Huỳnh quang diệp lục tố làm sáng tỏ chức năng thực vật

Từ trái sang phải: Huỳnh quang diệp lục tố a tạo ra từ mặt trời có thể được nhìn thấy bằng mắt khi hòa tan diệp lục tố từ lá cây vào dung môi và đặt dưới ánh trực tiếp từ mặt trời. SIF có thể được đo ở thực vật, hệ sinh thái (ở đây: vườn táo) và quy mô toàn cầu. Ảnh: Albert Porcar-Castell.

Diệp lục tố, một sắc tố màu xanh được tìm thấy ở thực vật và tảo, phát ra ánh sáng đỏ và đỏ mờ khi được chiếu sáng trong quá trình quang hợp. Chất được gọi là huỳnh quang diệp lục tố a truyền đạt thông tin về tốc độ của quá trình quang hợp tức thời, cung cấp một “cửa sổ quang học” theo dõi tình trạng sức khỏe và chức năng của thực vật.

Mặc dù các phương pháp đo lường và giải thích huỳnh quang diệp lục tố a ở lá và các cấp độ dưới tế bào đã có từ nhiều thập kỷ trước, nhưng chỉ đến gần đây chất huỳnh quang diệp lúc tố (được coi là huỳnh quang tạo ra từ mặt trời - SIF) có thể được ước lượng và chụp ảnh ở quy mô hệ sinh thái và khu vực.

Các phép đo SIF vượt trội  đã được thực hiện với các cảm biến quang siêu phổ được gắn trên các tòa tháp, phương tiện bay không người lái, máy bay, thậm chí trên các vệ tinh. Ví dụ: sứ mệnh vệ tinh FLuorescence EXplorer (FLEX) của Cơ quan Vũ trụ châu Âu dự kiến phóng vào năm 2024 sẽ cung cấp bản đồ toàn cầu về SIF với độ phân giải vài trăm mét.

Những phát triển này mở ra một hướng đi mới cho nhiều ứng dụng khoa học và thương mại trong lĩnh vực sinh lý học môi trường, sinh thái học, sinh địa hóa học ở thực vật cũng như cũng như trong nông nghiệp và lâm nghiệp.

“Thật thú vị, SIF mở ra các nghiên cứu quang hợp trong không gian và 3D trên các cánh đồng. Điều này sẽ giúp giải quyết các câu hỏi trong nghiên cứu lâu nay liên quan đến động lực học của quá trình quang hợp ở các bộ phận khác nhau của thực vật hay một hệ sinh thái trong các điều kiện thực tế. SIF cũng có thể được dùng trong việc xác định kiểu hình sinh lý và phát hiện căng thẳng thực vật, đây là công cụ tốt cho các thực hành quản lý rừng và cây trồng thế hệ kế tiếp”, theo Albert Porcar-Castell, đại học Helsinki.

Để kết hợp các mục tiêu đầy tham vọng này, cần có những nghiên cứu hợp tác đa cấp độ và liên ngành. Chuyên môn về sinh học thực vật, viễn thám, nông học và lâm nghiệp nên được hợp nhất để chuyển thông tin chứa SIF thành những ứng dụng sáng tạo dựa trên hiểu biết sâu sắc về phân tử, lá và bề rộng tán lá.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org