Nghiên cứu: Chỉnh sửa quá trình quang hợp, tăng năng suất cây trồng 40%

Nghiên cứu: Chỉnh sửa quy trình quang hợp, tăng năng suất cây trồng 40%


Quốc Hùng •Thứ ba, 08/01/2019


Chia sẻ FBChia sẻ TwitterBình luậnNếu không có quang hợp, sự sống mà con người vẫn biết ở trên Trái Đất này sẽ không tồn tại. Khi cây trồng chuyển hóa quang năng thành hóa năng, chúng thải ra sản phẩm phụ là khí oxy. Nhưng trong 1.000 năm qua, năng suất của quá trình này đang dần giảm sút. Các nhà điều tra thuộc Bộ Nông Nghiệp Mỹ và trường Đại học Illinois đã tìm ra cách cải thiện sự suy giảm này , và khiến cho cây trồng tăng 40% năng suất trong điều kiện canh tác thực tế hiện nay.(ảnh: Claire Benjamin/RIPE project)Vấn đề nằm ở một các loại enzyme có tên Rubisco, viết tắt của “ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase”. Rubisco có vai trò sống còn trong quang hợp: nó chuyển hóa cácbon đioxít (CO2) vô cơ thành cácbon hữu cơ.Mặc dù có vai trò tối quan trọng đến vậy với tất cả sự sống trên Trái Đất, nhưng các chuyên gia nhận thấy nó hoạt động “cực kỳ kém hiệu quả.” Hầu hết các enzyme có thể xử lý hàng ngàn phân tử trong khoảng thời gian Rubisco xử lý được hai hoặc ba.Thực vật đối phó với sự chậm chạp này bằng cách lấy số lượng bù chất lượng, tạo ra nhiều Rubisco tới nỗi nó chính là loại enzyme có số lượng nhiều số 1 trên Trái Đất. Và trong phần lớn trường hợp, sự bù đắp này là hiệu quả. Rubisco chuyển hóa đủ nhiều CO2 thành các bon hữu cơ để khí quyển hiện tại của Trái Đất của đủ khí oxy.Tuy vậy, các loại enzyme thiếu tốt nhất này còn mắc phải một vấn đề khác. Nó bắt đầu nhầm lẫn giữa phân tử khí O2 và phân tử CO2. Và điều này là chưa tốt cho quy trình quang hợp. Khi Rubisco hấp thụ O2, điều mà giới khoa học cho rằng tần suất xảy ra là 20%, thì nó buộc thực vật phải trải qua một quy trình tiêu thụ năng lượng có tên chính là quang hô hấp (photorespiration).Trong khi quang hô hấp, Rubisco vẫn xúc tác gây ra Axit 3-Phosphoglyceric – nguồn năng lượng chủ yếu cho thực vật. Tuy nhiên con đường tạo ra nó lại lòng vòng phức tạp , tốn kém năng lượng hơn nhiều so với quy trình quang hợp bình thường.“Quang hô hấp là quy trình chống lại sự quang hợp,”Paul South, chủ biên nghiên cứu, kiêm nhà khảo sát sinh học phân tử tại Cơ quan Nghiên cứu Nông nghiệp (trực thuộc Bộ Nông nghiệp Mỹ) cho biết trong một thông cáo báo chí. “Nó làm tiêu tốn năng lượng , các nguồn lực quý giá của cây mà đáng lẽ có thể sử dụng cho quang hợp để gây nên sự tăng trưởng và năng suất cao hơn.”Trong hai năm qua, nhóm tác giả khảo sát đã cố gắng điều chỉnh quy trình quang hô hấp theo hướng tốt nhất hơn. Sau khi thử nghiệm qua 1.700 cây, họ đã tìm ra ba phương pháp. Các phương pháp quang hô hấp mới này sử dụng các bộ chất hoạt hóa , và gen khác, cho phép cây thu đã được tốt nhất tương tự nhưng sử dụng ít năng lượng hơn nhiều,“Kênh đào Panama chính là một kỳ công về kỹ thuật giúp thúc đẩy thương mại, còn những đường tắt trong quá trình quang hô hấp của chúng tôi lại chính là kỳ công trong kỹ thuật thực vật học, chính là một phương cách độc đáo giúp cho gia tăng đáng kể hiệu năng của quang hợp,” Stephen Long, Chủ tịch Bộ môn Khoa học Cây trồng , Thực vật học tại Đại học Illinois , và giám đốc của chương trình Gia tăng Hiệu năng Quang hợp (RIPE) cho biết.>> Trồng cây giữa sa mạc: Bí quyết sử dụng nước của IsraelTrên khảo sát tại thực địa, các cây trồng tiếp nhận chỉnh sửa có thể phát triển nhanh hơn, mọc cao hơn , gây ra sinh khối nhiều hơn 40%.Mặc dù mới chỉ thử nghiệm ở trên cây thuốc lá (thuốc lá là loại thực vật lý tưởng cho thử nghiệm vì bộ gen đơn giản và lá có kích thước lớn,) nhưng các chuyên gia hy vọng có thể mở rộng thử nghiệm ra các cây trồng nông nghiệp chính của nhân các loại như: đậu nành, đậu đũa, lúa gạo, khoai tây, cà chua , cà tím. Họ dự đoán cần một thập kỷ để nhận đã được sự chấp thuận của các cơ quan quản lý cho phép kỹ thuật mới được phổ biến ra toàn thế giới.Các trang trại nhỏ tại Tiểu vùng Sahara của châu Phi , Đông Nam Á có thể được tiếp cận miễn phí với kỹ thuật tiên tiến này nếu nó được chấp thuận triển khai trên quy mô thế giới.Nguồn: Đại học Illinois Theo Popular MechanicsQuốc Hùng


công nghệ sinh họcnang suatnông nghiệp công nghệ caoquang hợp


2019-01-08