Tin quốc tế
Tại sao các cây ngũ cốc chống chịu được hạn hán
(Ias.vaas.vn - 16/05/2018):

Chodù lúa mạch, lúa mì, bắp hoặc lúa: cây họ cỏ bao gồm tất cả các loại ngũ cốcchính. Chúng rất quan trọng để nuôi sống dân số thế giới. Nông dân sản xuất 80%các tất cả các loại thực phẩm nguồn gốc thực vật từ những cây họ cỏ. Thành côngnày một phần là nhờ cây có khả năng điều chỉnh nhanh hơn trong điều kiện khô vàduy trì tình trạng thiếu nước tốt hơn so với các cây trồng khác.

Nhưngtại sao cây họ cỏ lại chống chịu tốt hơn với sự khan hiếm nước? Các loại câylương thực khác có thể được lai tạo giống cho đặc tính này để đảm bảo hoặc tăngsản lượng nông nghiệp trong tương lai không? Điều này có thể quan trọng khi đốimặt với dân số thế giới ngày càng tăng và biến đổi khí hậu sẽ kéo theo thờitiết khô và nóng hơn.

Cácnhà nghiên cứu cây trồng, GS. Rainer Hedrich, GS. Dietmar Geiger và TS. PeterAche từ Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ở Bavaria, Đức, đang xemxét những câu hỏi này. Họ nghiên cứu lúa mạch dùng làm men bia để xác định tạisao cây họ cỏ chống chịu stress khô hạn hơn và do đó các cây trồng này"tốt hơn" so với khoai tây và các cây giống như khoai tây.

Haiaxit amin tạo nên sự khác biệt

Cácnhà khoa học phát hiện ra rằng sự khác biệt này có thể là do protein SLAC1 củacác tế bào khí khổng (guard cells). Chỉ cần hai axit amin, các khối định hìnhtạo nên protein, chịu trách nhiệm về khả năng chịu hạn của cây trồng. RainerHedrich nói: "Bây giờ chúng tôi muốn tìm hiểu xem liệu sự khác biệt nhỏnày có thể được khai thác để làm cho khoai tây, cà chua hay cây hạt cải dầucũng chịu được stress khô hạn cao hơn hay không".

Nhữnghiểu biết mới đã được công bố trên tạp chí Current Biology, nơi Hedrich, Geigervà Ache mô tả cách họ xác định sự khác biệt nhỏ giữa cây họ cỏ với các câytrồng khác. 

Vậnchuyển ion là một quá trình then chốt

Cácnhà nghiên cứu của JMU đã bắt đầu nhìn dưới kính hiển vi các lỗ khí nhỏ trên lágọi là khí khổng. Khí khổng mở cho phép carbon dioxide CO2 vào cây để tham giaquá trình quang hợp của cây trồng. Nhưng khí khổng cũng đóng vai trò là lỗ khíthoát nước. Để ngăn chặn mất quá nhiều nước qua quá trình bốc hơi, cây trồng đãnắm bắt được trong quá trình tiến hóa để chủ động mở và đóng khí khổng bằng cáctế bào khí khổng đặc biệt. Các protein của màng như SLAC1 đóng một vai trò quantrọng điều tiết quá trình này: hoạt động như các kênh, chúng dẫn đường cho cácion vào và ra khỏi các tế bào.

Hedrichtin rằng một sự hiểu biết cơ bản về các hoạt động phân tử trong quá trình vậnchuyển ion qua màng tế bào của các tế bào là chìa khóa để cải thiện khả năngchịu hạn và năng suất của cây trồng nông nghiệp.
Sự di chuyển qua lại của iongiúp khí khổng của lá hiệu quả hơn

Cáckhí khổng của cây họ cỏ có tính năng đặc biệt: khí khổng được bao bọc bởi haicặp tế bào, nơi các cây trồng khác chỉ có một cặp tế bào đơn lẻ. Ngũ cốc thuộchọ cỏ có hai tế bào bảo vệ hình hạt đậu và điều chỉnh khí khổng. Ngoài ra,chúng còn được bảo vệ bởi hai tế bào phụ.

Cácnhà nghiên cứu JMU đã chứng minh rằng các tế bào phụ hấp thu và lưu trữ kali vàclorua từ các tế bào khí khổng (guard cells) khi khí khổng đóng. Khi khí khổngmở ra, chúng cho các ion trở lại các tế bào khí khổng. Dietmar Geiger giảithích: "Ngũ cốc của chúng tôi sử dụng các tế bào phụ như một hồ chứa độngcho các ion hoạt động thẩm thấu. Sự hỗ trợ ion di chuyển giữa tế bào khí khổngvà tế bào phụ cho phép thực vật điều chỉnh khí khổng đặc biệt hiệu quả và nhanhchóng".

Haihệ thống đo lường cho khả năng chịu hạn hán nhiều hơn

Cómột cơ chế thứ hai làm cho cây ngủ cốc họ cỏ chịu được điều kiện khô hạn hơn.Khi nước khan hiếm, thực vật tạo ra hormon ABA (axit abscisic) (làm cho ABAtrong lá tăng lên, khí khổng đóng lại làm cây tránh mất nước). Bên trong các tếbào khí khổng, nó kích hoạt các kênh ion của họ SLAC1, từ đó bắt đầu đóng cửacác khí khổng để ngăn không cho cây không bị héo trong vòng vài phút.

"Thậtthú vị, chúng tôi thấy rằng nitrat phải có trong lúa mạch dùng làm men bia vàcác loại ngũ cốc họ cỏ khác bên cạnh ABA để làm cho khí khổng đóng lại"Peter Ache nói. Nồng độ nitrat cho phép lúa mạch đánh giá được dạng quang hợptrong đó. Nếu nó hoạt động trơn tru, nồng độ nitrate thấp.

Do đólúa mạch nhờ vào hai hệ thống tính toán: Nó sử dụng ABA để ghi nhận độ hữu dụngcủa nước và nitrat để đánh giá hiệu suất quang hợp. Rainer Hedrich giải thích:“Bằng cách kết hợp cả hai, lúa mạch có khả năng tốt hơn các cây trồng khác đểđiều tiết giữa những thái cực 'chết vì đói' và 'hấp hối' khi đối mặt với tìnhtrạng khan hiếm nước.

Kiểmtra cảm biến nitrat trong các cây trồng khác

Cơchế nào chịu trách nhiệm về sự khác biệt trong điều chỉnh khí khổng ở cấp độphân tử? Để trả lời điều này, các nhà nghiên cứu đã phân tích các kênh SLAC1của nhiều loại cây họ thân thảo khác nhau so với cây họ cỏ. Điều này cho phéphọ xác định "cảm biến nitrat" ​​của cây họ cỏ: Nó bao gồm một dạngthức (motif) của hai axit amin lần đầu tiên xuất hiện trong rêu trong quá trìnhtiến hóa và sau đó được tối ưu hóa để cung cấp cho các tế bào khí khổng tínhchất độc đáo của chúng.

Trongbước tiếp theo, nhóm các nhà nghiên cứu muốn thiết lập liệu các loại cây trồngtrong nông nghiệp thuộc họ hòa thảo có được hưởng lợi từ cảm biến nitrat hay không.Để đạt được điều này, các nhà khoa học muốn làm cho giống với cây Arabidopsisthiếu kênh SLAC1 bằng kênh SLAC1 của lúa mạch”. Nếu biện pháp này làm tăng sứcchống chịu stress của chúng, chúng ta có thể xem xét lai tạo giống khoai tây,cà chua và cây cải dầu tối ưu”.

 
Tin tức khác
Làm nông nghiệp tiêu chuẩn Thuỵ Sĩ
CRISPR: Công nghệ góp phần thay đổi thế giới
Ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp
Brazil phát triển phân tử tổng hợp cho thuốc điều trị bệnh sốt rét
Các thụ thể mới liên quan đến sự cộng sinh giữa cây họ đậu và vi khuẩn cố định đạm
Thông báo
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
Biểu mẫu về dự toán kinh phí áp dụng cho các đề tài nghiên cứu KHCN do Bộ quản lý thực hiện từ năm 2011
Văn bản mới
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: 15
Tổng số lượt truy cập: 571510
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