Trồng cây để giữ nước và chống lại hạn hán

2Nông nghiệp đã chiếm 90% lượng nước ngọt toàn cầu – nhưng số lượng vẫn cần tăng lên để cung cấp thức ăn và nhiên liệu cho dân số ngày càng tăng. Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã cải tiến cách cây trồng sử dụng nước ít hơn 25% mà không ảnh hưởng đến sản lượng bằng cách thay đổi biểu hiện của một gen được tìm thấy trong tất cả các loài thực vật, theo báo cáo của Nature Communications.

2Nông nghiệp đã chiếm 90% lượng nước ngọt toàn cầu – nhưng số lượng vẫn cần tăng lên để cung cấp thức ăn và nhiên liệu cho dân số ngày càng tăng. Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã cải tiến cách cây trồng sử dụng nước ít hơn 25% mà không ảnh hưởng đến sản lượng bằng cách thay đổi biểu hiện của một gen được tìm thấy trong tất cả các loài thực vật, theo báo cáo của Nature Communications.

Nghiên cứu này là một phần của dự án nghiên cứu quốc tế nhận thức sự gia tăng hiệu quả của quá trình quang hợp (RIPE) được hỗ trợ bởi Quỹ Bill & Melinda Gates, Quỹ Nghiên cứu Lương thực và Nông nghiệp và Bộ Phát triển Quốc tế Anh.

Giám đốc RIPE, ông Stephen Long, Ikenberry, Trưởng khoa Sinh học Thực vật và Khoa học cây trồng cho biết: “Đây là một bước đột phá lớn. “Năng suất cây trồng đã được cải thiện đều đặn trong 60 năm qua, nhưng lượng nước cần thiết để sản xuất một tấn ngũ cốc vẫn không thay đổi – dẫn đến hầu hết các giả định rằng yếu tố này không thể thay đổi. mở ra nhiều nghiên cứu và phát triển để đạt được mục tiêu quan trọng này cho tương lai. “

Nhóm nghiên cứu quốc tế đã tăng lượng protein quang hợp (PsbS) để giữ nước bằng cách lừa cây cối đóng một phần khoang, các lỗ nhỏ trong lá cho phép nước bay hơi. Stomata là những cổng bảo vệ: Khi mở, CO2 đi vào cây cối để làm nhiên liệu quang hợp, nhưng nước có thể thoát ra qua quá trình thoát hơi.

Tác giả đồng tác giả Katarzyna Glowacka, một nhà nghiên cứu bậc tiến sĩ, đã lãnh đạo công trình nghiên cứu tại Viện nghiên cứu sinh học nơ-ron (IGB) Carl R. Woese cho biết: “Những cây này có nhiều nước hơn mức cần thiết, nhưng không phải lúc nào cũng đúng. “Khi nước có hạn, những cây biến đổi gen này sẽ phát triển nhanh hơn và cho năng suất cao hơn – họ sẽ phải trả một khoản chi phí ít hơn với cùng một lượng cây cối”.

Nhóm đã cải thiện hiệu suất sử dụng nước của cây cối – tỷ lệ co2 vào cây để thoát nước giảm 25% mà không làm giảm đáng kể sự quang hợp hoặc năng suất trong các thử nghiệm hiện trường thực tế. Nồng độ co2 trong bầu khí quyển của chúng ta đã tăng 25% chỉ trong vòng 70 năm qua, cho phép cây cối tích tụ đủ lượng khí co2 mà không cần mở hoàn toàn khoang của nó. “Tiến hóa đã không theo kịp sự thay đổi nhanh chóng này, vì vậy các nhà khoa học đã phải tác động để giúp đỡ”, Long, một giáo sư về khoa học cây trồng tại Đại học Lancaster.

Bốn yếu tố có thể gây mở và đóng lỗ khí: độ ẩm, lượng co2 trong cây, chất lượng ánh sáng, và cường độ ánh sang. Nghiên cứu này là báo cáo đầu tiên về lớp đệm giữa hai khối xây đáp lại lỗ khí đến cường độ ánh sáng.

PsbS là một phần chủ chốt của đường tín hiệu trong cây cối, phản ánh thông tin về lượng ánh sáng. Bằng cách tăng PsbS, tín hiệu chỉ ra rằng không có đủ năng lượng ánh sáng để cây cối quang hợp, gây ra sự đóng cửa vì khí co2 không cần thiết để làm nhiên liệu cho quang hợp.

Nghiên cứu này bổ sung cho các nghiên cứu trước đây, được công bố trên tạp chí Science , cho thấy rằng PsbS gia tăng và hai protein khác có thể cải thiện quang hợp và tăng năng suất tới 20%. Bây giờ nhóm nghiên cứu dự định kết hợp lợi ích từ hai nghiên cứu này để cải thiện sản xuất và sử dụng nước bằng cách cân bằng sự biểu hiện của ba protein này.

Đối với nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã kiểm nghiệm giả thuyết của họ bằng cách sử dụng thuốc lá, cây trồng điển hình dễ dàng điều chỉnh và thử nghiệm nhanh hơn các cây trồng khác. Bây giờ họ sẽ áp dụng những phát hiện của mình để cải thiện hiệu suất sử dụng nước của cây lương thực và kiểm tra hiệu quả của chúng trong điều kiện hạn chế nước.

Tác giả thứ nhất là Johannes Kromdijk, nhà nghiên cứu bậc tiến sĩ tại IGB cho biết: “Việc làm cho cây trồng sử dụng nước hiệu quả hơn là thách thức lớn nhất đối với các nhà khoa học thực vật hiện tại và tương lai. “Kết quả của chúng tôi cho thấy sự tăng lên của PsbS cho phép cây trồng có thái độ bảo thủ hơn với việc sử dụng nước mà chúng tôi cho rằng sẽ giúp phân phối nguồn nước sẵn có tốt hơn trong mùa trồng trọt và giữ cho cây trồng có năng suất cao hơn trong các đợt khô”

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180306115814.htm