Tin quốc tế
Kỹ thuật mô thực vật cải thiện khả năng chịu hạn và chịu mặn của cây
(Phys.org - 24/07/2020):

Sau nhiều năm thử nghiệm, cácnhà khoa học đã thiết kế cây thale cress, còn gọi là cây Arabidopsisthaliana, giống như loại cây mọng nước, cải thiện hiệu quả sử dụng nước, khảnăng chịu mặn và giảm ảnh hưởng của hạn hán. Kỹ thuật mô mọng nước được tạo ra ởthực vật có hoa nhỏ nhưng cũng có thể sử dụng ở những cây trồng khác để cải thiệnkhả năng chịu hạn và chịu mặn với mục tiêu hướng đến những cây lương thực vànăng lượng sinh học.

 “Mô chứa nước là một trong những cách thíchnghi thành công nhất giúp cho cây có khả năng sống sót trong thời kỳ hạn hánkéo dài. Tính trạng này trở nên quan trọng hơn khi nhiệt độ trái đất tăng lên,làm tăng cường độ và thời gian hạn hán trong suốt thế kỷ 21”, JohnCushman, giáo sư về sinh hóa và sinh học phân tử ở đại học Nevada, đồngtác giả của một bài báo khoa học về mô thực vật mọng nước được đăng trên tạpchí Plant Journal.

Công việc này sẽ được kết hợp vớidự án khác của Cushman: tạo ta một tính trạng khác được gọi là chuyển hóaaxít crassulacean (CAM), phương thức quang hợp bảo toàn nước có thể đượcáp dụng cho các cây trồng để tăng hiệu quả sử dụng nước.

 “Hai hoạt động thích nghinày hoạt động cùng nhau”, Cushman, đại học Nông nghiệp, Công Nghệ Sinh Học vàTài nguyên Thiên nhiên, nói “Mục tiêu chung của chúng tôi là thiết kế CAM,nhưng muốn làm được việc này có hiệu quả, chúng tôi phải thiết kế giải phẫu lánhằm có các tế bào lớn hơn để dự trữ axít malic tích tụ ở cây vào ban đêm. Thêmvào đó, các tế bào có kích thước lớn này cũng phục vụ cho việc tích trữ nước đểcây vượt qua hạn hán, pha loãng muối và các ion kim loại mà cây hấp thụ, giúpcây chịu mặn tốt hơn”.

 “Khi cây hấp thụ CO2, nó sẽ được hấpthụ qua các lỗ trên lá, được gọi là khí khổng. Cây mở khí khổng để COđivào và sau đó CO2 sẽ gắn vào đường và các hợp chất khác nhằm hỗtrợ hầu hết sự sống trên trái đất. Nhưng khi khí khổng mở, không chỉ COđivào mà hơi nước còn thoát ra và vì thế cây thoát hơi nước để làm mát, một lớn lượnglớn nước bị mất đi”. 

Nhóm các nhà khoa học củaCushman đã tạo ra cây Arabidopsis thaliana biến đổi gen vớikích thước tế bào tăng lên, kết quả là cây lớn hơn với độ dày lá tăng lên, khảnăng trữ nước nhiều hơn và khí khổng mở ít hơn để hạn chế mất nước từ lá do sựbiểu hiện quá mức của một gen mà các nhà khoa học gọi là VvCEB1. Gen này liênquan đến thời kỳ mở rộng tế bào của sự phát triển quả mọng ở cây nho dùng sảnxuất rượu vang.

Cácmô mọng nước phụ vụ cho hai mục đích.

 “Các tế bào lớn có không bào lớn để dự trữmalate vào ban đêm, đóng vai trò là nguồn cacbon để giải phóng và tái cố địnhCO2, nhờ hoạt động của enzym Rubisco, vào ban ngày sau khi khí khổngđóng, do đó hạn chế sự quang hô hấp và mất nước” Cushman nói. “Và mô mọng nướcbẫy COđược giải phóng từ quá trình khử caboxyl của malate vìthế CO2 có thể tái cố định hiệu quả hơn bởi enzym Rubisco”.

Một trong những lợi ích của sựbiểu hiện quá mức gen VvCEB1 là sự cải thiện quan sát hiệu quả sử dụng nước tứcthời và kết hợp của cây, tăng lần lượt lên 2,6 lần và 2,3 lần. Hiệu quả sử dụngnước là tỉ lệ cố định cacbon hay tạo ra sinh khối so với tốc độ thoát hơi nướchay lượng nước mất đi của cây. Những cải thiện này tương quan với độ dày của láhay mô mọng nước, cũng như mật độ khí khổng ít hơn và giảm các khí khổng mở.

 “Chúng tôi đã thử nghiệm trên nhiều gen nhưngchúng tôi chỉ quan sát kiểu hình đáng chú ý với gen VvCEB1”, Cushman nói.“Thông thường chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu từ 10 đến 30 dòng gen chuyển độclập và sau đó chúng sẽ phát triển hai đến ba thế hệ trước khi tiến hành thửnghiệm chi tiết”.

Arabidopsis thaliana làcây mô hình tốt cho các nghiên cứu về các quá trình sinh trưởng và phát triển ởthực vật. Đây là loại cây nhỏ giống như cỏ dại có vòng đời ngắn khoảng 6 tuần,phát triển tốt và tạo ra một lượng lớn hạt giống trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Kỹ thuật mô mọng nước được mongđợi cung cấp một chiến lược hiệu quả để cải thiện hiệu quả sử dụng nước, tránhhạn hán hay suy giảm và tối ưu hóa hiệu suất CAM.

Thực vật CAM rất thông minh,chúng đóng khí khổng cả ngày và chỉ mở vào ban đêm khi lượng nước bốc hơi thấpdo thời tiết mát mẻ và mặt trời không chiếu sáng, Cushman giải thích. Ý nghĩa củaCAM được tìm thấy đó là khả năng bảo toàn nước độc nhất vô nhị của nó. Khi hầuhết thực vật hấp thụ CO2 vào ban ngày, thực vật CAM lại hấp thụCOvào ban đêm.

“Về cơ bản, thực vật CAM có hiệuquả sử dụng nước cao 5 đến 6 lần”, ông ấy nói. “Mô mọng nước liên kết với CAMvà các tính trạng thích nghi khác như lớp biểu bì dày hơn và sự tích lũy sápepicuticular, nghĩa là chúng sẽ giảm sự nóng lên của lá vào ban ngày bằng cáchphản chiếu một số ánh sáng chiếu vào lá. Nhiều thực vật CAM thích nghi trên samạc cũng có khả năng chịu nhiệt độ cao tốt hơn”.

Với dự kiến các sản phẩm nôngnghiệp tăng đến 70% để phục vụ dân số ngày càng tăng của con người, dự đoán sẽđạt 9,6 tỷ người vào năm 2050, Cushman và nhóm nghiên cứu của ông đang theo đuổicác giải pháp về công nghệ sinh học để giải quyết tình trạng thiếu lương thựcvà năng lượng sinh học trong tương lai.

 “Chúng tôi dự định chuyển cả hai kỹ thuật mô mọngnước và CAM vào cây trồng. Công việc hiện tại là bằng chứng của khái niệm này”,Cushman nói.

 

 
Tin tức khác
Australia nghiên cứu sản xuất bông nhiều màu sắc để bảo vệ môi trường
Di truyền lúa chống chịu lạnh nhờ qLTG3-1
Sinh trưởng chậm đóng vai trò quan trọng cho cảm biến lạnh ở thực vật
Đột biến định hướng tại chỗ trên lúa mì thông qua cảm ứng đơn bội bởi ngô
Các nhà khoa học sử dụng CRISPR-Cas9 để chỉnh sửa một nucleotide ở lúa gạo
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: 54
Tổng số lượt truy cập: 1933291
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