Hóa chất tổng hợp – giải pháp cho cây trồng chống hạ

Tin thị trường

Đăng ngày 04/04/2010

Cây trồng và các loài thực vật luôn luôn phải chống chịu trước các điều kiện môi trường bất lợi, làm giảm năng suất và khiến nông dân thiệt hại hàng tỷ đôla mỗi năm. Thực vật dùng các tín hiệu đặc biệt, gọi là hoócmôn stress để nhận biết những thời điểm khó khăn và thích ứng với các điều kiện căng thẳng để tồn tại.

Trong số nhiều các hoócmôn stress thì axit abscisic (ABA) được tạo ra tự nhiên ở thực vật. Ba mươi năm qua, nó được coi là hóocmôn chính giúp thực vật chống chịu các điều kiện khô hạn. Khi bị stress, thực vật tăng nồng độ ABA để giúp chúng tồn tại trong điều kiện khô hạn qua một quá trình chưa được tìm hiểu đầy đủ. Ý kiến phản đối cho rằng đây là hóa chất nội sinh ở thực vật được các nhà khoa học sử dụng để tạo ra các cây trồng mới chịu hạn.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã dự tính phun trực tiếp ABA lên cây trồng nhằm tăng cường bảo vệ chúng trong các thời điểm stress. Nhưng ABA có chi phí cao, phân tử phức tạp và nhạy với ánh sáng nên chưa từng được sử dụng trong nông nghiệp.

Hiện nay, nghiên cứu mới từ phòng thí nghiệm của Sean Cutler, phó giáo sư về sinh học tế bào thực vật thuộc Khoa Thực vật học, trường Đại học California, Riverside (UC Riverside), đã gợi ý khả năng phun các hóa chất tổng hợp nhân tạo vào thực vật để tăng khả năng chịu đựng stress trong thời gian hạn hán và nâng cao năng suất.

Sử dụng phương pháp gọi là phương pháp di truyền học kết hợp hóa chất do các nhà nghiên cứu ở UC Riverside tiên phong thực hiện trong nghiên cứu sinh học thực vật, Cutler đã nhận dạng pyrabactin là một hóa chất tổng hợp khởi động quá trình truyền tín hiệu ABA ở Arabidopsis, là một loài cây nhỏ có hoa được sử dụng rộng rãi làm sinh vật mẫu trong các phòng thí nghiệm. Sau đó, sử dụng pyrabactin để ‘triệt tiêu’ cơ quan thụ cảm ABA – một vấn đề gây nhiều tranh cãi trong giới khoa học.

Cơ quan thụ cảm này là một phân tử prôtêin trong tế bào, là đối tượng để các phân tử truyền tín hiệu di động gắn vào. Thường thì ở giai đoạn đầu của quá trình truyền tín hiệu, phân tử prôtêin này hoạt động với vai trò sắp xếp trật tự của các nhóm phân tử gắn phía sau, sau đó đưa ra các quyết định cụ thể trong tế bào. Các nhà khoa học cũng đã thử giải quyết vấn đề về cơ quan thụ cảm ABA trong hơn 20 năm và tuyên bố vấn đề này không dễ được giới khoa học chấp nhận.

Nhóm nghiên cứu đã sàng lọc hàng nghìn hóa chất để tìm ra một loại giả ABA. Nhóm phát hiện thấy pyrabactin hoạt hóa một số cơ quan thụ cảm ABA ở các loài thực vật và thể hiện vai trò giả ABA đạt nhất. Hơn nữa, khác với ABA, pyrabactin ổn định và dễ tổng hợp. Vì vậy, đây được đề xuất là chiến lược hiệu quả nhất về cải thiện khả năng tồn tại của thực vật trong điều kiện ít nước, mang lại lợi ích cho nông dân ở các vùng khô hạn trên toàn thế giới.

Cách tiếp cận di truyền học kết hợp hóa chất của Culter có thể sử dụng để vượt qua những hạn chế làm chậm quá trình phân tích gen truyền thống. Gần đây, Liên Hợp Quốc kêu gọi ‘cuộc cách mạng xanh dương’ (blue revolution’), giống như nước trong cuộc cách mạng xanh lục (green revolution) – về cải thiện quản lý và chia sẻ nguồn nước. Chúng ta có thể chứng minh rằng các hóa chất dùng để điều khiển các phản ứng với stress ở cây trồng chính là những ‘người lính’ trong cuộc cách mạng xanh da trời. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là tạo ra những người lính hóa học tốt nhất.

Một số phòng thí nghiệm về ABA đã thử nghiệm cơ quan thụ cảm ABA do nhóm của Cutler xác định và đánh giá những kết quả. Sắp tới, Cutler và cộng sự Brian Volkman thuộc trường Đại học Y Wisconsin sẽ tìm hiểu cấu trúc của ABA khi bao quanh cơ quan thụ cảm và sử dụng thông tin này để chế tạo ra các hóa chất mới khởi động quá trình truyền tín hiệu ABA và ảnh hưởng của các cơ quan thụ cảm đến sinh lý thực vật.

NACESTI

popup-image
+
Gọi lại
Hóa chất tổng hợp – giải pháp cho cây trồng chống hạ…

    Báo giá mới nhất?