Các nhà nghiên cứu vừa sửa đổi
vi khuẩn để hấp thu nitơ từ không khí với mục tiêu cuối cùng là phát
triển các loại cây trồng có thể làm được việc đó (Ảnh:
Smileus/Depositphotos)
Khoảng 78% bầu khí quyển của trái đất được tạo thành từ nitơ nhưng cây họ đậu là
một trong số rất ít loài thực vật có khả năng khai thác nguồn tài nguyên phong
phú đó. Phần lớn các loài thực vật dựa vào việc hấp thụ dưỡng chất qua rễ
nhưng đất thường thiếu dinh dưỡng nên cần phải bổ sung phân bón cho cây
trồng.
Phát
triển các loại cây mà cơ bản có thể "tự bón phân" qua không khí có thể là một
nguồn lợi ích rất lớn đối với nông nghiệp và môi trường. Trong một nghiên cứu
gần đây, các nhà nghiên cứu đã tạo ra giống đậu tương chứa nhiều protein mang
nitơ hơn, làm cho cây phát triển quá mức. Một kỹ thuật khác, truyền vi khuẩn cố
định nitơ vào hạt giống, có thể được áp dụng cho gần như bất kỳ loại cây
trồng nào.
Loài
vi khuẩn tương tự là trọng tâm trong nghiên cứu mới. Các nhà nghiên cứu tiến
hành tách các gen cố định nitơ trong khuẩn lam. Cụ thể, họ tập trung vào một
loài gọi là Cyanothece vốn sử dụng nhịp sinh học để quang hợp vào ban ngày và
cố định nitơ vào ban đêm.
Nhóm
nghiên cứu đã xác định được gen chịu trách nhiệm cho đồng hồ sinh học đó và
ghép chúng vào một loài khuẩn lam khác, Synechocystis, để xem liệu nó có thể
thu được khả năng cố định nitơ hay không. Và như dự đoán, vi khuẩn này cố
định được nitơ.
Sau
khi loại bỏ ôxy vốn được tạo ra thông qua quá trình quang hợp và gây trở ngại
cho quá trình cố định nitơ và bổ sung 35 gen mới, Synechocystis có thể cố định
nitơ với tỉ lệ bằng khoảng 2% của Cyanothece. Dù không đáng kể lắm nhưng
đó chỉ mới là sự khởi đầu. Nhưng vi khuẩn này đã cho thấy vượt trội hơn
khi nhóm nghiên cứu loại bỏ một số gen được thêm vào: chỉ với 24 gen của
Cyanothece, tỉ lệ cố định nitơ của Synechocystis đã tăng lên bằng hơn 30% của
Cyanothece.
Nghiên cứu này là một bước tiến hướng tới mục tiêu cuối cùng của nhóm là tìm ra
cách để biến đổi gen cây trồng để có khả năng cố định nitơ. Làm như vậy có
thể tăng năng suất của cây trồng và giảm nhu cầu phân bón vốn có thể gây tổn
hại môi trường trong sản xuất và gây nguy hiểm khi rò rỉ vào nguồn nước
tự nhiên.
LH
(New Atlas)