Một nghiên cứu quốc tế vừa phát hiện ra cách các thực vật, như lúa gạo và lúa mì, cảm nhận và phản ứng ra sao với căng thẳng hạn hán khắc nghiệt, trong một bước đột phá mà có thể dẫn đến sự phát triển các cây trồng chịu hạn thế hệ tiếp theo.

Tiến sĩ Peter Mabbitt và Tiến sĩ Kai Xun Chan. Ảnh: Stuart Hay, ANU.

Trưởng nhóm nghiên cứu Tiến sĩ Kai Xun Chan, trường đại học Quốc gia Úc (ANU), trường dẫn đầu nghiên cứu cho biết, nhóm nghiên cứu phát hiện ra một loại enzyme có thể cảm nhận ánh sáng mặt trời hạn hán và các điều kiện bất lợi, và cách nó hoạt động từ cấp độ nguyên tử cho đến cấp độ thực vật nói chung.

"Cảm biến này trong lá cây không ngừng cảm nhận hiện trạng môi trường xung quanh về mực nước và ánh sáng", Tiến sĩ Chan cho biết.

"Cảm biến này có thể cảm nhận được khi nào thì điều kiện trở nên không thuận lợi, chẳng hạn như trong điều kiện hạn hán khắc nghiệt, bằng cách chuyển đổi bản thân nó thành một dạng có hình dạng và hoạt động thay đổi.

Điều này đặt ra một "báo động cháy” trong cây, nói với nó đối phó với hạn hán, ví dụ như bằng cách tạo ra các hợp chất hóa học có lợi. Nhưng trong cánh đồng, điều này có thể xảy ra quá muộn và cây sẽ phải chịu thiệt hại.

"Nếu chúng ta có thể để cho chuông reo ngay khi có dấu hiệu đầu tiên của tình trạng thiếu nước, thì chúng ta có thể giúp cây sống sót qua hạn hán nghiêm trọng".

Có nhiều loại cây trồng chịu hạn hơn là rất quan trọng để góp phần bảo đảm an ninh lương thực toàn cầu và có thể làm giảm tác động của hạn hán đối với nền kinh tế quốc gia. Một báo cáo của Hội đồng khí hậu năm 2015 cho thấy GDP của Úc giảm một phần trăm do hạn hán và sản xuất nông nghiệp thấp hơn trong năm 2002 và 2003.

Hạn hán thường ảnh hưởng đến lúa mì vào giai đoạn hạt giống và nở hoa, một việc cực kỳ quan trọng trong việc xác định kích thước của vụ thu hoạch của cây trồng.

Bằng cách kích hoạt báo động cảm biến nhanh hơn trong mùa khô, thì cây có thể kích hoạt các biện pháp phản công ở lá để ngăn ngừa sự mất nước không cần thiết và đảm bảo rằng cây sống sót cho đến khi có lần mưa tiếp theo.

Nghiên cứu của Tiến sĩ Peter Mabbitt và Phó giáo sư Colin Jackson tại Trường ANU đã giúp cho nhóm nghiên cứu tạo ra mô hình 3D của enzyme cảm biến.

Tiến sĩ Chan cho biết, họ sẽ sử dụng mô hình này và một chương trình máy tính để xác định các hợp chất hóa học “ứng cứ viên” phù hợp với cấu trúc của enzyme này.

Tiến sĩ Chan cho biết, "Trong vòng hai năm, chúng tôi hy vọng sẽ xác định các hợp chất tiềm năng cho một hóa chất phun có khả năng cứu năng suất cây trồng. Sau đó chúng tôi sẽ cần hoàn thiện một hợp chất với sự tư vấn từ người nông dân và những ngành công nghiệp khác".

Nghiên cứu cũng có sự hợp tác quốc tế với trường Đại học Tây Úc, Đại học Birmingham và Đại học Cologne.

Thanh Vân - Dostdongnai, theo ScienceDaily.