Liên kết gen lúa cỏ và và lúa thuần để tăng nồng độ Carbon Dioxide

Đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh rằng ảnh hưởng của việc tăng nồng độ carbon dioxide trong khí quyển không chỉ bao gồm ảnh hưởng đến dòng gen giữa kiểu gen thuần có liên quan chặt chẽ với kiểu gen của cây lúa hoang, mà còn cho thấy dòng gen này không giống nhau. Khảo sát được tiến hành bởi các nhà nghiên cứu tại cơ quan Nghiên cứu nông nghiệp (ARS) – cơ quan nghiên cứu khoa học nông nghiệp chính của USDA.
Theo Edward B. Knipling – một nhà quản lý tại ARS, biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ đòi hỏi người nông dân phải xem xét lại chiến lược sản xuất để đáp ứng với thay đổi thời tiết và nhu cầu cây trồng. Những phát hiện mới này sẽ giúp các nhà lai tạo giống xây dựng và trình diễn các nghiên cứu về cách thức ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến phản ứng của cây trồng.
Lew Ziska – nhà sinh lý học thực vật của ARS là người dẫn dắt khảo sát này. Các cộng tác viên tham gia khảo sát gồm: David Gealy, Martha Tomecek, Aaron Jackson, và Howard Black. Ziska và Tomecek công tác tại Phòng thí nghiệm biến đổi toàn cầu và hệ thống cây trồng trực thuộc ARS và ở Beltsville, Md; những nhà khoa học khác đều công tác tại Trung tâm nghiên cứu lúa gạo quốc gia Dale Bumpers trực thuộc ARS ở Stuttgart, Ark.
Lúa cỏ thường được gọi là lúa đỏ cùng loài với lúa thuần và rất khó kiểm soát trong sản xuất. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu kéo dài 2 năm về tăng trưởng kết hợp và nghiên cứu thực địa để khảo chứng xem làm thế nào nồng độ carbon dioxide trong không khí có thể ảnh hưởng đến tăng trưởng của lúa cỏ và lúa thuần đồng thời theo dõi trao đổi của vật liệu di truyền giữa hai dòng này.
Nồng độ carbon dioxide trong vòng 24h tại các phòng được thiết lập ở mức 300, 400 và 600ppm. Những nồng độ này xấp xỉ nồng độ carbon dioxide trong khí quyển hiện tại trong khoảng thời gian cuối thế kỷ 19, nồng độ hiện tại, và nồng độ dự kiến vào cuối thế kỷ 21 tương ứng.
Khi trồng ở nồng độ carbon dioxide 400 ppm và ppm 600 ppm, cả hai dòng lúa đâm chồi, trổ bông và cao hơn so với cây được trồng ở nồng độ carbon dioxide là 300 ppm. Tuy nhiên, những thay đổi về chiều cao mà các nhà khoa học tin tưởng là một yếu tố quan trọng trong việc phân chia phấn hoa và do đó tác động đến dòng gen là rõ ràng hơn so với ở các giống lúa hoang.
Số lượng hoa của lúa hoang trồng trong nồng độ 600 ppm carbon dioxide đã tăng gấp đôi so với cây lúa trồng ở nồng độ 300 ppm – một sự gia tăng lớn hơn đáng kể so với tăng trổ hoa ở lúa thuần. Với nồng độ carbon dioxide lớn nhất, lúa hoang trổ bông trung bình sớm hơn tám ngày – một sự thay đổi giúp tăng cường khả năng chuyển giao phấn hoa giữa hai dòng lúa.
Các nhà nghiên cứu sau đó đã tiến hành phân tích gen cho thế hệ lai của hai giống lúa này. Kết quả của những thử nghiệm này cho thấy lúa thuần chỉ truyền một lượng nhỏ vật liệu di truyền sang dòng lúa cỏ lai của nó, ngay cả ở nồng độ carbon dioxide lớn nhất. Tuy nhiên, lúa cỏ chuyển đã một lượng vật liệu di truyền tương đối lớn cho dòng lúa thuần lai của nó, với sự khác biệt từ 0,22% nồng độ carbon dioxide của 300 ppm đến 0,71% ở nồng độ carbon dioxide của 600 ppm.
Việc chuyển giao vật liệu di truyền của dòng lúa cỏ hoang dại cho dòng lúa thuần đã khiến hạt giống được tạo ra mang những đặc tính của lúa cỏ mà có thể sẽ là những đặc tính không mong muốn có ở lúa thuần.

Kết quả từ nghiên cứu này được công bố trên tạp chí PLoS ONE:

http://www.ars.usda.gov/is/pr/2012/120523.htm.

Theo agbiotech.com.vn