Phát hiện việc kiểm soát thực vật với năng lượng của ánh sáng

Thực hiện: Leonie-Alexa Koch, Viện Sinh học tổng hợp, Đại học Düsseldorf.

Các nhà khoa học đã tìm ra cách để kiểm soát các tiến trình thực vật khác nhau – ví dụ như khi nào chúng phát triển - không sử dụng gì ngoài ánh sáng sắc màu. Sự Phát triển, được đăng trên tạp chí Nature Methods cho thấy bằng cách nào ánh sáng sắc màu có thể được sử dụng để kiểm soát các quá trình sinh học ở thực vật bằng cách mở và đóng các gen khác nhau.

Các nhà khoa học của Đại học East Anglia đã giúp tìm ra cách để kiểm soát các quá trình thực vật khác nhau - như khi nào chúng phát triển - không sử dụng gì ngoài ánh sáng sắc màu.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng những phát hiện của họ có thể dẫn đến những tiến bộ trong cách thức mà cây trồng phát triển, ra hoa và thích nghi với môi trường của chúng, cuối cùng cho phép tăng năng suất cây trồng.

Sự phát triển, được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Nature Methods, cho thấy cách sử dụng ánh sáng màu có thể được sử dụng để kiểm soát các quá trình sinh học ở thực vật bằng cách mở và đóng các gen khác nhau.

Tiến sĩ Ben Miller, từ Trường Khoa học Sinh học của UEA, đã cho biết: "Nhóm chúng tôi đã và đang nghiên cứu về quang sinh học bằng cách sử dụng ánh sáng để kiểm soát chính xác các quá trình sinh học trong thực vật.

"Sử dụng quang sinh học trong thực vật trước đây không thể thực hiện được vì thực vật phản ứng tự nhiên với ánh sáng khi chúng phát triển. Bất kỳ thiết bị chuyển mạch (công tắc) di truyền nào được điều khiển bởi ánh sáng sẽ hoạt động một cách liên tục.

"Nhưng chúng tôi đã phát triển một hệ thống đặc biệt khắc phục vấn đề này và cho phép chúng tôi kiểm soát các quá trình tế bào khác nhau trong thực vật bằng ánh sáng.

"Bây giờ chúng tôi có thể sử dụng ánh sáng đỏ để tạo ra biểu hiện gen vào một thời điểm chính xác, trong khi ánh sáng trắng xung quanh có thể được sử dụng như một công tắc tắt để đảo ngược quá trình. Điều này có thể được lặp đi lặp lại nhiều lần”.

"Chúng tôi có thể sử dụng hệ thống này để điều khiển các phản ứng sinh lý ở thực vật, ví dụ như phản ứng miễn dịch của chúng và có lẽ sự phát triển, tăng trưởng, tín hiệu hormone và phản ứng stress của chúng".

Dự án kết nối hai chủ đề nóng trong sinh học – Quang sinh học và sinh học tổng hợp.

Công cụ mới có tên PULSE (Các yếu tố chuyển đổi ánh sáng có thể sử dụng thực vật) phù hợp cho các loại cây phát triển trong chu kỳ ngày và đêm bình thường.

Tiến sĩ Miller đã nói: "Trong tương lai, nghiên cứu này có thể có nghĩa là chúng ta có thể điều chỉnh cách thức thực vật phát triển, phản ứng và thích nghi với môi trường của chúng, với các tín hiệu ánh sáng.

"Ví dụ, chúng tôi đã chỉ ra rằng các phản ứng miễn dịch thực vật có thể được mở và đóng bằng hệ thống kiểm soát ánh sáng của chúng tôi. Nếu hệ thống này được sử dụng trong cây trồng, chúng tôi có thể cải thiện khả năng phòng vệ của cây đối với mầm bệnh và có tác động bằng cách cải thiện năng suất”.

"Sử dụng ánh sáng để kiểm soát các quá trình sinh học ít xâm lấn và đảo ngược hơn so với sử dụng hóa chất hoặc thuốc, vì vậy hệ thống mới này trong thực vật là một công cụ mới thực sự thú vị để chúng tôi trả lời các câu hỏi cơ bản trong sinh học thực vật".

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org