Tạo căng thẳng cho khoai tây chống chịu với khí hậu tốt hơn
Nhiệt độ cao, hạn hán và lũ lụt - toàn bộ thiên nhiên đang chịu áp lực và khoai tây cũng không ngoại lệ. Là một loại lương thực chính, người ta đặc biệt quan tâm đến việc tạo ra khoai tây thích ứng với thực tế khí hậu mới. Là một phần của dự án ADAPT kéo dài bốn năm của EU, một nhóm quốc tế do Đại học Vienna đứng đầu và có sự tham gia của Đại học Bonn hiện đã nghiên cứu cách thực hiện điều này.
Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc xác định các tính trạng cụ thể và phản ứng phân tử có thể rất quan trọng đối với việc trồng khoai tây trong tương lai. Những phát hiện mới nhất này sẽ được đưa vào thực tế trong một dự án tiếp theo.
Khoai tây là một trong những cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới. Một mối đe dọa lớn chắc chắn đối với năng suất củ và chất lượng cao của loại thực phẩm cơ bản này trong tương lai là mức độ dễ bị ảnh hưởng của nhiệt độ cao và hạn hán - hai hiện tượng mà biến đổi khí hậu đang gây ra ngày càng thường xuyên, cùng nhau hoặc liên tiếp.
Thời tiết nóng và hạn hán thường xảy ra sau lũ lụt cục bộ do mưa lớn, có thể phá hủy toàn bộ vụ thu hoạch trong vòng vài ngày. Tuy nhiên, cho đến gần đây, người ta vẫn biết rất ít về cách khoai tây phản ứng với những căng thẳng này.
Sau bốn năm nghiên cứu chuyên sâu, một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Vienna đứng đầu hiện đã cung cấp một số hiểu biết cơ bản quan trọng về cách cây này có thể ứng phó với biến đổi khí hậu. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra một số phát hiện có giá trị về cách cây khoai tây phản ứng với thời tiết nóng và khô cũng như tình trạng ngập úng bởi các cánh đồng bị ngập lụt.
Họ đã lấy mẫu từ cây khoai tây trong các giai đoạn sinh trưởng quan trọng của chúng và thực hiện việc đo đếm để nghiên cứu các tính trạng cụ thể và các phản ứng thích nghi ở cấp độ phân tử mà giúp canh tác các giống khoai tây thích nghi tốt hơn trong tương lai.
Trong các thí nghiệm ngoài đồng, bao gồm một khu vực từ Tây Ban Nha và Serbia đến Áo và Hà Lan và liên quan đến khoảng 50 giống được trồng trong nhiều điều kiện khí hậu khác nhau, nhóm nghiên cứu đã xác định được một số khác biệt đáng kể về tính ổn định năng suất của từng giống.
Mặc dù nhiều giống thường cho năng suất cao hơn trong điều kiện lý tưởng, nhưng điều kiện căng thẳng cực độ mà chúng ta đã thấy trong những năm gần đây cho thấy các giống năng suất có xu hướng thấp hơn một chút lại tỏ ra đặc biệt ổn định về mặt năng suất dưới điều kiện căng thẳng. Câu hỏi hiện cần được trả lời là điều gì khiến các giống này có khả năng thích ứng tốt hơn nhiều trong điều kiện hạn hán và nhiệt độ khắc nghiệt.
Để đạt được mục đích này, các đánh giá ngoài đồng đã được bổ sung bằng các thí nghiệm được tiến hành trong nhà kính và trong phòng thí nghiệm, nơi các điều kiện căng thẳng có thể được điều chỉnh chính xác và các phản ứng với căng thẳng có thể được quan sát ở cấp độ tế bào - tức là “sự sống”.
Ví dụ, tại Đại học Bonn, nhóm làm việc do Giáo sư Ute Vothknecht từ Viện Thực vật học Tế bào và Phân tử đứng đầu đã làm việc với các đồng nghiệp từ Đại học Durham và Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg để phát triển các giống khoai tây có khả năng truyền tin thứ cấp như canxi để phân tích. Đây là chìa khóa để chuyển đổi những thay đổi được nhận thức trong điều kiện môi trường thành phản ứng của tế bào.
Các thí nghiệm cho phép nhóm ADAPT theo dõi những thay đổi về chuyển hóa dựa trên các kiểu biểu hiện gen, hormone hoặc chất chuyển hóa và xác định các dấu hiệu căng thẳng cụ thể. Các nhà nghiên cứu đã đặt ra một số nền tảng có giá trị để phát triển các chỉ thị (markers) cho cách trồng khoai tây trong tương lai.
Dự án ADAPT của EU đã tập hợp chuyên môn bổ sung cho nhau của 10 viện nghiên cứu khoa học hàng đầu, bốn người trồng khoai tây, một nhà phát triển công nghệ sàng lọc, một cơ quan và một liên minh phi lợi nhuận của EU để nghiên cứu các cơ chế hỗ trợ khả năng thích ứng nhiều loại căng thẳng của khoai tây.
“Chính sự kết hợp này đã giúp chúng tôi giải quyết những thách thức phức tạp này ở cấp độ cao như vậy và dựa trên nhu cầu của cộng đồng và các bên liên quan khác nhau”, Tiến sỹ Markus Teige, nhà sinh học tế bào tại Đại học Vienna, người đứng đầu dự án, giải thích về cách tiếp cận của nhóm. “Tôi tin rằng đây là con đường đúng đắn để nghiên cứu trong tương lai về các loại cây trồng có khả năng chống chịu với khí hậu tốt hơn và đây là con đường nên được thực hiện trong các dự án tiếp theo”.
Nguyễn Tiến Hải theo Phys.org
.png "Tuần tin khoa học 914 (21-27/10/2024)")
.png "Tuần tin khoa học 919 (03-08/12/2024)")