Những hiểu biết mới về di truyền mới có thể dẫn đến việc tạo ra cây bông chống chịu hạn
- Thứ năm - 15/08/2024 10:44
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Cây bông gắn bó chặt chẽ với cuộc sống hàng ngày của chúng ta, từ những chiếc áo phông mềm mại, quần jean thoải mái đến những bộ ga trải giường ấm áp. Đây là...
Cây bông gắn bó chặt chẽ với cuộc sống hàng ngày của chúng ta, từ những chiếc áo phông mềm mại, quần jean thoải mái đến những bộ ga trải giường ấm áp. Đây là loại sợi dệt có khả năng tái tạo hàng đầu trên thế giới và là xương sống của một ngành công nghiệp toàn cầu trị giá hàng tỷ đô la.
Khi biến đổi khí hậu gia tăng, những người trồng bông đang đối mặt với những thách thức ngày càng tăng từ hạn hán đến sự nóng lên của trái đất. Tuy nhiên, nghiên cứu mới mang đến hy vọng phát triển các giống bông chịu hạn tốt hơn, có thể duy trì năng suất cao ngay cả trong điều kiện thiếu nước.
Trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên Tạp chí Công nghệ Sinh học Thực vật, một nhóm nghiên cứu liên ngành đã kiểm tra cách thức mà các loại cây bông khác nhau đáp ứng với hạn hán ở mức độ di truyền. Họ đã trồng 22 giống bông vùng cao (Gossypium hirsutum L.) ở khu vực sa mạc thấp của Arizona, với một nửa số cây được đưa vào điều kiện hạn hán.
Bằng cách phân tích các gen và đặc điểm vật lý của cây, các nhà khoa học đã khám phá ra một số hiểu biết thú vị về cơ chế ứng phó với hạn hán của cây bông. Họ đã phát hiện hai gen điều hòa, GhHSFA6B-D và GhDREB2A-A, đóng vai trò quan trọng trong việc giúp cây bông quản lý tình trạng căng thẳng nước trong khi vẫn duy trì sản xuất sợi. Các gen này điều phối hoạt động của hàng trăm gen khác liên quan đến sự đáp ứng với hạn hán và phát triển sợi.
"Chúng tôi rất vui mừng khi phát hiện được mối liên hệ trực tiếp giữa khả năng chịu căng thẳng và duy trì sản lượng sợi," tiến sĩ Andrew Nelson, đồng tác giả và là trợ lý giáo sư tại Viện Boyce Thompson cho biết. "Có vẻ như theo thời gian, cây bông đã phát triển cơ chế điều hòa này để giúp chúng đối phó với điều kiện khô hạn trong khi vẫn sản xuất những sợi bông có giá trị kinh tế."
Một trong những phát hiện thú vị nhất liên quan đến một gen có tên là GhIPS1-A, sản xuất một enzyme quan trọng cho việc tổng hợp các hợp chất bảo vệ cây khỏi căng thẳng do hạn hán. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chỉ một bản sao của gen này, được di truyền từ tổ tiên cây bông ở châu Phi, đáp ứng với GhHSFA6B-D. Điều này gợi ý rằng khả năng đối phó hạn của cây bông có nguồn gốc từ rất lâu trước khi cây bông được thuần hóa.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã xác định được một biến dị di truyền nhỏ gần gen GhIPS1-A có vẻ như ảnh hưởng đến khả năng duy trì sản lượng của bông trong điều kiện thiếu nước. "Sự thay đổi một chữ cái DNA này có liên quan đến việc sản xuất sợi cao hơn ở những cây bông bị căng thẳng do hạn hán," tiến sĩ Duke Pauli, đồng tác giả và là giáo sư tại Đại học Arizona giải thích. "Những khác biệt di truyền nhỏ như vậy có thể là mục tiêu quý giá cho những nhà chọn giống đang tìm cách phát triển những giống bông chống chịu hạn tốt hơn."
Khi biến đổi khí hậu dẫn đến hạn hán thường xuyên và nghiêm trọng hơn ở nhiều vùng trồng bông, việc tìm ra các giống bông có thể phát triển tốt với lượng nước ít hơn là rất quan trọng. Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết có giá trị và mục tiêu di truyền định hướng cho những nỗ lực chọn giống đó.
Hơn nữa, nghiên cứu này còn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì các giống bông đa dạng. Phạm vi đáp ứng hạn hán được quan sát giữa 22 loại bông được kiểm tra cho thấy tầm quan trọng của đa dạng di truyền đối với việc thích nghi của cây trồng đối với các điều kiện thay đổi.
Trong tình hình thế giới đang phải đối mặt với các thách thức môi trường ngày càng tăng, việc hiểu cách các thực vật quan trọng nhất của chúng ta đáp ứng với căng thẳng ở mức độ phân tử trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nghiên cứu này nâng cao kiến thức khoa học của chúng và mở đường cho nền nông nghiệp bền vững và có khả năng khả năng chống chịu tốt hơn trước biến đổi khí hậu.
Nguồn: Sciencedaily.com
Khi biến đổi khí hậu gia tăng, những người trồng bông đang đối mặt với những thách thức ngày càng tăng từ hạn hán đến sự nóng lên của trái đất. Tuy nhiên, nghiên cứu mới mang đến hy vọng phát triển các giống bông chịu hạn tốt hơn, có thể duy trì năng suất cao ngay cả trong điều kiện thiếu nước.
Trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên Tạp chí Công nghệ Sinh học Thực vật, một nhóm nghiên cứu liên ngành đã kiểm tra cách thức mà các loại cây bông khác nhau đáp ứng với hạn hán ở mức độ di truyền. Họ đã trồng 22 giống bông vùng cao (Gossypium hirsutum L.) ở khu vực sa mạc thấp của Arizona, với một nửa số cây được đưa vào điều kiện hạn hán.
Bằng cách phân tích các gen và đặc điểm vật lý của cây, các nhà khoa học đã khám phá ra một số hiểu biết thú vị về cơ chế ứng phó với hạn hán của cây bông. Họ đã phát hiện hai gen điều hòa, GhHSFA6B-D và GhDREB2A-A, đóng vai trò quan trọng trong việc giúp cây bông quản lý tình trạng căng thẳng nước trong khi vẫn duy trì sản xuất sợi. Các gen này điều phối hoạt động của hàng trăm gen khác liên quan đến sự đáp ứng với hạn hán và phát triển sợi.
"Chúng tôi rất vui mừng khi phát hiện được mối liên hệ trực tiếp giữa khả năng chịu căng thẳng và duy trì sản lượng sợi," tiến sĩ Andrew Nelson, đồng tác giả và là trợ lý giáo sư tại Viện Boyce Thompson cho biết. "Có vẻ như theo thời gian, cây bông đã phát triển cơ chế điều hòa này để giúp chúng đối phó với điều kiện khô hạn trong khi vẫn sản xuất những sợi bông có giá trị kinh tế."
Một trong những phát hiện thú vị nhất liên quan đến một gen có tên là GhIPS1-A, sản xuất một enzyme quan trọng cho việc tổng hợp các hợp chất bảo vệ cây khỏi căng thẳng do hạn hán. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chỉ một bản sao của gen này, được di truyền từ tổ tiên cây bông ở châu Phi, đáp ứng với GhHSFA6B-D. Điều này gợi ý rằng khả năng đối phó hạn của cây bông có nguồn gốc từ rất lâu trước khi cây bông được thuần hóa.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã xác định được một biến dị di truyền nhỏ gần gen GhIPS1-A có vẻ như ảnh hưởng đến khả năng duy trì sản lượng của bông trong điều kiện thiếu nước. "Sự thay đổi một chữ cái DNA này có liên quan đến việc sản xuất sợi cao hơn ở những cây bông bị căng thẳng do hạn hán," tiến sĩ Duke Pauli, đồng tác giả và là giáo sư tại Đại học Arizona giải thích. "Những khác biệt di truyền nhỏ như vậy có thể là mục tiêu quý giá cho những nhà chọn giống đang tìm cách phát triển những giống bông chống chịu hạn tốt hơn."
Khi biến đổi khí hậu dẫn đến hạn hán thường xuyên và nghiêm trọng hơn ở nhiều vùng trồng bông, việc tìm ra các giống bông có thể phát triển tốt với lượng nước ít hơn là rất quan trọng. Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết có giá trị và mục tiêu di truyền định hướng cho những nỗ lực chọn giống đó.
Hơn nữa, nghiên cứu này còn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì các giống bông đa dạng. Phạm vi đáp ứng hạn hán được quan sát giữa 22 loại bông được kiểm tra cho thấy tầm quan trọng của đa dạng di truyền đối với việc thích nghi của cây trồng đối với các điều kiện thay đổi.
Trong tình hình thế giới đang phải đối mặt với các thách thức môi trường ngày càng tăng, việc hiểu cách các thực vật quan trọng nhất của chúng ta đáp ứng với căng thẳng ở mức độ phân tử trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Nghiên cứu này nâng cao kiến thức khoa học của chúng và mở đường cho nền nông nghiệp bền vững và có khả năng khả năng chống chịu tốt hơn trước biến đổi khí hậu.
Nguồn: Sciencedaily.com