Phương pháp biến đổi gene mới giúp cây trồng mất nước ít hơn 25%

Các nhà khoa học Mỹ đã nghiên cứu ra một phương pháp biến đổi gene đơn giản giúp cây trồng bị mất nước ít hơn 25% so với thông thường, nhờ vậy nông dân có thể phân bổ nguồn nước tốt hơn trong những đợt hạn hán, và sử dụng hiệu quả nguồn nước ngọt trên thế giới.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế thuộc đại học Illinois (Mỹ) đã phát hiện ra một loại protein có tên gọi Photosystem II Subunit S (PsbS), có tác động đến hoạt động trao đổi khí và nước giữa cây trồng và môi trường. Tăng cường lượng protein PsbS này trong cây có thể giảm lượng nước thoát ra qua lá, nhờ đó cây bị mất ít nước hơn.

PsbS có ảnh hưởng tới các tín hiệu đóng mở của lỗ khí dưới tác động của ánh sáng.

Cây thoát nước thông qua các lỗ khí trên lá, các lỗ khí này có vai trò lấy khí CO₂ phục vụ quá trình quang hợp. Vì vậy, cân bằng giữa lượng nước thoát ra và lượng CO₂ lấy vào giúp cây trồng sử dụng nước hiệu quả hơn.

PsbS là một loại protein có khả năng làm cây giữ nước tốt hơn, nhưng vẫn không giảm lượng CO₂ nạp vào. Trong các thí nghiệm với cây thuốc lá, những cây có PsbS nhiều hơn thì bị mất nước ít hơn so với các cây bình thường, trong khi vẫn duy trì sản lượng không đổi.

Các nhà khoa học cho biết PsbS có ảnh hưởng tới các tín hiệu đóng mở của lỗ khí dưới tác động của ánh sáng. Đó là do PsbS gây ra một chuỗi các phản ứng dẫn tới các lỗ khí mở hẹp hơn trong quá trình quang hợp, nhờ vậy cây thoát ra ít nước hơn.

Stephen Long, giám đốc dự án nghiên cứu này, cho biết: “Quá trình tiến hóa đã không theo kịp với tốc độ thay đổi quá nhanh của môi trường, vì vậy khoa học phải nhúng tay vào”. Phương pháp biến đổi gene PsbS sẽ giúp phân bổ nguồn nước tốt hơn trong suốt mùa vụ, và giúp cây trồng có năng suất tốt hơn trong những đợt khô hạn.

Các nhà khoa học cho rằng phương pháp này có thể áp dụng cho nhiều loài cây trồng khác nhau.

Kết quả nghiên cứu này có ý nghĩa to lớn, trong bối cảnh hạn hán đã trở thành một vấn đề toàn cầu, và có tới 90% lượng nước sạch trên thế giới được dùng cho nông nghiệp.

Trong khi đó, sự biến đổi gene liên quan đến PsbS vẫn không làm giảm bớt nhu cầu khí CO₂ – tỷ lệ khí này trong khí quyển đã tăng lên 25% trong vòng một thập kỷ vừa qua.

Vì PsbS khá phổ biến trong các loại cây xanh, các nhà khoa học cho rằng phương pháp này có thể áp dụng cho nhiều loài cây trồng khác nhau, để đảm bảo năng suất trong điều kiện khô hạn. Từ đó tăng khả năng cung cấp thực phẩm cho dân số thế giới đang ngày một gia tăng.