Tương tác gen góp phần vào khả năng xác định giống lúa chịu nhiệt
Theo các tác giả, nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Science, bản đồ có thể không dẫn đến kho báu của cướp biển, nhưng nó đặt nền tảng cho một thứ có giá trị hơn nhiều cho loài người đó là an ninh lương thực.
Tác giả Lin Hongxuan, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia về Di truyền Phân tử Thực vật, Trung tâm Khoa học Thực vật Chuyên sâu của Học viện Khoa học Trung Quốc, Viện Sinh lý và Sinh thái Thực vật Thượng Hải cho biết “Trong suốt vòng đời của nó, lúa dễ bị ảnh hưởng bởi căng thẳng nhiệt và thậm chí còn dễ bị tổn thương hơn khi trái đất nóng lên. Cải thiện khả năng chịu nhiệt của cây lúa đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì và tăng năng suất lúa trong điều kiện nhiệt độ cao, đảm bảo cho nhu cầu lương thực của người dân trên thế giới”.
Khả năng chịu nhiệt của cây lúa là tính trạng số lượng, là kết quả của cách thức tương tác của nhiều gen, cũng như đầu vào từ môi trường. Theo Lin, thực vật có nhiều cơ chế được phát triển đặc biệt để bảo vệ bản thân chống lại nhiệt, nhưng cách các tế bào cảm nhận nhiệt độ cao và truyền đạt thông tin đó bên trong cho đến nay vẫn còn khó nắm bắt.
Trong một loạt các thí nghiệm với các giống lúa châu Phi và châu Á, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ các gen khác nhau và nghiên cứu cách thức ảnh hưởng đến sự hình thành gen và biểu hiện vật lý của các cây lúa không bị loại.
Kiểu hình của cây lúa trưởng thành và tổng số hạt trên mỗi cây ở NIL-TT3, WYJ, biểu hiện quá mức-TT3.1CG14 (OE-TT3.1CG14) và cây đột biến tt3.2 sau 30 ngày xử lý nhiệt độ cao (38°C và 34°C, ngày và ban đêm) ở giai đoạn trổ. Các vạch chia độ, 5cm. Nguồn: Science.
Lin cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra một mô-đun di truyền trong cây lúa liên kết các tín hiệu nhiệt từ màng sinh chất của tế bào với lục lạp bên trong của nó để bảo vệ chúng khỏi bị tổn thương do stress nhiệt và tăng năng suất hạt khi bị stress nhiệt”.
Khả năng chịu nhiệt 3, hoặc TT3, mô-đun di truyền là vị trí vật lý trong vật liệu di truyền của tế bào chứa các gen, TT3.1 và TT3.2, tương tác để tăng cường khả năng chịu nhiệt của cây lúa. Một phần của TT3.1 dường như đóng vai trò như một cảm biến nhiệt, khi nó di chuyển khỏi màng sinh chất đến con đường vận chuyển của tế bào, nơi nó gắn thẻ đối tác của nó, TT3.2, để bị phân hủy và loại bỏ bởi tế bào. Theo Lin, TT3.2 có liên quan đến việc gây nguy hiểm cho lục lạp và tế bào có thể bảo vệ tốt hơn chống lại stress nhiệt khi lượng TT3.2 dồi dào trong lục lạp bị giảm đi.
Khi phân tích thực vật, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng TT3, cho dù nó xuất hiện tự nhiên hay đã được chỉnh sửa gen, vẫn giúp tăng cường khả năng chịu nhiệt và giảm thất thoát năng suất do stress nhiệt gây ra.
Lin cho biết: “Sau bảy năm nỗ lực, chúng tôi đã lập bản đồ siêu nhỏ và nhân bản thành công một mô-đun giống lúa chịu nhiệt, bao gồm hai gen và tiết lộ một cơ chế chịu nhiệt mới. Nghiên cứu này chứng minh rằng sự tương tác di truyền này có thể tăng cường khả năng chịu nhiệt của cây lúa, giảm đáng kể sự thất thoát năng suất do stress nhiệt và duy trì năng suất ổn định của cây lúa”.
Các nhà nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục xác định các gen tản nhiệt và phát triển các nguồn gen để tích hợp vào nhân giống cây trồng.
Lin cho biết: “Các gen mà chúng tôi đã xác định được sẽ được bảo tồn trong các loại cây trồng chính khác, chẳng hạn như ngô và lúa mì. Chúng là nguồn tài nguyên quý giá để lai tạo các loại cây trồng chịu được áp lực nóng cao nhằm giải quyết các mối lo ngại về an ninh lương thực do hiện tượng ấm lên toàn cầu”.
http://iasvn.org/
