Trồng đủ hoa màu để nuôi lượng dân số đang tăng trưởng mạnh trong một thế giới ấm hơn có thể phụ thuộc vào một gene duy nhất - gene điều khiển đồng hồ sinh học của thực vật, theo một nghiên cứu mới trên chuyên san của Viện Hàn lâm Khoa Quốc gia Mỹ Proceedings of the National Academy of Sciences .
"Nguồn cung lương thực của thế giới phải tăng thêm 50 đến 60% đến năm 2050 để nuôi đủ dân số," ông Rob McClung, một nhà sinh vật học tại Đại học Dartmouth và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi lo ngại rằng những điều mà chúng ta đã làm để tăng năng suất nông nghiệp có thể đang trở nên cạn kiệt."
Gene liên quan đến nhịp ngày đêm và tính trạng của thực vật
Để tìm ra những cách tăng năng suất mới, ông McClung và những đồng nghiệp đã nghiên cứu nhịp ngày đêm của thực vật, là quá trình mà tất cả sinh vật sử dụng để đồng bộ hóa đồng hồ sinh học nội tại của mình với thế giới bên ngoài. Họ xác định được một gene được gọi là GIGANTEA trong một loài cây mù tạc phổ biến, có liên quan đến củ cải turnip, bắp cải và các loại rau củ khác.
Các khoa học gia hy vọng rằng việc hiểu được một loại gene ảnh hưởng đến nhịp đồng hồ sinh học của cây sẽ giúp các nhà gây giống phát triển các hoa màu tăng cường được sức chịu đựng của cây cũng như cải thiện sản lượng (Ảnh Rob McClung)
Gene này làm tăng nhanh hoặc giảm chậm nhịp ngày đêm của cây cối, tùy thuộc vào phiên bản GIGANTEA được biểu hiện. Nó ảnh hưởng tới thời điểm cây ra hoa và tốc độ mà cây con phát triển. Nó cũng ảnh hưởng đến những tính trạng quan trọng như khả năng chống chịu môi trường cực mặn và cực lạnh. "Chúng tôi muốn có thể dự đoán rằng nếu bạn làm điều này với đồng hồ sinh học của cây thì sẽ có tác động thế kia tới năng suất cây trồng," ông McClung nói. "Và vì thế, hy vọng là với hiểu biết về loại gene này, điều chúng tôi có thể làm là chúng tôi đã cho những nhà gây giống một công cụ xử lý phân tử để thử và đưa khả năng chịu mặn hoặc chịu lạnh đã được tăng lên vào một loại hoa màu mà chúng ta đang trồng."
Công cụ xử lý phân tử mới để tăng năng suất cây trồng
Ông McClung nói thay vì chờ đợi cây trưởng thành để đo năng suất, những nhà gây giống có thể nhìn vào cây con rất nhỏ và tiên đoán kết quả. "Và vì đồng hồ sinh học của cây là một trong những cách mà cây cố gắng đồng bộ hóa chính nó với môi trường, chúng tôi nghĩ rằng bằng cách tác động tới đồng hồ sinh học của cây, chúng ta sẽ có thể tạo ra những loài cây thích hợp hơn với môi trường và có năng suất tốt hơn. "
Ông McClung nói phát triển những cách thức mới tăng năng suất cây trồng là điều hệ trọng. Các chuyên gia nói rằng dự kiến tăng trưởng trong sản lượng những hoa màu chính của thế giới - bắp, gạo, lúa mì và đậu nành - sẽ không đủ để nuôi dân số toàn cầu dự kiến sẽ đạt 9,5 tỉ người đến năm 2050.