`Lò sưởi phân tử` làm tăng năng suất cây trồng

Thực hiện: Lĩnh vực cộng đồng CC0.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Amsterdam đã phát triển một loại phân tử mới có khả năng làm tăng nhiệt độ của thực vật. Ứng dụng Lò sưởi phân tử như thế này cho phép cây trồng phát triển ở nhiệt độ môi trường thấp hơn. Điều này có thể kéo dài mùa vụ sinh trưởng, gia tăng thêm đất canh tác và tạo điều kiện cho các chương trình chọn tạo, nhân giống cây trồng mới nhanh chóng có kết quả.

Lò sưởi phân tử đã được phát triển bởi Giáo sư Wybren Jan Buma, Quang tử phân tử (Viện Van 't Hoff về Khoa học Phân tử) và Tiến sĩ Teun Munnik về Sinh học Tế bào Thực vật (Viện Khoa học Đời sống Swammerdam) với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu từ các trường đại học Warwick và Bristol.

Trong các thí nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm và nhà kính, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng hiệu ứng sưởi ấm phân tử thực sự có thể được sử dụng để làm ấm thực vật và làm tăng nhiệt độ của lá hơn 1⁰C. Hơn nữa, người ta đã chứng minh rằng việc áp dụng các lò sưởi phân tử này có thể dẫn đến tăng lượng sinh khối. Hiện tại, lò sưởi phân tử đang là đối tượng nghiên cứu sâu hơn trong dự án "Boostcrop" của Châu Âu, được tài trợ gần 5 triệu euro từ chương trình Công nghệ mới nổi và Tương lai của EU. Nghiên cứu này bao gồm các thử nghiệm ngoài đồng diện nhỏ và đánh giá các vấn đề an toàn.

Khi được áp dụng ở quy mô lớn, lò sưởi phân tử có thể góp phần nâng cao năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Cho phép cây trồng phát triển ở nhiệt độ môi trường thấp hơn có thể kéo dài thời gian canh tác ở độ cao hoặc vĩ độ cao hơn mức bình thường có thể. Ứng dụng lò sưởi phân tử cũng có thể kéo dài mùa vụ sinh trưởng (đến các khoảng thời gian sớm hơn và muộn hơn) và dẫn đến sự phát triển nhanh hơn của thực vật.

Sau khi được trao bằng sáng chế, các nhà nghiên cứu hiện đang tìm kiếm đối tác để phát triển thêm các ứng dụng khả thi của lò sưởi phân tử. Các cuộc tiếp xúc sơ bộ với các công ty chủ chốt đã cho thấy mức độ quan tâm cao đến lĩnh vực bảo vệ và phát triển cây trồng. Các nhà nghiên cứu hình dung ứng dụng quy mô lớn của lò sưởi phân tử trong hỗn hợp với chất hoạt động bề mặt và chất làm ướt hoặc sự kết hợp của chúng. Điều này sẽ tối ưu hóa ứng dụng của chúng trên thực vật, chẳng hạn như thông qua kỹ thuật phun. Một hướng phát triển khác mà họ theo đuổi là điều chỉnh hóa học các lò sưởi phân tử để làm cho chúng bám tốt hơn vào bề mặt thực vật.

Các phân tử giống như kem chống nắng

Cách thức hoạt động của lò sưởi phân tử có thể so sánh với các phân tử được sử dụng trong kem chống nắng. Chúng hấp thụ các photon UV và biến năng lượng này thành các dao động phân tử. Điều này có hiệu quả chuyển đổi ánh sáng có hại thành nhiệt vô hại, mặc dù ở quy mô nhỏ đến mức điều này tránh được quan niệm của người tắm nắng. Sau khi phát triển các kỹ thuật quang phổ laser tiên tiến để làm sáng tỏ quang động lực học của các phân tử kem chống nắng này, Wybren Jan Buma bắt đầu mở rộng phạm vi nghiên cứu của ông. Ông đã hợp tác với nhà sinh học thực vật Teun Munnik để khám phá ý tưởng sử dụng hiện tượng đốt nóng phân tử để sưởi ấm cho thực vật. Khi ý tưởng này chưa được báo cáo trong tài liệu trước đây, họ biết rằng họ đang hướng tới một điều gì đó. Buma và Munnik quyết định tập trung vào các dạng phân tử xuất hiện tự nhiên. Trên thực tế, thực vật sản sinh ra các phân tử như sinapoyl malate để bảo vệ bản thân chống lại bức xạ UV từ mặt trời theo kiểu giống như kem chống nắng. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các biến thể khác nhau của loại phân tử này để tối ưu hóa hiệu ứng sinh nhiệt của chúng.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org