Các nhà khoa học Michigan Tech vừa xác định được các gen có thể là chìa khóa trong việc phát triển các loại hạt khỏe mạnh và kháng bệnh, trong đó có lúa. Ảnh Thinkstock

Những vụ thu hoạch kỷ lục trong điều kiện hoàn hảo cũng sẽ không đủ. Trong một thời đại biến đổi khí hậu, ô nhiễm và sự lây lan mầm bệnh trên toàn cầu, thì các loại hạt mới cũng phải có khả năng đối phó với sự căng thẳng. Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Michigan đã xác định được một tập hợp gen có thể là chìa khóa cho sự phát triển của thế hệ siêu lúa tiếp theo.

Một phân tích dữ liệu cực lớn của nhà sinh vật học Ramakrishna Wusirika và nghiên cứu sinh tiến sĩ Rafi Shaik đã phát hiện ra hơn 1.000 gen trong lúa, dường như đóng vai trò chính trong việc quản lý phản ứng của nó đối với hai loại căng thẳng khác nhau: căng thẳng sinh học, thường do các sinh vật gây bệnh như vi khuẩn gây ra, và phi sinh học, do các tác nhân môi trường, như thiếu dinh dưỡng, lũ lụt và nhiễm mặn, gây ra.

Thông thường, các nhà khoa học tin rằng phản ứng của thực vật đối với sự căng thẳng về sinh học và phi sinh học được điều chỉnh bởi các bộ gen khác nhau. Tuy nhiên , Wusirika và Shaik phát hiện ra rằng 1.377 gen trong khoảng 3.800 gen liên quan đến phản ứng căng thẳng của lúa đóng vai trò trong cả hai loại căng thẳng này. "Đây là những gen mà chúng tôi cho rằng cùng tham gia vào cuộc nói chuyện giữa sự căng thẳng sinh học và sự căng thẳng phi sinh học," Wusirika cho biết.

Khoảng 70 phần trăm những gen "bậc thầy" này cùng thể hiện, nghĩa là chúng đều hoạt động dưới cả hai dạng căng thẳng. Thông thường, thì các gen khác hoạt động khi có căng thẳng sinh học và sẽ ngưng hoạt động khi sự căng thẳng phi sinh học diễn ra.

Các nhà khoa học đã xem xét phản ứng của các gen đến năm loại căng thẳng phi sinh học điển hình – gồm hạn hán, ô nhiễm kim loại nặng, nhiễm mặn, lạnh và thiếu chất dinh dưỡng – và 5 loại căng thẳng sinh học – nhiễm vi khuẩn, nhiễm nấm, bị côn trùng ăn, bị cỏ dại cạnh tranh và nhiễm tuyến trùng. Tổng cộng có 196 gen cho thấy có nhiều biểu hiện khác nhau đối với các căng thẳng này.

"Các gen đó là những ứng viên tiềm năng để phát triển một giống lúa có khả năng chịu nhiều căng thẳng", Wusirika cho hay.

Tiếp theo, họ sẽ kiểm tra  những phát hiện này. "Chúng tôi muốn làm phân tích thí nghiệm để xem liệu 5 hoặc 10 gen này có hiệu quả như dự đoán hay không", ông cho biết.

Thanh Vân - Dostdongnai, Theo Eurekalert.