Font Size

Profile

Layout

Direction

Menu Style

Cpanel

Tin Tức

Công nghệ chuyển gen cây trồng

  • PDF

Công nghệ chuyển gen cây trồng 

Để vượt qua hạn chế đối với các biến thể di truyền tự nhiên và dẫn xuất của cây trồng, các nhà khoa học đã phát triển công nghệ chuyển gen, trong đó những đặc điểm của các loài thực vật hay sinh vật được đưa vào một bộ gen cây trồng. Kháng thuốc diệt cỏ và kháng sâu bệnh là các sản phẩm hạt giống thương mại của công nghệ chuyển gen thực vật được sử dụng phổ biến. Một gen từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) sản sinh độc tố giết côn trùng gây hại đã được chèn bằng công nghệ tái tổ hợp ADN vào hệ gen của ngô, bông, khoai tây, dẫn đến sản lượng cao hơn và sử dụng ít thuốc trừ sâu hóa học hơn.


Bằng cách chèn một gen từ vi khuẩn Agrobacterium sản xuất enzyme kháng glyphosate, một loại thuốc diệt cỏ thông thường, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ tái tổ hợp ADN để phát triển cây trồng kháng thuốc trừ cỏ, làm cho việc kiểm soát cỏ dại hiệu quả hơn. Đậu tương, ngô, cải dầu, củ cải đường và bông kháng thuốc diệt cỏ đều được thương mại hóa và lúa mì kháng thuốc diệt cỏ và cỏ linh lăng đang được nghiên cứu phát triển.

Quá trình phát triển chuyển gen đòi hỏi cây trồng phải đi qua bảy bước trước khi dạng biến đổi của nó có thể được thương mại hóa:

- Lấy ADN từ một sinh vật mong muốn.

- Nhân bản gen bằng cách tách các gen quan tâm đơn lẻ từ ADN trên và sử dụng công nghệ Phản ứng chuỗi Polymerase (PCR) để tạo ra nhiều bản sao của gen đó.

- Thiết kế gen bằng cách thay đổi gen này để hoạt động trong các tế bào cây trồng sử dụng các trình tự thúc đẩy và chấm dứt mới và bổ sung thêm gen marker kháng kháng sinh.

- Chèn gen vào nhân tế bào của mô sẹo của cây trồng bằng agrobacterium, sử dụng súng bắn gen hoặc công nghệ microporation.

- Chuyển cây vào nuôi cấy mô trong môi trường có chứa một loại kháng sinh để chỉ những mô sẹo chuyển đổi gen có thể phát triển thành cây.

- Nuôi lớn các cây chuyển gen trong nhà kính và lấy hạt giống.

- Tạo giống hồi giao kết để kết hợp các tính trạng mong muốn của cha mẹ (gốc) với cây biến đổi gen để tạo ra dòng đơn nhất với các cây con giao kết trở lại với dòng cha mẹ ưu tú cho tới khi tạo ra một dòng biến đổi gen năng suất cao. Cần khoảng 6-15 năm để các dòng chuyển gen được thương mại hóa.

Đến nay, chúng ta đã biết hàng trăm gen chuyển có thể ảnh hưởng đến các đặc điểm của cây trồng, nhưng mới chỉ có ít gen được thương mại hóa. Khi có thêm nhiều kiến thức cơ bản về gen thực vật và hoạt động của các tế bào thực vật, thì những gen chuyển có ảnh hưởng đến năng suất cây trồng sẽ được áp dụng. Các nhà nghiên cứu đang phát triển các công nghệ có thể tinh chỉnh quá trình áp dụng các gen chuyển vào các vấn đề nông học:

- Sự phát triển trực tiếp của gen. Các kỹ thuật phòng thí nghiệm đã được phát triển để xê dịch các vùng gen hay để tạo ra những đột biến ngẫu nhiên trong các trình tự gen có thể làm thay đổi các enzyme hoặc protein được mã hóa bởi các gen này. Cách tiếp cận này đã được sử dụng để thay đổi Rubisco, một loại enzyme trong thực vật có thể chuyển đổi carbon dioxide thành các phân tử sinh học và nâng cao trình quang hợp và sự phát triển của cây. Cách tiếp cận này cũng đã được đề xuất để thay đổi Bt cung cấp độc tố trong thực vật đối với một số loại sâu bệnh cụ thể.

- Tắt gen (Gene Silencing). Sự phát hiện ra các phân tử ARN nhỏ hoạt động trong phát triển của cây và khả năng chống lại sự ức chế đã dẫn đến công nghệ can thiệp ARN (RNAi). Mặc dù còn ở giai đoạn nghiên cứu ban đầu, nhưng các nhà nghiên cứu có thể thiết kế và tăng biểu hiện (tăng cường các chức năng) các gen mã hóa RNA nhằm mục tiêu vào sâu bệnh hoặc các mầm bệnh. Tương tự như vậy, các nhà nghiên cứu có thể làm im lặng các gen đặc thù cho các sâu bệnh hoặc các mầm bệnh và kết quả là các loài gây hại và mầm bệnh không thể tồn tại. Công nghệ này đã chỉ ra một số hứa hẹn trong kiểm soát sâu đục quả bông.

- Sửa đổi quá trình trao đổi chất. Khi sự hiểu biết về các quá trình trao đổi chất trong thực vật tăng lên, các đặc điểm được tạo ra bằng chuyển gen sẽ trở nên phổ biến hơn. Một ví dụ của công nghệ này hiện đang diễn ra là "Gạo vàng", loại gạo này có chứa carotene như phương tiện để sản xuất thực phẩm bổ sung cho các khu vực thiếu các thực phẩm có chứa vitamin A. Công nghệ này gồm ba gen-một từ vi khuẩn, một từ ngô, và một từ thủy tiên. Sự kết hợp của các gen này cung cấp một quá trình trao đổi chất sản sinh ra beta-carotene (tiền thân của vitamin A).

- Chèn gen ở vị trí cụ thể. Thao tác biến đổi gen hiện nay là chèn các gen vào một nhiễm sắc thể thực vật ngẫu nhiên, dẫn đến những thay đổi rộng lớn trong biểu hiện của các tính trạng và cần phải sàng lọc hàng trăm cây chuyển gen để xác định chèn tối ưu. Nếu một alen có thể được thay thế bởi alen khác tại một địa điểm cụ thể trong tái tổ hợp tương đồng, thì quá trình cải tiến cây trồng sẽ được nâng cao lên rất nhiều bởi có thể nghiên cứu các chức năng của các gen cụ thể. Tái tổ hợp tương đồng đòi hỏi phá vỡ chuỗi kép trong nhiễm sắc thể. Công nghệ Zinc Finger nuclease (ZFN) cho phép phá vỡ các chuỗi kép chính xác trong các nhiễm sắc thể cho tái tổ hợp tương đồng của một alen. Các ZFN khác nhau có thể được thiết kế đặc biệt để phá vỡ một gen cụ thể. Ngoài công nghệ ZNF, các enzym khác có thể được sử dụng để tạo khả năng tái hợp hai chuỗi cụ thể giống hệt nhau. Công nghệ này có thể được sử dụng để xếp chồng nhiều gen ở một địa điểm để tạo ra một số đặc điểm mới cho cây trồng. Việc chèn gen đơn đã được thực hiện ở gạo, lúa mì và ngô.

- Các nhiễm sắc thể nhân tạo. Sự cải tiến cây trồng cuối cùng đòi hỏi phải chồng các alen tốt nhất cho các gen quan trọng vào một loại cây duy nhất tại một locus đơn để các gen chuyển không tách ra ở các thế hệ sau. Mặc dù các công nghệ tái tổ hợp tương đồng và chèn gen ở địa điểm cụ thể cung cấp khả năng này, nhưng các nhiễm sắc thể nhân tạo có thể là một phương pháp hiệu quả hơn. Quá trình này bao gồm tổng hợp một nhiễm sắc thể mini bằng cách liên kết các gen quan tâm và tạo thành một vòng ADN đơn nhất. Các nhiễm sắc thể nhân tạo sau đó được đưa vào các tế bào thực vật bằng cách bắn phá hạt. Trong thí nghiệm với ngô, các nhiễm sắc thể nhân tạo ở các cây sau này thường thừa hưởng đến 93% sau ba thế hệ. Công nghệ này có khả năng xếp chồng lên đến 10 gen. Do có khoảng 20 gen có liên quan đến cố định đạm, công nghệ nhiễm sắc thể nhân tạo có thể là một hướng để thiết lập khả năng cố định đạm trong cây trồng không phải họ đậu, như gạo, lúa mì và ngô.

- Tiếp hợp vô tính (Apomixis). Do hạt giống lai đắt hơn so với hạt giống được giữ lại từ vụ thu hoạch trước, nên nông dân có thể không sử dụng chúng, mặc dù chúng có năng suất cao và kháng sâu bệnh tốt hơn. Nếu hiệu suất của giống lai có thể được duy trì sang vụ sau, thì chi phí hạt giống sẽ giảm đáng kể. Ở một số loài thực vật hoang dã, một kiểu gen lai được bảo tồn qua Tiếp hợp vô tính, là một quá trình mà hạt giống thế hệ con cháu được sản xuất ở cây trồng không cần thụ phấn. Các nghiên cứu đang được tiến hành để xem liệu các gen chuyển có thể được thiết kế để thay đổi phương thức sản xuất hạt giống cây trồng từ thụ phấn sang tiếp hợp vô tính.

- Các tín hiệu ức chế thực vật. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các gen chuyển có thể được thiết kế và chèn vào một cây để ứng phó với sự ức chế và cung cấp tín hiệu có thể quan sát được cho thấy những thiếu hụt trong đất hay nước hoặc bệnh ở giai đoạn sớm. Một tín hiệu chẳng hạn như sự thay đổi sắc tố được cây tạo ra ở giai đoạn đầu phát triển của nó có thể cung cấp người nông dân thời điểm phải có hành động khắc phục để bảo toàn năng suất của cây trồng

 

Dùng trí tuệ nhân tạo trong nhà kính kỹ thuật số

  • PDF

Dùng trí tuệ nhân tạo trong nhà kính kỹ thuật số 

Các nhà khoa học ở Viện công nghệ Massachusetts (Mỹ) đã phát triển một thuật toán dựa trên trí tuệ nhân tạo để phân tích nhiệt độ, độ ẩm và các thông số khí hậu khác trong nhà kính phục vụ cho việc xác định các điều kiện tốt nhất cho việc trồng rau quả với sản lượng thu hoạch tốt nhất.

Hiện nay, trồng rau quả trong môi trường tự nhiên ngày càng trở nên khó khăn hơn do biến đổi khí hậu, hạn hán thường xuyên. Bên cạnh đó, việc canh tác còn phải dùng đến thuốc trừ sâu để bảo vệ thực vật khỏi sâu bệnh tật và vi khuẩn. Trong hoàn cảnh như vậy, các nhà kính kỹ thuật số hoặc cái gọi là “máy tính thực phẩm” có thể là phương pháp thành công nhất để tạo ra thực phẩm.

Ngoài việc khắc phục yếu tố khí hậu giúp làm giảm thiểu thời gian và nguồn lực để cung cấp, thì thay vì mang quả bơ từ Mexico sang Trung Quốc, người ta còn có thể tái tạo khí hậu Mexico ở ngay Bắc Kinh và thậm chí làm cho chế độ khí hậu đó tốt hơn trên cơ sở phân tích dữ liệu.

Các nghiên cứu về việc tạo ra một “máy tính thực phẩm” được khởi động vào năm 2015 tại Media Lab của Viện công nghệ Massachusetts. Thí nghiệm đầu tiên là phải thay đổi thời gian và cường độ của bức xạ tia cực tím. Hiện nay, theo Fast Company, trong một chu kỳ tăng trưởng của từng loại cây, nhà kính kỹ thuật số có thể theo dõi khoảng ba triệu thông số.

Các thuật toán huấn luyện máy sẽ tiến hành phân tích dữ liệu để tìm ra sự kết hợp tốt nhất các yếu tố khí hậu cho việc canh tác các loại cây trồng nhất định. Kết quả này có thể gọi là "công thức khí hậu", và bất cứ ai muốn trồng rau tại nhà cũng có thể khai thác các công thức đó.

Các “máy tính thực phẩm” được trang bị các bộ cảm biến, thiết bị điều khiển tự động và thị giác có khả năng nghiên cứu và sau đó tái tạo các điều kiện sinh trưởng tối ưu cho cây trồng - từ cường độ và quang phổ của ánh sáng đến nồng độ các loại muối và khoáng chất trong nước phục vụ tưới tiêu.

Các nhà khoa học cũng phát triển một phiên bản thương mại nhà kính số Greenhouse với container chứa hàng và khả năng tạo ra những điều kiện khí hậu khác nhau cho các loại cây trồng trên các bộ giá kệ khác nhau.

Việc sử dụng các hệ trí tuệ nhân tạo cho phép giám sát nhiều yếu tố sinh trưởng và canh tác cây trồng, trong đó có hương vị và sức đề kháng với bệnh tật cũng như tạo ra công thức khí hậu hoàn hảo đối với từng loại cây trồng.

Tất cả dữ liệu, bao gồm cả hướng dẫn về cách để tạo ra một “máy tính thực phẩm” đều sẽ được công bố rộng rãi để những người có kiến thức kỹ thuật tối thiểu cũng có thể áp dụng.

 

Công nghệ nhiên liệu sinh học: Dầu diesel sinh học từ sinh khối, Butanol sinh học và nhiên liệu sinh học drop-in

  • PDF

Công nghệ nhiên liệu sinh học: Dầu diesel sinh học từ sinh khối, Butanol sinh học và nhiên liệu sinh học drop-in 

Dầu diesel sinh học đã và đang phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới, đặc biệt ở châu Âu. Hầu hết dầu diesel sinh học hiện nay có nguồn gốc từ dầu thực vật như hạt cải dầu, đậu nành, dầu cọ, dầu ăn đã qua sử dụng bị bỏ đi từ các nhà hàng, và chất béo động vật. Dầu diesel sinh học thường được pha trộn với nhiên liệu diesel thông thường ở mức nồng độ thấp do dầu diesel sinh học tinh khiết có xu hướng đông đặc hoặc ở dạng gel ở nhiệt độ thấp. Neste Oil của Phần Lan đã sản xuất ra một sản phẩm nâng cao (diesel tái tạo NExBTL) có thể được sử dụng để trộn ở bất kỳ mức nồng độ nào.

Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển công nghệ diesel sinh học-xenlulo sử dụng nguyên liệu sinh khối và không phụ thuộc vào cây lương thực. Choren Industries GmbH, với sự hợp tác từ Shell và các đối tác khác, đã xây dựng một quy trình biến sinh khối thành chất lỏng bao gồm quá trình khí hóa sinh khối ở nhiệt độ cao, tiếp theo là quá trình xúc tác để tạo ra diesel sinh học tổng hợp, sạch và chất lượng cao. Quy trình Carbo-V của Choren chuyển đổi hơn 50% nguyên liệu sinh khối gỗ, trong khi quy trình xử lý diesel sinh học thông thường chuyển đổi chưa đến 10% khối lượng các cây khô. Năm 2008, Choren đã chạy thử 1 nhà máy thí điểm sinh khối thành chất lỏng lớn ở Freiberg, Đức và đang nghiên cứu tính khả thi của các cơ sở quy mô lớn hơn.

Butanol sinh học

Butanol sinh học là một nhiên liệu sinh học mới chưa được thương mại hóa. Butanol sinh học trở nên nổi tiếng rộng rãi trong năm 2006 khi BP và DuPont công bố kế hoạch sản xuất thương mại bằng cách áp dụng quá trình lên men. Hầu hết các butanol (sử dụng trong hóa chất) hiện nay là từ các nguyên liệu hóa dầu. Butanol có nhiều ưu điểm hơn ethanol, gồm mật độ năng lượng cao hơn và không thể pha với nước, cho phép pha trộn dễ dàng hơn với xăng và nhiên liệu khác. Quy trình sản xuất butanol sinh học vẫn còn ở quy mô phòng thí nghiệm hay giai đoạn phát triển thí điểm ban đầu. Tuy nhiên, dữ liệu được công bố về các sinh vật sản sinh ra butanol cho thấy năng suất tương đối thấp so với sản xuất ethanol thông qua lên men. Công ty nhiên liệu sinh học BP-DuPont và một số công ty khác đang nghiên cứu để phát triển và thương mại hóa công nghệ butanol sinh học mới sử dụng chất xúc tác sinh học và vi khuẩn độc quyền. Ban đầu, các nhà phát triển sẽ sử dụng các loại cây trồng thực phẩm nông nghiệp làm ethanol như ngô, lúa mì, củ cải đường, sắn và mía. Việc sử dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối lignoxenlulôse được lên kế hoạch cho sau này và đòi hỏi phát triển công nghệ hơn nữa.

Nhiên liệu sinh học drop-in

Kể từ giữa những năm 2000, nhiều nhà phát triển và các nhà đầu tư nhiên liệu sinh học tiên tiến đã chuyển trọng tâm chú ý của mình sang nhiên liệu sinh học drop-in thế hệ thứ 3 có tiềm năng năng lượng cao hơn so với ethanol hay butanol sinh học và có thể pha trộn với nhiên liệu dầu mỏ thông thường theo tỷ lệ cao mà không cần thay đổi hạ tầng nhiên liệu giao thông hiện có. Ngược lại, ethanol không thể pha với xăng tại các nhà máy lọc dầu hoặc vận chuyển bằng đường ống dẫn. Thay vào đó, ethanol thường được vận chuyển bằng đường sắt hoặc đường xe tải và pha với xăng tại các điểm phân phối gần người dùng cuối, làm tăng thêm chi phí và có thể gây sức ép lên các hệ thống phân phối. Các công nghệ drop-in bao gồm hydrocarbon tái tạo được sản xuất từ tảo biển và các quy trình tiên tiến chuyển đổi đường thực vật thành hydrocarbon. Tuy nhiên, các công nghệ này chưa hoàn thiện và chi phí còn cao. Nhiều nhà phát triển ban đầu hướng tới các thị trường nhiên liệu, hóa chất có giá trị cao hơn chứ không nhắm tới thị trường nhiên liệu hàng hóa.

Nhiên liệu sinh học từ tảo. Tảo là nguồn giàu nhiên liệu sinh học và đã trở thành chủ đề nghiên cứu mạnh và mối quan tâm của các nhà đầu tư. Các công nghệ dựa vào tảo mang lại những lợi ích lớn như năng suất rất cao, khả năng sử dụng đất cằn cỗi, không thích hợp để trồng trọt và các nguồn nước khác nhau – nước ngọt, mặn và nước thải, và tiềm năng để tái chế khí carbon dioxide và các chất thải khác. Hơn 50% tảo có thể chứa dầu sinh học có thể được sử dụng để làm nhiên liệu sinh học drop-in thay thế diesel, xăng, nhiên liệu hàng không, và các sản phẩm đặc biệt. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ là lực lượng đóng vai trò quan trọng trong phát triển dầu sinh học gốc tảo từ năm 1978 đến năm 1996. Công việc chấm dứt bởi giá dầu thô quá thấp để nhiên liệu từ tảo có thể cạnh tranh, nhưng Chương trình Loài thủy sản của Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ đã cho thấy hiệu suất ấn tượng, với năng suất tảo quang hợp hơn 10 tấn khô/mẫu Anh trong hệ thống ao mở.

Lộ trình phát triển nhiên liệu sinh học từ tảo mới nhất của DOE được xuất bản vào năm 2010 chỉ ra rằng chương trình NC&PT có thể giúp tính kinh tế nhiên liệu từ tảo trở nên cạnh tranh trong vòng 10 năm, mặc dù khoảng thời gian đó có thể là lạc quan. Những thách thức kỹ thuật chủ yếu từ sinh học tảo cơ bản đến canh tác đến sản xuất và nâng cao quy mô quá trình tổng hợp. Kỹ thuật sinh học tổng hợp giúp giảm chi phí nhiên liệu sinh học từ tảo bằng cách thay đổi cách vi tảo sử dụng ánh sáng và nâng cao hiệu quả sản xuất nhiên liệu của chúng. Tuy nhiên, việc nuôi trồng và thu hoạch tảo có phần phức tạp. Phương pháp tiếp cận công nghệ bao gồm việc trồng tảo quang hợp trong ao mở rộng, phát triển gen tảo trong môi trường phản ứng sinh quang đi kèm, và nuôi cấy tảo biến đổi gen có thể tiêu thụ đường bên trong thùng lên men tối. Mỗi phương pháp đều có nhược điểm. Ví dụ trong môi trường ao mở, chuỗi tảo dại từ môi trường có thể chèn lấn các chuỗi tảo có năng suất cao, và tảo tăng trưởng cao trong phản ứng sinh học kín có thể quá nóng. Sản xuất tảo tiêu thụ nhiều năng lượng - các công nghệ thường sản xuất nhiên liệu sinh học gián tiếp bằng phát triển sinh khối tảo; sau đó thu hoạch, khử nước, và chiết xuất dầu; và sau đó chế biến dầu thành dầu diesel sinh học hoặc sản phẩm nhiên liệu khác. Các nhà nghiên cứu cũng cần phải hiểu rõ hơn và kiểm soát chi phí cao liên quan đến nước. Tảo có thể phát triển trong nước thải, nhưng mầm bệnh tiềm ẩn có thể làm tảo và công nghệ xử lý nước rất tốn kém. Đối với tùy chọn ao mở, cần lượng lớn nước sạch để bổ sung lượng nước đã bốc hơi tránh các chất ô nhiễm tập trung.

Một số nhà đầu tư đã bắt đầu đặt câu hỏi liệu nhiên liệu sinh học từ tảo sẽ có hiệu quả kinh tế. Công ty phát triển công nghệ sinh học tảo Solazyme có trụ sở tại California đã thành công trong việc giảm chi phí sản xuất đáng kể bằng cách nuôi trồng tảo trong bể lên men không có ánh sáng mặt trời bằng cách cho chúng ăn đường - một nguồn năng lượng tập trung cho phép tảo phát triển nhanh chóng. Solazyme nhận được đơn đặt hàng từ Hải quân Hoa Kỳ vào cuối năm 2010 cung cấp 150.000 gallon nhiên liệu sinh học gốc tảo.

Hydrocarbon tái tạo. Công ty Hệ thống năng lượng tại Wisconsin đã phát triển công nghệ mới - Quy trình BioForming (hình thành sinh học) - để tạo ra hydrocarbon tái tạo từ nguyên liệu sinh học. Quá trình này chuyển đổi đường thực vật thành "xăng sinh học" (biogasoline) sử dụng chất xúc tác thay đổi hóa chất. Virent tuyên bố rằng hiệu suất biogasoline tương tự như xăng dầu mỏ. Công ty bắt đầu vận hành một nhà máy vào năm 2010 sử dụng nguyên liệu nhiên liệu sinh học thông thường như củ cải đường. Virent cũng chỉ ra rằng nó có thể chuyển đổi sinh khối xenlulô bao gồm thân cây ngô và phế thải cây thông thành biogasoline.

Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển vi sinh vật "thiết kế" kỹ thuật cao bằng cách sử dụng các công nghệ nền tảng sinh học tổng hợp để sản xuất nhiên liệu sinh học drop-in hydrocarbon tái tạo. Những công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn thí nghiệm.

Quang hợp nhân tạo

Các nhà nghiên cứu đang ở trong giai đoạn đầu của việc phát triển công nghệ mới hoàn toàn để tạo ra nhiên liệu lỏng trực tiếp từ ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide - tương tự như quang hợp ở thực vật. Mặc dù vẫn còn trong giai đoạn sơ khai, nhưng công nghệ này có tiềm năng lâu dài để thay thế việc sử dụng các loại nhiên liệu sinh khối và do đó để dành đất nông nghiệp cho sản xuất thực phẩm. Một báo cáo năm 2008 của Ủy ban tham vấn khoa học năng lượng cơ bản của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ xác định công nghệ sản xuất nhiên liệu từ ánh sáng mặt trời là mục tiêu chiến lược quan trọng để giúp Hoa Kỳ khỏi phụ thuộc vào dầu mỏ và hạn chế lượng khí thải carbon dioxide. Mục đích cuối cùng của quang hợp nhân tạo là để sản xuất lượng lớn nhiên liệu dễ dàng lưu trữ, vận chuyển và sử dụng như các nhiên liệu giao thông dựa trên dầu mỏ hiện nay.

 

Tăng CO2 do biến đổi khí hậu có thể không giúp cải thiện sản xuất nông nghiệp

  • PDF

Tăng CO2 do biến đổi khí hậu có thể không giúp cải thiện sản xuất nông nghiệp

Mặc dù nhiều nhà khoa học đã lập luận rằng mức độ tăng cacbon điôxít sẽ có lợi cho sản xuất cây trồng nhưng mô hình gần đây về tác động của sự gia tăng CO2 cho thấy lượng CO2 ở mức cao có thể có ít ảnh hưởng tích cực đến quá trình quang hợp thực vật.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Purdue đã kiểm tra ảnh hưởng của việc gia tăng CO2 và nhiệt độ nóng lên đối với việc sử dụng nước của cây trồng. Mặc dù tăng các-bon điôxit và nhiệt độ ấm hơn nói chung cải thiện quang hợp, nhưng trong những thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các lỗ chân lông trên lá cây, được biết đến như là khí khổng, được dự đoán sẽ thu hẹp trong những điều kiện này, làm giảm độ ẩm thực vật thải vào không khí.

Theo Qianlai Zhuang, Giáo sư về trái đất và khoa học khí quyển, mặc dù sự thay đổi này có thể có nghĩa là một số cây trồng sử dụng nước hiệu quả hơn ở một số khu vực khô hạn, nhưng sự thay đổi này trong sinh lý học thực vật sẽ gây nên những tác động khí hậu, dẫn đến lượng mưa ít hơn ở một số khu vực, gây hại cho cây trồng và năng suất cây trồng.

Ông cho biết: “Nghiên cứu này cho thấy trong khi tăng lượng cacbon điôxit trong khí quyển có thể trực tiếp tăng cường việc hấp thụ CO2 của thực vật, nó cũng có thể làm giảm sự thoát hơi nước ở thực vật, ảnh hưởng đến các mô hình lượng mưa toàn cầu và làm gia tăng sự nóng lên”.

Lisa Welp, trợ lý giáo sư hóa sinh học thuộc Khoa Trái Đất, Khoa học Hành tinh và Khí quyển Purdue, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết rằng trong nhiều hệ sinh thái trên mặt đất, lượng mưa được hình thành từ nước tràn vào bầu khí quyển nhờ hướng gió tạo ra từ cây cối, do đó thực vật gây ảnh hưởng đến cả lượng mưa và nhiệt độ.

Welp cho biết: “Vai trò của thảm thực vật trên đất liền đối với lượng mưa trên mặt đất thường được đơn giản hóa hoặc bỏ qua, nhưng nó là một động lực chính để xác định mô hình lượng mưa khu vực, và do đó để xác định năng suất trong các hệ sinh thái có lượng nước hạn hẹp. Nếu một số cây trồng giảm sự truyền nước vào khí quyển bằng cách giảm tỷ lệ thoát hơi nước, điều này dẫn đến sự suy giảm lượng mưa trong khu vực và gây nên hiện tượng nóng cục bộ vì nước bốc hơi từ lá thực vật hoạt động như máy điều hòa, giữ nhiệt độ bề mặt lạnh hơn”.

Nhìn chung, hiệu quả này là đủ mạnh để không giúp cải thiện sản xuất nông nghiệp toàn cầu. Trên thực tế, khi lượng khí cacbonic tăng lên trên toàn cầu, mô hình cho thấy thực vật ở hầu hết các khu vực trên thế giới chịu ảnh hưởng đáng kể do nhiệt độ tăng và lượng mưa giảm.

Các-bon điôxit trong khí quyển đã tăng từ 280 phần triệu trước thời đại công nghiệp, bắt đầu vào cuối những năm 1700, lên mức hiện tại trên 400 phần triệu.

Zhuang và nghiên cứu sinh Peng Zhu đã đưa ra 6 thí nghiệm mô hình bằng cách sử dụng dữ liệu về khí hậu lịch sử từ năm 1850 đến năm 2011. Họ thấy rằng mặc dù một số khu vực sẽ ghi nhận sự phát triển của cây trồng được cải thiện - bao gồm các khu vực của Canada, phần lớn Madagascar và mũi phía nam của Ấn Độ, các vùng khác trên hành tinh này đều sẽ chịu ảnh hưởng từ sự gia tăng CO2.

 

Di truyền cây ớt

  • PDF

Di truyền cây ớt 

Capsicum annuum là một loài ớt đã thuần hóa thuộc chi Capsicum, họ Cà (Solanaceae) có nguồn gốc từ miền Nam Bắc Mỹ và miền bắc Nam Mỹ. Ba loài C. annuum, C. frutescensC. chinense đều tiến hóa từ một tổ tiên chung duy nhất ở một nơi nào đó trong khu vực phía tây bắc Brazil – Colombia. Số nhiễm sắc thể của bộ genome cây ớt là: 12 cặp.

Trong chi Capsicum, có ít nhất 31 species được biết, năm trong số loài này được thuần hóa thông qua những sự kiện rất khác biệt nhau tại những trung tâm khởi thủy về đa dạng sinh học khác nhau: C. annuum, C. baccatum, C. chinense, C. frutescensC. pubescens. Loài ớt được thuần hóa Capsicum spp., trong đó loài C. annuum được trồng với diện tích lớn nhất trên tế giới với hai kiểu hình ớt ngọt và ớt cay, được người ta thực hiện nhiều chương trình lai chọn tạo giống mạnh nhất. Capsicum annuum đã được thuần hóa trên cao nguyên Mexico và là tổ tiên của các giống ớt cay Mexico, hầu hết giống ớt cay châu Phi và châu Á, cùng với nhiều giống ớt ngọt trồng ở châu Âu, vùng ôn đới (Livingstone và ctv. 1999).

Người ta sử dụng GBS (genotyping by sequencing) với bộ chỉ thị “genome-wide SNPs”, thực hiện trên tập đoàn giống ớt với 370 mu ging (accessions), để đánh giá đa dạng di truyền của một “subset” với 222 giống ớt đang canh tác (C. annum) bao gồm giống bản địa, giống canh tác chủ lực, giống lai, dòng cải tiến, dòng hoang dại và dòng ớt kiểng (ornamental) được sưu tập từ nhiều vùng của thế giới (Taranto và ctv. 2016). Kỹ thuật “SNP discovery by GBS” được áp dụng trong nghiên cứu này. Ly trích mẫu DNA theo phương pháp DNeasy® Plant Mini Kit (QIAGEN, Germany). Phân cắt hạn chế mẫu DNA bằng “6-base-cutter HindIII”. GBS được thực hiện tại “Institute of Genomic Diversity” (Cornell University, Ithaca, NY, USA) theo phương pháp Elshire. Khuếch đại PCR được tiến hành để tạo nên một thư viện GBS, mà kết quả này được minh họa bởi kỹ thuật “Illumina HiSeq 2500 run” (Illumina Inc., USA). Trình tự DNA với hàng triệu “reads” được xử lý theo “multiple FASTQ files”. Tất cả chỉ thị (tag) của trình tự duy nhất của mỗi một “sequence file” được thu thập và xử lý để tạo ra “master tag file”. Những “master tags” này được sắp xếp và so sánh chuỗi trình tự theo cách thức tham chiếu cơ sở dữ liệu của bộ genome CM334 trên mạng http://peppergenome.snu.ac.kr với công cụ Burrows-Wheeler Aligner (BWA) (version 0.7.8-r455).

Phân tích GBS theo phần mềm TASSEL (version 3.0.166) để xử lý số liệu SNPs. Cở sở dữ liệu SNP được xử lý theo TASSEL-GBS sẽ cho ra dữ liệu mới trong đánh giá kiểu gen “HapMap” có tính chất còn nguyên sơ. Sau đó, người ta tiến hành tiếp sau đó hai bước có tính chất thanh lọc (filtering)  những chỉ thị SNPs. Lần “filtering” đầu tiên nhằm tìm ra tần suất alen tối thiểu (mnMAF = 0.01), mức che phủ tối thiểu để phân loại [minimum taxa coverage] (mnTCov = 0.1) và vị trí được che phủ tối thiểu [minimum site coverage] (mnSCov = 0.8). Các mẫu giống ớt có số dữ liệu bị mất với mức độ khá lớn sẽ được thanh lọc trên cơ sở tham chiếu “minimum minor allele count” (mnMAC = 10). Các chỉ thị SNPs vượt cao hơn giá trị  “minimum minor allele count” (mnMAC) hoặc có tần suất lớn (mnMAF), được giữa lại để phân tích tiếp.

Lần “filtering” thứ hai nhằm chọn ra các chỉ thị SNP có chất lượng cao thông qua phần mềm TASSEL-GBS cho ra những thông số sau đây: “minimum count 150”, “minimum frequency 0.01” và “Maximum Frequency 1.0”.

Người ta thu thập số liệu “read depth” và “coverage” thông qua việc sử dụng “custom R scripts” và “BEDTools”. Muốn xác định vùng trung tâm trên 12 nhiễm sắc thể của Capsicum, người ta sử dụng bản đồ di truyền của giống ớt COSII. Mỗi một nhiễm sắc thể, người ta chọn những chỉ thị phân tử kế cận với “peri-centromeric region” và xác định vị trí chính xác của chúng từ cơ sở thông tin của phần mềm “Sol Genomics Network”.

Tất cả chuỗi trình tự DNA có trong “NCBI Short Read Archive” (SRA; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/) với mã số mẫu giống ớt là SRP070992.

Kết quả cho thấy: phân tích GBS ghi nhận có 7.568.894 “master tags” (chỉ thị phân tử chính), trong đó, có 43.4% trình tự mang tính chất “unique” (độc nhất hiện hữu) được so sánh với bộ genome tham chiếu CM334. Người ta thấy có tất cả 108.591 chỉ thị SNP được xác định, trong đó, 105.184 chỉ thị SNP được tìm thấy trong các mẫu giống của C. annuum. Muốn khai thác có hiệu quả kết quả đa dạng di truyền này trong cây C. annuum và muốn chọn lọc một bộ “minimal core” đặc trưng cho tất cả biến dị di truyền đạt giá trị “minimum redundancy”, người ta phải tạo ra một “subset” của 222 mẫu giống ớt C. annuum, chúng được phân tích thông qua 32.950 chỉ thị SNP chất lượng cao. Theo kết quả xếp nhóm di truyền, người ta có thể chia tập đoàn giống ớt ra thành ba clusters di truyền. Cluster I tập hợp các giống đang canh tác chủ lực và giống ớt bản địa của vùng Nam và Bắc Italy, và vùng Đông Âu. Clusters II và III thể hiện các mẫu giống ớt có nguồn gốc địa lý khác. Xem xét kết quả phân tích biến thiên di truyền có tính chất “genome-wide” trong những mẫu giống ớt thử nghiệm này, bao gồm cluster I, với một chu kỳ thứ cấp theo phân nhóm của Bayesian (K = 3) và Hierarchical (K = 2); chúng đã được thực hiện để hoàn tất sự phân nhóm di truyền. Kết quả cho thấy rằng: các mẫu giống ớt đã được xếp nhóm di truyền không chỉ dựa theo xuất xứ địa lý mà con dựa trên đặc điểm có liên quan đến quả ớt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Livingstone Kevin D., Vincent K. Lackney, James R. Blauth, Rik van Wijk and Molly Kyle Jahn. 1999. Genome Mapping in Capsicum and the Evolution of Genome Structure in the Solanaceae. Genetics 152: 1183–1202 ( July 1999)

Taranto F., N. D ’Agostino, B. Greco, T. Cardi and P. Tripod. 2016.  Genome-wide SNP discovery and population structure analysis in pepper (Capsicum annuum ) using genotyping by sequencing. BMC Genomics  (2016) 17:943

 

IRRI và FAO từng bước nỗ lực thúc đẩy sản xuất lúa gạo bền vững

  • PDF

IRRI và FAO từng bước nỗ lực thúc đẩy sản xuất lúa gạo bền vững 

Chú trọng vào an ninh lương thực và giúp người nông dân nghèo bằng cách thúc đẩy khả năng hồi phục cây trồng và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Tổ chức Nông Lương Liên hiệp quốc (FAO) và Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã thống nhất hợp tác chặt chẽ hơn nữa để hỗ trợ sản xuất lúa gạo bền vững tại các quốc gia đang phát triển nhằm cải thiện an ninh lương thực và đời sống, đồng thời vẫn bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Một thỏa thuận đã được ký kết nhằm mục đích kết hợp tốt hơn kiến thức khoa học và kỹ thuật của hai tổ chức để có thể mở rộng và tăng cường hiệu quả công việc trên phạm vi toàn cầu.

Mối quan hệ này chủ yếu hướng đến việc thúc đẩy hệ thống canh tác lúa gạo thông qua các hoạt động xây dựng năng lực – bao gồm hỗ trợ chính phủ xây dựng và thực hiện các chính sách và chiến lược tầm cỡ quốc gia và khu vực – để mang lại lợi ích cho nông dân quy mô nhỏ, đặc biệt là phụ nữ.

Ở nhiều quốc gia trên thế giới, lúa là cây lương thực thiết yếu đối với an ninh lương thực và xu hướng tiêu dùng đang gia tăng. Đồng thời, sản xuất lúa gạo là hoạt động dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của biến đỏi khí hậu, bao gồm các hiện tượng thời tiết cực đoan như hạn hán và lũ lụt.

Cả FAO và IRRI đều tích cực thúc đẩy sản xuất lúa gạo bền vững thông qua sản xuất theo chuỗi giá trị - sản xuất, tiếp thị và tiêu dùng – để tối ưu hóa các đặc điểm dinh dưỡng, là công cụ cải thiện đời sống và giảm nghèo, đặc biệt ở các vùng nông thôn.

FAO đã phát triển Sáng kiến khu vực đối với Châu Á và Thái Bình Dương để thúc đẩy khả năng hồi phục cây trồng trong khi vẫn gia tăng hiệu quả và thu nhập của nông dân. Tại khu vực châu Phi và Mỹ La tinh, tổ chức đã hợp tác khoa học và kỹ thuật bao gồm chia sẻ công nghệ và các biện pháp canh tác tốt nhất để tăng sản lượng và năng suất, giảm thất thoát sau thu hoạch và cải thiện chất lượng hạt gạo.

IRRI tập trung đẩy mạnh năng lực của tất cả các bên tham gia trong ngành lúa gạo thông qua các hoạt động phát triển năng lực, trong đó có Diễn đàn lúa gạo bền vững.

Diễn đàn lúa gạo bền vững là liên minh toàn cầu nhằm thúc đẩy hiệu quả nguồn lực và tính bền vững trong thương mại, sản xuất và tiêu thụ, và chuỗi cung trong ngành gạo toàn cầu. Diễn đàn lúa gạo bền vững vừa mới đưa ra bộ tiêu chuẩn đầu tiên của thế giới về lúa gạo bền vững. Thông qua Diễn đàn lúa gạo bền vững, IRRI hướng tới sử dụng các tiêu chuẩn về môi trường và kinh tế - xã hội để duy trì năng suất của người sản xuất lúa nhỏ, giảm tác động tới môi trường của việc canh tác lúa và đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về an toàn thực phẩm và chất lượng.

FAO và IRRI sẽ cùng hỗ trợ các quốc gia sản xuất lúa gạo tiếp nhận các giống lúa cải tiến, cung cấp giống lúa được chứng nhận và chuyển giao kiến thức thông qua phương pháp tiếp cận có sự tham gia của trường học nông dân.

Hai tổ chức cũng sẽ đẩy mạnh quan hệ hợp tác trong vấn đề xử lý sau thu hoạch, giúp nông dân và nhà sản xuất gia tăng giá trị bằng cách phát triển và tiếp thị sản phẩm phụ từ lúa gạo để tạo ra các sản phẩm giàu năng lượng, thức ăn chăn nuôi và các sản phẩm khác

 

Cháy sẽ trở thành chuyện bình thường trên hành tinh chúng ta

  • PDF

Cháy khắc nghiệt sẽ ngày càng trở thành chuyện bình thường trên hành tinh chúng ta

Thời tiết gây cháy nguy hiểm được dự báo cho Úc và Địa Trung Hải khi dấu vết các đám cháy khắc nghiệt toàn cầu mở rộng, nghiên cứu mới nhất cho thấy.

David Bowman, Giáo sư về Sinh học Biến đổi Môi trường Đại học Tasmania đứng đầu một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đến từ Đại học Idaho và Đại học bang Nam Dakota - để tổng hợp cơ sở dữ liệu vệ tinh toàn cầu về cường độ của 23 triệu đám cháy trong số 478 vụ cháy lớn nhất trong hoang dã.

"Các vụ cháy lớn là hiện tượng tự nhiên và xảy ra trên toàn cầu, đặc biệt là tại các khu rừng có mùa khô rõ rệt", Giáo sư Bowman cho biết.

Ngoại trừ việc khai khoang, thì nghiên cứu cho thấy những đám cháy cực lớn có liên quan với thời tiết bất thường - như hạn hán, gió, hoặc trong các vùng sa mạc, đặc biệt sau các mùa ẩm ướt.

"Trong số 478 vụ cháy lớn, chúng tôi xác định được 144 vụ cháy gây thiệt hại lớn về kinh tế và xã hội, tập trung ở các khu vực mà con người xây dựng thành các cảnh quan rừng dễ cháy, chẳng hạn như các khu vực xung quanh những thành phố ở miền nam nước Úc và phía tây Bắc Mỹ".

Sử dụng các mô hình dự báo biến đổi khí hậu để tìm hiểu hậu quả của biến đổi khí hậu, nghiên cứu phát hiện rằng, dự đoán sẽ có các đám cháy khác nghiệt hơn trong tương lai cho bờ biển phía đông của Úc, bao gồm Brisbane, và toàn bộ khu vực Địa Trung Hải – gồm Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Pháp, Hy Lạp và Thổ Nhĩ Kỳ

 

Những đợt nắng nóng ngắn cũng có thể làm hỏng vụ mùa cà phê

  • PDF

Những đợt nắng nóng ngắn cũng có thể làm hỏng vụ mùa cà phê

Một nghiên cứu của Đại học Lâm nghiệp thuộc Đại học bang Oregon (OSU) cho thấy khi cây cà phê chè (C. arabica) trải qua một đợt nắng nóng ngắn, thì chúng không thể ra hoa và trái.

Điều đó có nghĩa là không có hạt cà phê, và không có cà phê để uống.

C. arabica là loài cà phê chiếm ưu thế trên toàn cầu, chiếm 65% sản lượng thương mại trong gần 9,07 triệu tấn cà phê được tiêu thụ trên toàn cầu mỗi năm.

Liên tục sản xuất ra lá mới quanh năm, C. arabica tăng trưởng trên 80 quốc gia ở bốn lục địa ở vùng nhiệt đới.

Nghiên cứu của OSU đã khảo sát tuổi của lá và thời gian nắng nóng ảnh hưởng đến sự hồi phục của C. arabica do stress nhiệt trong quá trình kiểm tra nhà kính. Một phát hiện quan trọng là các lá non hơn đang phát triển có sự hồi phục rất chậm so với lá trưởng thành, và không một cây nào ra được hoa và quả khi trải qua một đợt nắng nóng giả lập.

Tác giả chính Danielle Marias, nhà sinh lý học thực vật thuộc tại OSU cho biết: "Điều này nhấn mạnh cây cà phê chè nhạy cảm với nhiệt độ ra sao. "Không có hoa có nghĩa là không sinh sản có nghĩa là không kết trái, và điều đó có thể là thứ tàn phá cho một nông dân trồng cà phê khi phải đối mặt với sự thất bại trong mùa thu hoạch.

"Nắng nóng là thứ rất căng thẳng đối với cây trồng và thường liên quan đến hạn hán. Tuy nhiên, ở những vùng trồng cà phê, thời tiết có thể không chỉ nóng hơn và khô hơn, mà còn có thể nóng hơn và ẩm ướt hơn, vì vậy trong nghiên cứu này chúng tô muốn cô lập tác dụng của nhiệt."

Trong nghiên cứu của OSU, cây cà phê C. arabica được cho tiếp xúc với nắng nóng, làm cho nhiệt độ lá đạt mức gần 120 độ F, trong 45 hoặc 90 phút. Marias nhấn mạnh rằng, nhiệt độ lá này là kết cục thực tế của sự thay đổi khí hậu toàn cầu và còn cao hơn nhiệt độ không khí xung quanh.

Trong thời gian bị tiếp xúc với nắng nóng 90 phút, lá cây mất thời gian lâu nhất để hồi phục sinh lý.

Bất kể tuổi cây ra sao, tiếp xúc với nắng nóng càng lâu càng làm giảm hiệu quả sử dụng nước của cây, từ đó tiếp tục làm cho ảnh hưởng của stress nhiệt trở nên tồi tệ hơn, đặc biệt trong thời kỳ hạn hán.

 

Nghiên cứu cho thấy một hoóc-môn làm tăng sự tích tụ sucrôza trong mía

  • PDF

Nghiên cứu cho thấy một hoóc-môn làm tăng sự tích tụ sucrôza trong mía 

Các hoá chất đẩy nhanh quá trình chín, được biết đến như các chất điều chỉnh tăng trưởng, được sử dụng rộng rãi trong ngành mía Brazil để sớm tăng hàm lượng sucrôza và hạn chế sự phát triển của cây trồng để kéo dài thời gian thu hoạch và nghiền mía, do đó làm tăng sản lượng và lợi nhuận cho người trồng mía.

 

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Học viện Sinh học thuộc Đại học Campinas (IB-UNICAMP) tại bang São Paulo, cùng với các đồng nghiệp thuộc Viện Nông học (IAC) và Viện Hóa học của Đại học São Paulo (IQ-USP), đã phát hiện ra các chất này, tương tự như các hoóc-môn thực vật, hoạt động ở mức độ phân tử trong mía như thế nào để tăng lượng sucrôza trong cây mía.

Marcelo Menossi, giáo sư tại IB, cho biết: “Chúng tôi đã xác định được các gien được kích hoạt bởi một trong những chất hoá học được sử dụng rộng rãi nhất và có thể là mục tiêu cho kỹ thuật di truyền trong tương lai để phát triển một giống mía có hàm lượng sucrôza cao hơn”.

Các nhà nghiên cứu phân tích các hiệu ứng cấp độ phân tử của việc đưa ethephon vào các giống mía trồng trong nhà kính.

Ethephon là hợp chất phóng thích etylen và là chất điều chỉnh tăng trưởng đầu tiên được sử dụng để quản lý cây trồng và chất lượng sau thu hoạch trong lĩnh vực nông nghiệp, làm vườn và lâm nghiệp. Đối với cây mía, nó vẫn là một trong những chất được sử dụng rộng rãi nhất để kích thích quá trình chín ở mía, tăng sản lượng đường, ức chế sự ra hoa, và kéo dài mùa thu hoạch và nghiền mía.

Tác động của ethephon lên mía là do ethylene, một hoóc-môn thực vật được biết đến vì sự tham gia của nó trong quá trình làm chín quả. Ethephon thải ethylene khi nó xâm nhập vào cây sau khi phun.

Theo Menossi, Ethylene được coi là chìa khóa để hiểu rõ hơn về quá trình chuyển đổi từ sự phát triển của cây trồng sang giai đoạn cây mía có thể thu hoạch.

Ông nói: “Mặc dù ethylene đã được biết là đóng góp vào sự tích tụ sucrôza, nhưng rõ ràng là sự tổng hợp và hoạt động của hoóc-môn này ảnh hưởng đến quá trình chín của cây mía”.

Để nghiên cứu hoạt động của ethylene trong mía, trước khi mía bắt đầu chín, các nhà nghiên cứu đã phun một loại mía đã được phát triển bởi IAC với ethephon và aminoethoxyvinylglycine (AVG), một chất điều hòa tăng trưởng được biết đến để ức chế sự sinh tổng hợp etylen.

Năm ngày sau khi phun thuốc với một trong hai hợp chất và một lần nữa sau 32 ngày (tức là vào thời điểm thu hoạch), họ đã đo hàm lượng sucrôza e trong các mẫu mô lá và cọng mía.

Phân tích cho thấy rằng ethephon, chất làm chín hóa học, kích thích sự tích tụ sucrôza trong các tế bào chưa trưởng thành. Các cây trồng được xử lý với ethephon có nồng độ sucrôza cao hơn ở đoạn thân giữa và ngọn mía trong thời gian thu hoạch. Trái lại, hàm lượng sucrôza giảm 42% ở cây được xử lý với AVG.

Menossi cho biết: “Những phát hiện này khẳng định tầm quan trọng của sự hiện diện và hoạt động của ethylene để làm mía chín”.

Để đánh giá hoạt động của ethylene ở cấp độ phân tử, các nhà nghiên cứu đã xác định những gien nào đã được biểu hiện khác biệt để đáp ứng sự giải phóng etylen trong quá trình chín. Việc phân tích ho phép các nhà nghiên cứu xác định khi nào và ở đâu mỗi gien được bật hoặc tắt trong các tế bào và các mô của cơ thể bằng cách phân tích toàn bộ các trình tự RNA.

Các phân tích của họ về các enzim chính tham gia vào quá trình chuyển hóa sucrôza, kết hợp với cấu hình hoóc-môn của các cây mía được phun ethephon và AVG, cho phép họ xác định gien mục tiêu ethylene và hoạt động của ethylene trong các vị trí tích luỹ sucrôza. Ngoài ra, họ đề xuất một mô hình phân tử cho sự tương tác của ethylene với các hoocmon khác.

Ethylene kích hoạt một số lượng đáng kể các gien vận chuyển hoóc-môn chỉ trong cọng mía. Theo Menossi, các con đường hoóc-môn quan trọng là những enzim liên quan đến ethylene và axit abscisic, một yếu tố khác trong sự trưởng thành của cây mía, cũng như gibberellin và auxin, các hoóc-môn ảnh hưởng đến sự phát triển của cây mía, sự ra hoa và sự phát triển của chồi cây.

Ông nói: “Nếu bạn biết những gien nào điều chỉnh để cây tăng sự tích tụ sucrôza, bạn có thể cải tiến về mặt di truyền cho cây mía mía và phát triển các giống biểu hiện nhiều gien hơn mà không cần phải sử dụng ethylene. Ngoài ra, có thể xác định được các giống mía thể hiện những gien này một cách cao nhất và để tạo thuận lợi cho quá trình mía chín vì có những giống không đáp ứng tốt với việc sử dụng hoóc-môn”

 

 



Get the Flash Player to see this player.

time2online Extensions: Simple Video Flash Player Module