CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỒNG NAI

Ảnh: Garden.eco

Các nhà khoa học từ Viện Boyce Thompson (BTI) và Đại học Cornell (Mỹ) vừa tăng cường một enzyme hấp thu carbon có tên RuBisCO để tăng tốc quá trình quang hợp ở cây bắp. Phát hiện hứa hẹn là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và năng suất nông nghiệp, theo một nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Plants.

Hàm lượng RuBisCO tăng hỗ trợ cỗ máy sinh học được sử dụng trong quá trình quang hợp của cây bắp để kết hợp carbon dioxide khí quyển vào carbohydrate.

“Mọi quá trình trao đổi chất chẳng hạn như quang hợp đều có sự tương đương với đèn hiệu giao thông hay gờ giảm tốc. RuBisCO thường là một yếu tố kìm hãm trong quá trình quang hợp. Mặc dù vậy, với RuBisCO tăng, gờ giảm tốc này được hạ xuống, dẫn tới hiệu suất quang hợp được cải thiện”, nhà sinh học thực vật David Stern cho biết.

RuBisCO thực tế có tên khoa học chính thức đó là Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, một enzyme giúp chuyển đổi carbon dioxide thành đường. Người ta nhìn chung thừa nhận rằng nó là một enzyme phong phú nhất quả đất.

Nhưng đối với thế giới nông nghiệp thương mại và hệ thống quang hợp C4 (hợp chất 4 carbon) của cây bắp, RuBisCO hoạt động chậm chạp. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra một cách để biểu hiện quá mức một enzyme hỗ trợ quan trọng có tên tên yếu tố lắp ráp 1 RuBisCO hay viết tắt là RAF1 để giúp sản xuất nhiều RuBisCO hơn.

Tác giả dẫn đầu nghiên cứu, nghiên cứu sinh tiến sĩ về lĩnh vực sinh học thực vật Coralie Salesse cho biết: “Nó cần sự trợ giúp từ các protein khác để tự lắp ráp”.

Với enzyme hỗ trợ này, các nhà khoa học thực tế đã hạ thấp một gờ giảm tốc khác – một thứ hạn chế tốc độ mà RuBisCO có thể đạt được kiến trúc sinh học phù hợp – dẫn tới cây trồng tích lũy chất này nhiều hơn.

Cơ chế chính xác về cách RuBisCO được lắp ráp vẫn còn là một bí ẩn trong nhiều năm cho đến khi protein RAF1 và RAF2 được phát hiện, Salesse cho biết. Salesse đã tiến hành một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ở Đại học quốc gia Úc và tại Đại học Illinois. Ông phát hiện ra rằng tăng RuBisCO khiến thực vật sinh trưởng nhờ khí nhà kính ra hoa sớm hơn, mọc cao hơn và cho nhiều sinh khối hơn.

“Bắp là một cây trồng quan trọng nhưng ngốn nhiều đất đai và năng lượng và giảm vết tích môi trường của nó là điều quan trọng. Chỉ chỉ riêng nước Mỹ, bắp được trồng trên khoảng 90 triệu mẫu và gần 15 tỉ giạ bắp đã được sản xuất trong những năm gần đây”, Stern cho biết. Ông giải thích rằng có nhiều phương pháp khác nhau để tăng sinh khối trên mỗi mẫu đất như tăng cường quang hợp vốn có thể tăng trọng lượng mỗi trái bắp và do đó làm tăng sản lượng trên mỗi mẫu.

Stern lưu ý rằng cùng phương pháp này có thể hứa hẹn cải thiện năng suất ở những cây trồng C4 khác như lúa miến và mía đường.

“Khi chuyển từ nhà kính và vào đồng ruộng, chúng tôi hy vọng rốt cuộc sẽ quan sát được sự sinh trưởng và năng suất cải thiện ở các giống cây sản xuất. Tăng tốc RuBisCO cung cấp nền tảng để có tác động sâu sắc đối với đối với khả năng trưởng thành và sản xuất sinh khối của cây bắp, đặc biệt khi kết hợp với các phương pháp khác”, ông cho biết thêm.

LH (Science Daily)