hoạt động của các gen quang hợp trên lá.

 

Trong khi ở thực vật C3, các gen này hoạt động trong các tế bào trung mô, thì ở thực vật C4, chúng hoạt động trong một loại tế bào lân cận, các tế bào bao bó mạch, bao quanh các gân lá. Tuy nhiên, cách các gen thay đổi trong quá trình tiến hóa C4 để tạo ra sự phức tạp mới này vẫn chưa rõ ràng.

 

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các công nghệ mới cho phép nghiên cứu hệ gen tế bào đơn lẻ để cung cấp thông tin chi tiết về những thay đổi di truyền làm nền tảng cho con đường C4 và quá trình tiến hóa của nó.

 

Tiến sỹ Leonie Luginbuehl, trưởng nhóm Sinh lý học thực vật tại khoa Khoa học thực vật đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết "Bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là giải trình tự tế bào đơn lẻ, chúng tôi có thể nghiên cứu cách các gen được kích hoạt trong từng tế bào lá cây ở hai loại cây trồng là lúa C3 và lúa miến C4. Giải pháp này trước đây không thể thực hiện được nhưng rất quan trọng để hiểu quá trình quang hợp C4 tiến hóa như thế nào”.

 

Một khuôn khổ giúp thiết kế con đường C4 vào cây trồng C3

 

Thật ngạc nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các cơ chế kích hoạt gen trong mô trung mô hoặc trong bao bó mạch thực chất giống nhau ở cả hai loài thực vật. Đặc biệt, nghiên cứu cho thấy một bộ điều hòa được gọi là DOF rất quan trọng đối với việc kích hoạt gen trong bao bó mạch của cả lúa và lúa miến.

 

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các gen cần thiết cho quá trình quang hợp ở lúa miến đã thay đổi trình tự DNA của chúng sao cho các điều hòa DOF có thể liên kết với các gen này và kích hoạt biểu hiện của chúng trong bao bó mạch thay vì mô trung mô.

Một mục tiêu lâu dài của cộng đồng nghiên cứu là đưa con đường C4 vào cây trồng C3 như lúa để tăng cường quá trình quang hợp và cải thiện năng suất khi nhiệt độ dự kiến ​​sẽ tăng và nước ngày càng khan hiếm.

 

Giáo sư Julian Hibberd, trưởng nhóm Sinh lý học phân tử và là tác giả cuối cùng của nghiên cứu, cho biết: "Khám phá này xác định cách các gen thay đổi để con đường C4 hoạt động ở độ phân giải cặp bazơ. Nhờ độ chính xác này mà nó cũng cung cấp một khuôn khổ dự đoán để giúp thiết kế con đường C4 thành các loại cây trồng C3 kém hiệu quả hơn”.

 

Lê Thị Kim Loan theo Đại học Cambridge.

 

Trở lại      In      Số lần xem: 113

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cây lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD