Phát hiện gen có thể giúp thu hoạch rau diếp trong thời tiết nóng

Khám phá cơ chế gen ức chế sự nảy mầm liên quan đến thời tiết nóng trong hạt rau diếp có thể ngày càng quan trọng khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên (Ảnh: Đại học California – Davis)

Hầu hết các giống rau diếp ra hoa vào mùa xuân hoặc đầu mùa hè và sau đó tạo hạt – một đặc điểm mà rất có thể liên quan đến nguồn gốc của chúng trong vùng Địa Trung Hải, như California, đặc trưng với mùa hè khô. Các nhà khoa học đã quan sát thấy trong nhiều năm qua là một cơ chế ngủ được xây dựng dường như để ngăn chặn sự nảy mầm của hạt rau diếp dưới các điều kiện quá nóng và khô để duy trì tăng trưởng. Trong khi sự ức chế tự nhiên này hoạt động tốt trong môi trường hoang dại, nó là một trở ngại cho sản xuất rau diếp thương mại.

Trong các ngành công nghiệp rau diếp California và Arizona, hạt giống rau diếp được trồng ở đâu đó mỗi ngày trong năm – thậm chí trong tháng 9 tại thung lũng Imperial California và gần Yuma, Arizona, nơi nhiệt độ thường xuyên đạt đến 110 độ.

Để hạt giống bắt đầu nảy mầm cho vụ mùa đông ở những vùng khí hậu nóng, người trồng rau đã chuyển sang làm mát đất bằng việc tưới phun hoặc ngâm hạt giống ở nhiệt độ lạnh và làm khô chúng trước khi trồng – phương pháp rất tốn kém và không phải lúc nào cũng thành công.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang nghiên cứu bản chất di truyền rau diếp để hiểu rõ hơn về cơ chế kiểm soát sự nảy mầm hạt liên quan đến nhiệt độ. Họ đã xác định một vùng của nhiễm sắc thể số 6 trong một tổ tiên hoang dại của các giống rau diếp thương mại cho phép hạt giống nảy mầm trong nhiệt độ ấm. Khi mà vùng nhiễm sắc thể này được đưa vào giống xà lách trồng, những giống này đạt được khả năng nảy mầm trong nhiệt độ ấm.

Nghiên cứu lập bản đồ di truyền sâu hơn tập trung vào một gen chuyên biệt kiểm soát sự sản xuất một hoóc môn thực vật có tên là axit abscisic – có vai trò ức chế sự nảy mầm. Các gen mới được xác định “mở” trong hầu hết các hạt rau diếp khi hạt tiếp xúc với độ ẩm ở nhiệt độ ấm, làm tăng sản xuất axit abscisic. Tuy nhiên, trong các tổ tiên hoang dại mà các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu, gen này không mở ở nhiệt độ cao. Kết quả là, axit abscisic không được sản xuất và hạt vẫn có thể nảy mầm. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng họ có thể hoặc là làm “im lặng” hoặc gây đột biến gen ức chế nảy mầm trong các giống xà lách trồng, vì thế cho phép những giống nảy mầm và phát triển ngay cả ở nhiệt độ cao.