Phát hiện mới có thể kích thích tăng trưởng và tăng năng suất cho cây trồng

Các nhà khoa học do các chuyên gia tại trường Đại học Durham dẫn đầu đã phát hiện ra một cơ chế tự nhiên của thực vật có thể kích thích cây tăng trưởng thậm chí ngay cả khi chúng đang trải qua căng thẳng, đồng thời có thể làm tăng năng suất cây trồng.

Cây tự làm chậm quá trình phát triển hoặc thậm chí ngừng phát triển hoàn toàn để phản ứng với điều kiện bất lợi, chẳng hạn như tình trạng thiếu nước hoặc hàm lượng muối cao trong đất với mục đích tiết kiệm năng lượng.

Cây trồng thực hiện điều đó bằng cách tạo ra prô-tê-in kìm hãm tăng trưởng của chúng. Quá trình này được đảo ngược khi cây sản sinh ra một hoóc-môn – được gọi là Gibberellin - phá vỡ các prô-tê-in kìm hãm tăng trưởng.

Kìm hãm tăng trưởng có thể là một vấn đề khó giải quyết đối với người nông dân khi cây trồng bị kìm hãm tăng trưởng khiến năng suất giảm sút.

Nhóm nghiên cứu (do Trung tâm Công nghệ cải thiện cây trồng Durham dẫn đầu) bao gồm cả các chuyên gia tại trường Đại học Nottingham, Viện nghiên cứu Rothamsted và trường Đại học Warwick đã phát hiện ra rằng, cây trồng có khả năng điều chỉnh tốc độ tăng trưởng của chúng một cách độc lập với Gibberellin, đặc biệt là trong thời gian cây bị căng thẳng do môi trường gây ra.

Họ nhận thấy rằng, cây sản sinh ra một loại prô-tê-in sửa đổi, được gọi là SUMO tương tác với các prô-tê-in kìm hãm tăng trưởng.

Các nhà nghiên cứu tin rằng, bằng cách thay đổi tương tác giữa các prô-tê-in sửa đổi và các prô-tê-in ức chế, họ có thể loại bỏ kìm hãm tăng trưởng thực vật để cây trồng có sản lượng cao hơn, ngay cả khi cây trồng đang gặp căng thẳng.

Tương tác giữa các prô-tê-in có thể thay đổi được theo một số phương pháp, bao gồm các phương pháp nhân giống cây trồng thông thường và bằng các kỹ thuật công nghệ sinh học.

Nghiên cứu được thực hiện trên cây cải xoong (Thale Cress) - cây mô hình phục vụ nghiên cứu cây trồng, chúng mọc tự nhiên ở nhiều nơi tại châu Âu và Trung Á, nhưng các nhà khoa học cho biết rằng cơ chế mà họ đã tìm ra này cũng tồn tại ở các loại cây trồng như lúa mạch, ngô, gạo và lúa mì.

Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng Nghiên cứu Sinh học và Công nghệ sinh học, được đăng tải trên tạp chí Developmental Cell.

Tiến sĩ Ari Sadanandom - Phó Giám đốc Trung tâm Công nghệ cải tiến cây trồng Durham, khoa Khoa học Y sinh và Sinh học, trường Đại học Durham cho biết phát hiện này có thể là một sự hỗ trợ quan trọng cho sản xuất nông nghiệp.

Tiến sĩ Sadanandom cho biết: “Điều mà nhóm nghiên cứu phát hiện ra là một cơ chế phân tử ở thực vật, cơ chế này có chức năng ổn định hàm lượng prô-tê-in cụ thể ngăn cản sự phát triển của cây trồng trong các điều kiện môi trường đang biến đổi.

Cơ chế này kích hoạt hoóc-môn Gibberellin độc lập, có nghĩa là chúng ta có thể áp dụng hiểu biết mới này cho một phương pháp mới để kích thích cây trồng phát triển, ngay cả khi chúng đang bị căng thẳng. Nếu bạn là một người nông dân thì bạn sẽ không muốn lúa mì của bạn ngừng phát triển bất cứ khi nào chúng phải đối mặt với các điều kiện bất lợi.

Nếu chúng ta có thể kích thích các loại cây trồng tiếp tục tăng trưởng, ngay cả khi phải đối mặt với các điều kiện bất lợi, thì cây trồng có thể sẽ cho sản lượng lớn hơn từ đó dẫn đến tăng cường sản xuất lương thực bền vững – điều mà chúng ta phải đạt được để đáp ứng nhu cầu đối với nguồn tài nguyên hữu hạn của hành tinh.