Ngoài cùng
bên trái là bông của cây lúa tự nhiên chưa được tăng cường và 3 cây còn
lại cho khả năng sinh trưởng và hạt cải thiện nhờ kỹ thuật sinh học
mới (Ảnh: Shen and Wang et al./Molecular Plant)
Một trọng tâm lớn đối với các nhà khoa học
đang tìm cách tăng năng suất cây trồng là tìm ra những phương thức để
tăng cường hiệu suất quang hợp. Khoảng 20 đến 50% năng lượng cây trồng
tạo ra ra qua quá trình quang hợp có thể được chuyển hướng sang một quy
trình có tên quang hô hấp.
Một nhà khoa học gần đây đã mô tả quang hô
hấp là “phản quang hợp”. Thực vật tạo ra năng lượng hóa học chúng cần
để sinh trưởng bằng cách bắt lấy các phân tử CO2 từ môi trường xung
quanh. Tuy nhiên, khoảng 25% thời gian, cây thu nhầm phân tử oxy, tạo ra
một sản phẩm phụ độc hại với cây, làm ngắt quảng toàn bộ quá trình
quang hợp và rốt cuộc lại giải phóng CO2. Quang hô hấp là quá trình
cây sử dụng để loại bỏ các sản phẩm phụ gây phiền toái này.
Một chiến lược gần đây được phát triển để
tăng hiệu suất quang hợp tập trung vào việc tạo ra các đường dẫn quang
hô hấp hiệu quả hơn bên trong cây trồng. Các kỹ thuật này căn bản tạo ra
những đường tránh bên trong tế bào thực vật để các sản phẩm phụ đó
có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng ít năng lượng hơn.
Nghiên cứu mới nhất từ các nhà khoa học
Trung Quốc trình diễn một chiến lược khác để tăng hiệu suất năng lượng
của cây trồng. Kỹ thuật này chuyển hướng carbon
dioxide được sản sinh trong quá trình quang hô hấp sang quá trình quang
hợp. Quá trình này được đặt tên là đường vòng GOC và sử dụng 3
enzyme để chuyển đổi một phân tử có tên glycolate thành carbon dioxide.
Trong các thử nghiệm thực tế sử dụng cây
lúa, kết quả rất ấn tượng với cây trồng có đường vòng GOC đạt mức
cải thiện năng suất hạt từ 7 đến 27%. Tỉ lệ quang hô hấp giảm lên đến
31% và tỉ lệ quang hợp thuần tăng đến 22%.
Các nhà nghiên cứu cho rằng các kết quả này
có thể được tối ưu hơn thông qua thử nghiệm thực tế lớn hơn và thí
nghiệm với các giống lúa khác nhau. Công trình sâu hơn cũng sẽ điều
tra xem liệu kỹ thuật có thể áp dụng cho các giống cây khác như khoai
tây hay không. Dĩ nhiên, vẫn còn nhiều câu hỏi cần được giải đáp trước
khi các loại cây trồng chỉnh sửa này có thể được triển khai rộng rãi.
Tối ưu cây lúa, cây trồng lớn thứ 3 trên thế
giới sau lúa mỳ và bắp, là một trọng tâm lớn đối với nhiều nhà khoa
học khắp địa cầu. Các cải tiến gần đây đã hé lộ những kỹ thuật mới
để làm cho cây lúa kháng hạn tốt hơn và thân thiện với môi trường hơn;
tuy nhiên đây là bằng chứng đầu tiên về một dạng quang hợp hiệu quả
hơn của loại cây trồng này.
LH (New Atlas)