Khoảng 20% diện tích đất được tưới trên thế giới được coi là có nồng độ muối cao, và đất tiếp tục trở nên mặn hơn khi khí hậu nóng lên. Sản lượng nông nghiệp bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi đất nhiễm mặn; độ mặn làm giảm tốc độ tăng trưởng và năng suất của phần lớn cây trồng, dẫn đến thiệt hại hàng tỷ USD mỗi năm. Gạo – lương thực thiết yếu của hơn nửa dân số thế giới – đặc biệt nhạy cảm với đất mặn, thậm chí với nồng độ muối vừa phải cũng làm năng suất giảm đáng kể. Do đó, nhu cầu phát triển các giống lúa chịu hạn là rất cấp thiết.

Một nhóm nhà khoa học từ Đại học Hồ Nam, Trường Sa, Trung Quốc mới đây đã xác định được một gien góp phần vào khả năng chịu mặn ở cây lúa. Gien này, có tên là STEK1 (thụ thể kháng muối – giống kinase 1), được kích hoạt dưới điều kiện có muối. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra 2 bộ cây chuyển gien, một bộ trong đó STRK1 được thể hiện ở nồng độ cao, và bộ kia nồng độ muối giảm hẳn. Dưới điều kiện tăng trưởng bình thường, cả 2 bộ cây chuyển gien xuất hiện bình thường. Tuy nhiên, khi thử thách với muối, cây chuyển gien có STRK1 tăng lên xanh hơn và lớn hơn cây không chuyển gien kiểm soát, và cây có STRK1 giảm đi thì nhỏ hơn và vàng hơn cây kiểm soát.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu kiểm tra hiệu quả của STRK1 đối với năng suất. Sự thể hiện nồng độ STRK1 trong cây lúa không chỉ cải thiện tăng trưởng mà còn làm hạn chế năng suất hạt trong điều kiện căng thẳng.

Nhóm nghiên cứu sau đó đã giải mã cơ chế nhờ đó STRK1 tăng cường dung nạp cho muối. Độ mặn thúc đẩy sản xuất các loại oxy hoạt tính có hại, như hydrogen peroxide, trong tế bào thực vật. Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy STRK1 (protein được mã hoá bởi STRK1) tương tác và kích hoạt một protein có tên là CatC, thuộc một họ các protein phân hủy hydrogen peroxide thành nước và oxy. Như vậy, STRK1 làm tăng tính chịu đựng của muối khi gặp sức ép bằng cách giữ mức hydrogen peroxide trong kiểm tra, và do đó giảm thiểu thiệt hại do tích lũy các loại oxy phản ứng.

Những phát hiện thú vị này mang lại cho cộng đồng nghiên cứu tiếp cận gần hơn với việc phát triển cây lúa phát triển mạnh trong đất mặn.