VINAGRI News - Các nhà khoa học Trung Quốc đã xác định các gen và con đường phân tử chủ chốt giúp lúa nhận biết và thích ứng với nhiệt độ cao, mở ra hướng đi mới cho việc lai tạo giống lúa chịu nhiệt, góp phần đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Tóm lược:
> Nhóm nghiên cứu xác định DGK7 và MdPDE1 là gen chủ chốt giúp lúa cảm nhận và thích ứng với nhiệt độ cao.
> PA và MdPDE1 điều chỉnh nồng độ cAMP, kích hoạt các gen bảo vệ chống nóng, duy trì hoạt động quang hợp và sửa chữa tổn thương tế bào.
> Biến đổi gen DGK7 hoặc MdPDE1 giúp năng suất tăng 50%; kết hợp DGK7 với TT2 gần như gấp đôi năng suất và cải thiện chất lượng hạt.
> Nghiên cứu cung cấp khung lý thuyết và công cụ gen để phát triển các giống cây trồng chủ lực chịu nhiệt, tăng cường an ninh lương thực toàn cầu.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện các gen và con đường phân tử quan trọng giúp lúa có khả năng cảm nhận và thích nghi với nhiệt độ cao, từ đó lai tạo thành công các giống lúa chịu nhiệt. Đây là một bước tiến khoa học hứa hẹn tăng cường an ninh lương thực trong bối cảnh toàn cầu hóa nóng lên.
Nghiên cứu được thực hiện phối hợp bởi Trung tâm Xuất sắc về Khoa học Thực vật Phân tử thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Đại học Giao thông Thượng Hải và Phòng thí nghiệm Quảng Châu, và được công bố trên tạp chí uy tín hàng đầu Cell vào thứ Tư vừa qua.
Ông Lin Hongxuan, nhà khoa học trưởng của nhóm nghiên cứu, giải thích cơ chế lúa cảm nhận và thích ứng với nhiệt độ cao. Khi cây lúa tiếp xúc với nhiệt, một enzyme chủ chốt mang tên diacylglycerol kinase 7 (DGK7) trên màng tế bào được kích hoạt, sản sinh phân tử tín hiệu lipid phosphatidic acid (PA), đóng vai trò như “báo động hóa học”.
PA sau đó kích hoạt enzyme phosphodiesterase phụ thuộc kim loại (MdPDE1), và cả hai di chuyển vào nhân tế bào, làm giảm nồng độ cyclic adenosine monophosphate (cAMP). Sự giảm cAMP tái lập trình biểu hiện gen, kích hoạt các gen bảo vệ chống nóng giúp tế bào duy trì hoạt động của protein quang hợp, sửa chữa tổn thương oxy hóa và hình thành hệ thống phản ứng toàn diện với nhiệt.
Sau khi lập bản đồ đầy đủ con đường tín hiệu từ nhận biết màng tế bào đến điều hòa gen, nhóm nghiên cứu xác định DGK7 và MdPDE1 là các mục tiêu chính để lai tạo giống.
Thử nghiệm ngoài đồng trong điều kiện mô phỏng nhiệt độ cao cho thấy các dòng lúa được biến đổi gen một trong DGK7 hoặc MdPDE1 cho năng suất cao hơn khoảng 50% so với cây đối chứng. Đáng chú ý, một dòng lúa kết hợp DGK7 với gen chịu nhiệt TT2 gần như gấp đôi năng suất, cải thiện chất lượng hạt và duy trì sự phát triển bình thường.
Nghiên cứu này thiết lập khung lý thuyết quan trọng và bộ công cụ gen cho việc phát triển các giống cây trồng chủ lực chịu nhiệt, bao gồm lúa, lúa mì và ngô. Nó mở ra hướng đi mới để thiết kế các giống cây phù hợp với điều kiện khí hậu đa dạng, từ đó củng cố an ninh lương thực toàn cầu trong thế giới đang nóng lên, theo các chuyên gia trong ngành.
NPK/Vinagri News (Xinhua)
No comments:
Post a Comment