Tin quốc tế
Đột phá di truyền ở cây ngũ cốc có thể giúp cải thiện năng suất cây trồng trên thế giới
(iasvn.org - 02/08/2019):

Một nhóm nhàkhoa học của trường Đại học Clemson đã đạt được một đột phá về mặt di truyền về quátrình lão hoá ở cây ngũ cốc với khả năng tác động mạnh mẽ tới tương lai an ninhlương thực trong thời đại biến đổi khí hậu.

Nghiên cứuhợp tác đã khám phá ra kiến trúc di truyền của quá trình lão hoá ít được biết đếntrong cây bắp (a.k.a. bắp) và các loại cây ngũ cốc khác, đã được công bố trên tạpchí Tế bào thực vật, một trong những tạp chí hàng đầu về khoa học cây trồng.Rajan Sekhon, nhà di truyền học và là trợ lý giáo sư của khoa di truyền và sinhhoá thuộc Đại học Khoa học, là trưởng nhóm và là tác giả chính của bài báo vớitiêu đề: “Phân tích quy mô bộ gen tích hợp nhận diện gen ưu tú và mạng lưới lãohoá ở cây bắp”.

Sekhon cho rằng “sự lão hoá nghĩa là cái chếtcủa một tế bào hoặc một cơ quan. Nó xảy ra khá nhiều ở mọi nơi, thậm chí ở cácloài động vật. Chúng giết các tế bào chúng không cần. Khi thời tiết thay đổivào mùa thu, chúng ta có nhiều màu sắc mùa thu đẹp trên cây. Khi bắt đầu mùathu, khi các loài thực vật nhận ra rằng chúng không thể duy trì những chiếc lá,chúng sẽ tiêu diệt những chiếc lá của chúng”.

Kết quả là những chiếc lá sẽ chết sau khichúng thể hiện màu sắc của chúng. Năng lượng được tích trữ từ lá được lưu trữtrong thân hoặc rễ của cây và thường nhanh chóng tái tạo lá vào mùaxuân. Điều này làm cho cây hoàn hảo. Nhưng câu chuyện thì hoàn toàn khác đốivới một số loài cây ăn được khác, đặc biệt như các loại cây ngũ cốc như bắp,lúa gạo và lúa mì.

Sekhon phát biểu, “Những cây trồng này cókhuynh hướng được chăm sóc rất cẩn thận và được nhận quá nhiều chất dinh dưỡngdưới dạng phân bón bởi nông dân. Thay vì từ từ chết, lá cây có thể tiếp tục tạora thức ăn thông qua quá trình quang hợp. Sự hiểu biết về các yếu tố gây ra lãohoá trong cây trồng như cây bắp có nghĩa là các nhà khoa học có thể thay đổicây trồng theo cách có thể có lợi cho một thế giới đói”.

 “Nếu chúng ta có thể làm giảm quá trình lãohoá, điều này cho phép thực vật luôn xanh – hoặc không gìa cỗi – trong một khoảngthời gian dài” Sekhon nói. “các nhà chọn giống thực vật có thể lựa chọn cây trồnglão hoá muộn mà không có sự hiểu biết đầy đủ về phương thức hoạt động của quátrình lão hoá ở cấp độ phân tử”.

Những câynày được gọi là cây hằng xanh sống với tên của chúng. Chúng có thể xanh lâuhơn, tạo ra nhiều năng suất và dẻo dai hơn trong môi trường với nhiều yếutố bấtlợi như khô hạn và nhiệt.

Lão hoá là một tính trạng phức tạp bị ảnhhưởng bởi nhiều yếu tố bên trong và bên ngoài và được điều hoà bởi nhiều genhoạt động cùng nhau. Do đó, các phương pháp di truyền không hiệu quả trong việclàm sáng tỏ hoàn toàn quá trình bí ẩn này. Đột phá bởi Sekhon và cộng sự là kếtqủa của phương pháp di truyền hệ thống.

Sekhon và những nhà nghiên cứu khác đã nghiêncứu sự biến dị di truyền tự nhiên của các tính trạng thường xanh ở câybắp. Họ đãtrồng 400 loại bắp khác nhau, khác biệt dựa vào DNA fingerprint (hoặc kiểu gen)và sau đó đánh giá quá trình lão hoá của chúng (ví dụ như kiểu hình). Sau đó,nhóm nghiên cứu đã kết hợp kiểu gen của mỗi dòng lai với kiểu hình của nó đểnhận diện 64 gen ứng cử viên có thể sắp xếp quá trình lão hoá.

Phần khác của nghiên cứu tiến hành chọn mộtcây xanh và cây không xanh và quan sát biểu hiện của khoảng 40.000 gen trongsuốt quá trình lão hoá. Sekhon nói “các nhà nghiên cứu của chúng tôi đã quansát các mẫu mỗi vài ngày và đánh dấu nhữnggen nào đã đạt được biểu hiện trong suốt khoảng thời gian đặc biệt. Điều này đãxác định hơn 600 gen mà những gen này xuất hiện để xác định cây có giữ màu xanhhay không”.

 “Mộttrong những vấn đề lớn với mỗi cách tiếp cận là sự xuất hiện dương tính giả, cónghĩa là một vài gen được phát hiện là có biểu hiện và trường hợp âm tính giả,có nghĩa là chúng ta đã bỏ qua một vài gen liên quan”.

Do dó, Sekhon và các đồng nghiệp đã phải nỗlực kết hợp các kết quả từ hai thí nghiệm lớn bằng cách sử dụng phương pháp “ditruyền hơi nước” để xác định vài gen mục tiêu có độ tin cậy cao có thể được thửnghiệm để khẳng định vai trò của chúng trong quá trình lão hoá. Họ đã kết hợpnhiều dữ liệu để thu hẹp 14 gen ứng cử viên, cuối cùng hai gen được kiểm trachi tiết.

 “Mộttrong những khám phá đáng chú ý nhất là các loại đường xuất hiện để ra lệnh choquá trình lão hoá”. Sekhon nói. “Khi đường không được di chuyển ra khỏi lá nơichúng được tạo ra bởi quá trình quang hợp, những phân tử đường này bắt đầutruyền tín hiệu để bắt đầu quá trình lão hoá.

 

Tuy nhiên, không phải tất cả các dạng đường tìmthấy trong cây có khả năng truyền tín hiệu. Một trong những gen mà Sekhon vàcộng sự phát hiện ra trong nghiên cứu dường như phá vỡ các loại đường phức tạptrong tế bào lá thành những phân tử đường nhỏ hơn – các loại đường sáu cacbonnhư glucose và fructose – có khả năng truyền tín hiệu lão hoá.

Đây là một vấn đề phức tạp, Sekhon nói.“Chúng ta không chỉ mất những loại đường bổ sung được tạo ra bởi cây. Nhữngdạng đường không được sử dụng trong lá bắt đầu lão hoá và ngăn chặn quá trìnhtổng hợp đường cùng nhau”.

Việc này có ý nghĩa rất lớn đối với an ninhlương thực. Những dạng đường được tạo ra bởi thực vật có thể được chuyển hoátới nhiều cơ quan mà có thể được sử dụng cho thực phẩm.

 “Việcphân chia đường là một yếu tố chính trong quá trình lão hoá. Những gì chúng tôitìm được là nhiều biến dị di truyền thậm chí trong các giống bắp trồng ở HoaKỳ.

Khi hạt được thu hoạch, bất cứ thứ gì còn lạitrên cánh đồng được gọi là rơm khôRơm khô cóthể được dùng làm thức ăn gia súc hoặc làm nguồn nhiên liệu sinh học. Với nhucầu lương thực và năng lượng ngày càng gia tăng, có sự gia tăng mối quan tâm vềviệc phát triển các loại cây trồng hai mục đích cung cấp ngũ cốc và thân cây.Khi đất nông nghiệp trở nên khan hiếm, cây trồng gìa cỗi muộn thì rất quantrọng bởi vì chúng tạo ra nhiều năng lượng tổng thể trên mỗi cây.

Những gen được xác định trong nghiên cứu nàycó khả năng thực hiện chức năng giống nhau trong các loại cây ngũ cốc khácnhau. Sekhon nói rằng bước kế tiếp là kiểm tra chức năng của những gen này dùngđột biến và biến đổi gen.

Sekhonphát biểu rằng, “Mục tiêu cuối cùng là giúp trái đất và nuôi dân số thế giới. Vớikhí hậu ngày càng tồi tệ, đất và nước ngày càng bị thu hẹp và dân số ngày càngtăng, an ninh lương thực là thách thức lớn mà nhân loại phải đối mặt.

 

 
Tin tức khác
NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC CỦA GEN MÃ HÓA NUCLEAR FACTORYB Ở SẮN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỐNG CHỊU ĐIỀU KIỆN BẤT LỢI
Qu Dongyu được bầu làm Tổng Gíam Đốc FAO nhiệm kỳ mới
Vai trò của KNOX-Cytokinin và nguồn gốc của thực vật có mạch (dương xỉ)
Prein Cry2A kháng rầy nâu và rầy lưng trắng hại lúa
Thể hiện gen trong cây lúa dị đa bội thể
Thông báo
Thông báo chuẩn bị hồ sơ đăng ký giao trực tiếp thực hiện từ năm 2019 thuộc Chương trình CNSH
Thông báo số 1: Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc – Khu vực phía Nam lần thứ II năm 2011
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và ptnt đến năm 2020”.
THÔNG BÁO TUYỂN CHỌN TỔ CHỨC VÀ CÁ NHÂN CHỦ TRÌ NHIỆM VỤ KH&CN
Kết quả khảo nghiệm đánh giá an toàn sinh học đối với đa dạng sinh học và môi trường
Văn bản mới
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thông báo giao trực tiếp tổ chức, cá nhân thực hiện nhiệm vụ KHCN...
Quyết định 490/QĐ-BNN-KHCN điều chỉnh cá nhân chủ trì đề tài thuộc “chương trình trọng điểm phát triển...
Quyết định phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ đưa vào tuyển chọn, giao trực tiếp bắt đầu...
Về việc cấp bằng bảo hộ giống cây trồng mới (kèm danh mục)
Bổ sung 71 chỉ tiêu tuyển sinh đào tạo thạc sĩ năm 2011 cho Trường Đại học Lâm nghiệp
Về việc giao dự toán NSNN năm 2011(Kinh phí bổ sung sự nghiệp khoa học Công nghệ năm 2011- nhiệm vụ cấp...
Giao dự toán ngân sách nhà nước năm 2011 (đợt 4) Kinh phí xử lý sự cố đê điều năm 2011 (Phụ lục kèm theo)
Tài Liệu mới
Rút ngằn thời gian vi nhân giống lan hồ điệp
Công nghệ sinh học trong nông nghiệp
Ảnh hưởng của các yếu tố sinh học lên sự nảy mầm
Kỹ thuật trồng hoa lan Mokara
Liên kết Website
Vụ khoa học công nghệ và môi trường bộ NN và PTNT
Viện công nghệ sinh học
Bộ nông nghiệp vf phát triển nông thôn
Agbiotech Việt Nam
Báo Nhân Dân
Trung tâm Khuyến nông Quốc gia
Thống kê truy cập
Số người đang online: 85
Tổng số lượt truy cập: 905672
Ngân hàng Nông nghiệp và phát triển nông thôn
Copyright © 2011 Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn
Địa chỉ : Số 02 Ngọc Hà, Ba Đình, Hà Nội. Điện thoại : (024) 38436817 - Fax: (024) 38433637
Email: webmaster@agrobitotech.gov.vn. Web site: www.agrobiotech.gov.vn