Trung Quốc tìm ra gen thúc đẩy năng suất lúa trong đất mặn

Đất trồng ngày càng trở nên mặn hơn khi khí hậu ấm lên và 20% diện tích đất trồng trên thế giới bị nhiễm mặn gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới năng suất và sản lượng lúa mỗi năm.

Ảnh minh họa

Một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Hồ Nam, tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc đã tìm ra 1 loại gen có khả năng tăng tính chịu mặn cho cây lúa. Việc tìm ra 1 nguồn gen giúp cây lúa phát triển trong đất mặn mở đường cho việc phát triển cây trồng chịu mặn.

Khoảng 20% ​​diện tích đất được tưới tiêu trên thế giới có nồng độ muối cao và đất tiếp tục mặn hơn khi khí hậu ấm lên. Sản xuất nông nghiệp bị ảnh hưởng nặng nề bởi độ mặn của đất; nồng độ muối làm giảm sự tăng trưởng và năng suất của hầu hết cây trồng, dẫn đến mỗi vụ mùa thất thoát hàng tỷ đô la mỗi năm.

Gạo - lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới đặc biệt nhạy cảm với đất mặn, thậm chí với lượng muối vừa phải thôi cũng đủ dẫn đến mất mùa đáng kể. Do đó nhu cầu cấp bách là nghiên cứu ra 1 giống lúa chịu được điều kiện mặn.  

Gen giúp tăng trưởng tốt trong môi trường mặn

Một nhóm các nhà khoa học đứng đầu là Jian-Zhong Lin và Liu Xuan-Ming thuộc đại học Hunan, tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc gần đây đã tìm ra được 1 nguồn gen trên cây lúa có khả năng chịu được độ mặn. Gen này được đặt tên là STRK1 (thụ thể kháng thuốc ức chế cân bằng nồng độ muối giống kinaza 1) đã được kích hoạt dưới môi trường mặn.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra hai nhóm thực vật biến đổi gen, trong đó nhóm thực vật có gen STRK1 cho năng suất cao còn nhóm còn lại năng suất giảm đáng kể. Trong điều kiện tăng trưởng bình thường, cả hai nhóm thực vật biến đổi gen đều biểu hiện bình thường. Tuy nhiên, khi thử nghiệm với muối, cây biến đổi gen có STRK1 cao hơn và tốt hơn các cây không biến đổi gen, và những cây trồng ít gen STRK1thì thấp hơn và kém tốt hơn so với nhóm đối chứng.  

Gen cho năng suất tốt

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu kiểm tra hiệu quả của STRK1 đối với năng suất lúa. Jian-Zhong Lin cho biết: "Đặc biệt, sự biểu hiện quá mức nồng độ STRK1 trong lúa không chỉ cải thiện tăng trưởng mà còn hạn chế đáng kể năng suất lúa trong môi trường mặn.

Nhóm nghiên cứu sau đó đã chuyển sự chú ý của họ để giải mã cơ chế nhờ đó STRK1 tăng khả năng chịu mặn. Môi trường mặn gây ra việc sản xuất các loại oxy hoạt tính có hại, như hydrogen peroxide, trong tế bào thực vật. Nhóm phát hiện thấy STRK1 (protein được mã hoá bởi STRK1) tương tác và kích hoạt một protein có tên là CatC, thuộc họ protein phân hủy hydrogen peroxide thành nước và oxy.

Như vậy, STRK1 làm tăng tính chịu đựng của cây trồng đối với môi trường mặn bằng cách giữ mức hydrogen peroxide hạn chế, do đó giảm thiểu thiệt hại do tích lũy các loại oxy phản ứng.

Những phát hiện thú vị này mang cộng đồng nghiên cứu tiến gần hơn tới với việc phát triển cây trồng chịu mặn. "Năng suất cây trồng đang ngày càng bị đe doạ bởi sự nhiễm mặn vùng đất nông nghiệp được tưới tiêu. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy STRK1 là một nguồn gen đầy hứa hẹn để bảo vệ năng suất cây trồng bị ảnh hưởng bởi độ mặn", ông Xuan Ming-Liu cho biết.