Phát hiện ra một gien giúp lai tạo các giống cây trồng thích nghi với biến đổi khí hậu

Nghiên cứu này được bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước đã được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học. Steve Strauss, đồng tác giả của nghiên cứu và là giáo sư về công nghệ sinh học rừng tại Đại học bang Oregon cho biết: “Trước đây, các nhà khoa học chưa thể phân lập được gien kiểm soát thời gian nghỉ của chồi cây ở các loài thực vật hoang dã. Đây là lần đầu tiên một gien loại này đã được xác định”.
Các mô hình khí hậu cho thấy sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa ở nhiều nơi trên thế giới có thể tác động mạnh mẽ đến sự sinh trưởng của cây trồng trong tương lai. Các chuyên gia cho rằng một số loài cây có thể không có khả năng đối phó với những thay đổi nhanh của khí hậu. Kết quả là các khu rừng có thể suy giảm, các loài cây có thể biến mất khỏi các môi trường sống quen thuộc và một số loài thậm chí có thể bị tuyệt chủng.

Gien kiểm soát quá trình đâm chồi nảy lộc ở cây được gọi là gien EBB1. Gien này sẽ giúp các nhà khoa học nâng cao khả năng thích ứng của cây trồng trong tương lai. Yordan Yordanov và Victor Busov tại Trường Đại học Michigan đã phối hợp với Cathleen Ma và Strauss tại bang Oregon theo dõi các chức năng của gien EBB1 trong chồi và các mô thực vật khác trong việc sản sinh ra các chồi xanh đầu tiên của mùa xuân. Họ đã lai tạo các cây biến đổi gien có nhiều gien EBB1. Các cây này có quá trình đâm chồi nảy lộc sớm hơn so với các cây trồng khác. Sự xuất hiện của EBB1 trong lớp tế bào cụ thể cho phép kích hoạt sự tăng trưởng trong các tế bào phát triển thành chồi và lá và tái nhập vào giai đoạn tăng trưởng tích cực của cây.

Nghiên cứu bắt đầu khi Strauss nhận thấy cây dương đâm chồi nảy lộc sớm hơn so với những cây khác trong một thử nghiệm được tiến hành tại bang Oregon. Vào một buổi sáng tháng Tư, ông nhận thấy rằng bốn cây giống được trồng thử nghiệm trên diện tích 2,5 mẫu Anh đã ra lá sớm ít nhất một tuần so với tất cả các loại cây khác. Họ nhận thấy rằng gien EBB1 mã hóa một loại protein giúp khởi động lại sự phân chia tế bào tại một bộ phận của cây được gọi là mô phân sinh tương tự như tế bào gốc ở động vật. EBB1 cũng đóng vai trò ức chế các gien ở cây chuẩn bị cho quá trình ngủ vào mùa thu và trong các quá trình khác như chu kỳ dinh dưỡng và tăng trưởng gốc vốn rất quan trọng cho sự sống còn của cây.

Nhìn chung, các nhà khoa học đã tìm thấy gần 1.000 gien khác của cây dương chịu tác động của EBB1. Kết quả của nghiên cứu này sẽ tạo cơ hội cho các nhà lai tạo giống cây trồng lai tạo ra các giống cây thích nghi với điều kiện khí hậu khắc nghiệt trong tương lai.