Lúa là một loại cây trồng chính, đang nuôi sống gần 50% dân số toàn cầu, và là cây trồng có khả năng tồn tại cao trong việc thay đổi điều kiện môi trường. Cây lúa phát triển tốt trong điều kiện ruộng ngập nước, nơi làm tăng độ hoạt động của khí ammoniac; trên đất ít nước hoặc trên đất cạn, nơi khí oxy nhiều hơn nitơ, cũng đều có thể trồng lúa được.

Phân đạm đóng vai chính trong sự phát triển của nhiều loại ngũ cốc và chính sự lạm dụng nó đã gây ra những tác động tiêu cực đối với môi trường. Đạm mà tất cả các loại cây trồng đều cần để phát triển là một loại hữu dụng đặc trưng từ ion nitrat hóa amoniac có ở trong đất, được hút bởi rễ cây. Đối với cây trồng, để đạt được mức cân bằng tối ưu giữa hai loại ion này là vấn đề rất quan trọng; quá nhiều amoniac tế bào cây trồng sẽ kiềm hóa, nhưng quá nhiều nitrat thì chúng trở nên axit hóa. Theo hướng nào thì sự cân bằng của pH đều bị đảo lộn và điều này làm cho hệ enzym của cây hoạt động không tốt, từ đó ảnh hưởng đến sức sống và năng suất.

Cùng với những cộng sự tại đại học Nanjing (Trung Quốc), tiến sĩ Miller đã phát hiện ra cách mà cây lúa duy trì sự cân bằng pH dưới sự thay đổi của các điều kiện môi trường, đó là việc xác định được gen OsNRT2.3. Gen này tạo ra protein liên quan đến việc vận chuyển nitrat, bao gồm hai phiên bản nhỏ là: OsNRT2.3a và OsNRT2.3b. Tiến sĩ Miller và CS. cho biết OsNRT2.3b có khả năng vận chuyển nitrat hay không phụ thuộc vào độ pH bên trong tế bào cây trồng. Khi protein “b” này nhiều vượt quá mức trong cây lúa thì chúng có khả năng tự đệm để chống lại sự thay đổi của pH trong môi trường tốt hơn. Điều này cho phép chúng hút nhiều đạm cũng như nhiều sắt và lân hơn. Những cây lúa này cho năng suất hạt vượt trội đến 54% và lượng nitrogen được chúng sử dụng hiệu quả trên 40%.

Theo tiến sĩ Miller, việc phát hiện được loại protein đặc biệt có vài trò làm tăng đáng kể hiệu quả hấp thu nitrogen và năng suất cây trồng, và áp dụng cho việc tạo ra những giống lúa và cây trồng mới, mang lại một bước tiến quan trọng gần hơn để có thể tăng sản lượng lương thực với tác động môi trường thấp hơn.  

Kỹ thuật mới này được cấp bằng sáng chế bởi PBL, công ty quản lý đổi mới của trung tâm John Innes, và đã chấp thuận cho ba công ty được áp dụng vào việc chọn tạo giống mới trên 6 loại cây trồng. Nghiên cứu này sẽ được xuất bản trong ấn bản khoa học hàn lâm quốc gia (BBSRC), được tài trợ bởi ủy ban nghiên cứu công nghệ sinh học và khoa học sinh học và những trợ cấp từ chính phủ Trung Quốc.

Trần Anh Vũ theo Sciencedaily.