Phát hiện các phản ứng của bộ gen với đạm và nước tác động đến sự phát triển của cây trồng

"Thay đổi về liều lượng dinh dưỡng có tác động mạnh đến biểu hiện gen và sự phát triển của thực vật", Joseph Swift, nghiên cứu viên tiến sĩ tại Khoa Sinh học của Đại học New York và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. "Vấn đề là liệu các sinh vật có phản ứng gì với sự biến đổi về lượng dinh dưỡng tuyệt đối so với nồng độ của nó trong nước hay không? Câu hỏi này đặc biệt quan trọng, vì làm khô đất có thể thay đổi nồng độ dinh dưỡng mà không thay đổi khối lượng tuyệt đối của nó.".

Do các chất dinh dưỡng thực vật hấp thụ từ đất luôn hòa tan trong nước, các nghiên cứu trước đây không thể xác định liệu sinh vật có nhận diện được tổng lượng chất dinh dưỡng có sẵn hay tỉ lệ hòa tan của nó trong nước.

Trong nghiên cứu của Nature Communications, các nhà khoa học, làm việc tại Trung tâm Sinh học hệ thống và gen của NYU, đã thí nghiệm sử dụng cây lúa giống với một ma trận tương quan theo lượng đạm và nước để phân tích các tác động của nước và đạm đến sự tăng trưởng của lúa. Thông qua tính toán, phân tích các phản ứng của hơn 50.000 gen trong bộ gen của cây lúa, nhóm nghiên cứu thấy rằng, trong khi một số gen phản ứng riêng với đạm hoặc nước, thì còn những loại khác lại phản ứng với sự kết hợp của cả hai yếu tố này.

Để  điều tra thực nghiệm về những phát hiện trong phòng thí nghiệm này có ảnh hưởng như thế nào đến sản xuất lúa thực tế, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế (ở Philippines) để thử nghiệm trên ruộng lúa trong hai mùa trồng. Tại đây, họ phát hiện rằng các gen phản ứng với cả đạm và nước có liên quan chặt chẽ đến sản lượng hạt được tạo ra.

"Những gen này có thể giúp phát triển các loại cây trồng không chỉ cần ít chất dinh dưỡng, mà còn ít nước hơn, để phát triển", Gloria Coruzzi, giáo sư tại Trung tâm Sinh học hệ thống và gen của NYU và tác giả chính của nghiên cứu, nói. "Điều này cho phép trồng cây tạo ra năng suất cao ở nhiều khu vực đất quá khô hoặc nghèo dinh dưỡng trên thế giới. Đây là điều đặc biệt quan trọng, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và toàn cầu đang nóng lên".