Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Hãy tưởng tượng việc có thể trồng các loại cây có thể hấp thụ nhiều CO₂ hơn từ bầu khí quyển của Trái đất và từ đó giúp giải quyết các vấn đề khí hậu của thế giới. Con người đã chọn lọc, lai tạo và tối ưu hóa thực vật để tăng sản lượng lương thực và đảm bảo sự tồn tại của chúng ta trong hàng nghìn năm.

Chức năng cơ bản và quan trọng nhất của sự sống trên Trái đất là quang hợp nhưng cho đến nay vẫn chưa có mối liên quan đến việc chọn lọc hoặc nhân giống cây trồng, thời đại mà khí thải nhà kính từ các hoạt động của con người đe dọa hành tinh của chúng ta. Với những công nghệ mới, các nhà khoa học trên khắp thế giới hiện đang tìm hiểu các quá trình bên trong của thực vật thúc đẩy quá trình quang hợp.

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học PNAS, các nhà nghiên cứu từ Khoa Thực vật và Môi trường của Đại học Copenhagen vừa phát hiện ra rằng một nhóm protein trong tế bào lá thực vật, được gọi là CURT1, đóng một vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp hơn người ta từng nghĩ.

Phó giáo sư Mathias Pribil, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Chúng tôi đã phát hiện ra rằng protein CURT1 kiểm soát sự phát triển của lá xanh từ giai đoạn hạt của cây”. Protein CURT1 trước đây được cho là đóng một vai trò khiêm tốn hơn và chỉ hiện diện trong các lá đã phát triển đầy đủ. Nhưng bằng cách sử dụng kỹ thuật hình ảnh hiện đại (thiết bị chụp ảnh và máy tính), các nhà nghiên cứu đã phóng to 30.000 lần về sự phát triển của một loạt cây Arabidopsis thử nghiệm qua nghiên cứu thực vật ở cấp độ phân tử. Các nhà nghiên cứu có thể thấy rằng protein CURT1 đã có mặt từ những giai đoạn đầu tiên trong cuộc sống của cây.

"Trồi lên khỏi đất là một thời điểm quan trọng đối với thực vật, vì nó bị ánh sáng mặt trời chiếu vào và cần nhanh chóng quang hợp để tồn tại. Ở đây chúng ta có thể thấy rằng các protein CURT1 điều phối các quá trình thiết lập quá trình quang hợp chuyển động và cho phép thực vật tồn tại”, Mathias Pribil giải thích.

Quang hợp diễn ra trong lục lạp, cơ quan hình elip dài 0,005 mm ở tế bào thực vật là một loại cơ quan nằm trong tế bào của lá thực vật. Trong mỗi lục lạp, một màng chứa protein và các chức năng khác giúp quá trình quang hợp có thể thực hiện được. "Các protein CURT1 kiểm soát hình dạng của màng này, giúp các protein khác trong tế bào thực vật dễ dàng di chuyển và thực hiện các nhiệm vụ quan trọng xung quanh quá trình quang hợp, tùy thuộc vào sự thay đổi của môi trường xung quanh thực vật. Điều này có thể là để sửa chữa các phức hợp protein thu ánh sáng khi ánh sáng mặt trời có cường độ mạnh hoặc làm tăng khả năng thu năng lượng ánh sáng của lục lạp khi ánh sáng mặt trời yếu”, Pribil giải thích.

Phát hiện mới cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về phản ứng sinh hóa quan trọng nhất của Trái đất. Thật vậy, nếu không có thực vật, cả động vật và con người sẽ không tồn tại trên hành tinh của chúng ta. Cho đến nay, kết quả chỉ áp dụng cho cây Arabidopsis, nhưng Pribil "rất ngạc nhiên" nếu tầm quan trọng của protein CURT1 đối với quá trình quang hợp cũng không mở rộng sang các cây khác.

“Đây là một bước quan trọng trên con đường tìm hiểu tất cả các thành phần điều khiển quang hợp. Câu hỏi đặt ra là liệu chúng ta có thể sử dụng kiến thức mới này để cải thiện phức hợp protein CURT1 trong thực vật nói chung, nhằm tối ưu hóa quá trình quang hợp hay không”; “Phần lớn nghiên cứu của chúng tôi xoay quanh việc làm cho quá trình quang hợp hiệu quả hơn để thực vật có thể hấp thụ nhiều CO₂ hơn. Giống như việc chúng tôi đã chọn và lai tạo những loại cây trồng tốt nhất trong suốt lịch sử ngành nông nghiệp, giờ đây chính là việc giúp thiên nhiên trở thành nơi hấp thụ CO₂ tốt nhất có thể”, Mathias Pribil nói.