Các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện gen giúp thúc đẩy năng suất ngũ cốc

Theo kết quả một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science ngày 22/7, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện một loại gen đặc biệt có trong một số cây trồng như lúa và lúa mì, có thể cải thiện hiệu quả khả năng quang hợp và sử dụng nitơ, đồng thời tăng đáng kể năng suất ngũ cốc. 

Các nhà khoa học tin rằng phát hiện này có thể cung cấp một giải pháp tiềm năng để tăng năng suất nông nghiệp và sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên, cũng như đóng góp cho an ninh lương thực của nhân loại.

Nghiên cứu trên do một nhóm các nhà khoa học làm việc tại Viện Khoa học Cây trồng thuộc Học viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS) thực hiện.

Ông Zhou Wenbin, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết, năng suất cây trồng đã tăng đáng kể kể từ thập niên 60 của thế kỷ trước thông qua việc lai tạo các giống mới và cải tiến công nghệ trồng trọt và quản lý. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, năng suất cây trồng trên một đơn vị diện tích tăng chậm lại. Ông nhấn mạnh: "Chúng ta cần tìm ra những phương pháp mới để phối hợp cải thiện hơn nữa năng suất cây trồng và hiệu quả hấp thụ khí nitơ".

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng ngô có năng suất cao hơn nhiều so với lúa và lúa mì chủ yếu là do các cách thức quang hợp khác nhau của chúng. Họ đã nghiên cứu 118 yếu tố phiên mã liên quan sự quang hợp ở ngô và phân tích các gen liên quan ở lúa với trình tự tương tự. Cuối cùng, các nhà khoa học đã xác định được OsDREB1C - một loại gen quan trọng, đáp ứng cả hai điều kiện ánh sáng và nitơ thấp, và từ đó phát hiện ra rằng gen này điều phối cả quá trình quang hợp và hấp thụ nitơ.

Các nhà nghiên cứu đã tăng cường sự biểu hiện của gen OsDREB1C ở hai giống lúa thông qua công nghệ kỹ thuật di truyền. Họ đã tiến hành thử nghiệm trên thực địa tại 3 địa điểm khác nhau ở Bắc Kinh, Hàng Châu và Tam Á (thuộc 3 khu vực miền Bắc, miền Đông và miền Nam Trung Quốc, và có các điều kiện môi trường rất khác nhau) trong khoảng thời gian từ năm 2018 đến năm 2022. Kết quả cho thấy năng suất của hai giống lúa này đã tăng lên hơn 30%. Thời gian sinh trưởng của chúng cũng rút ngắn lại.

Trong thử nghiệm trên một giống lúa mì, các nhà khoa học phát hiện rằng gen OsDREB1C có thể tăng năng suất hơn 17% và rút ngắn thời gian sinh trưởng từ 3-6 ngày. Điều này cho thấy gen OsDREB1C có khả năng tăng năng suất và rút ngắn thời gian sinh trưởng của các loại cây trồng khác nhau.

Theo chuyên gia Wan Jianmin làm việc tại Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, nghiên cứu trên đã tìm ra một loại gen có giá trị tiềm năng để cải thiện giống cây trồng. Trong khi đó, chuyên gia Yang Weicai thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) đánh giá phát hiện này có giá trị khoa học lớn, mang lại triển vọng ứng dụng quan trọng, tận dụng một nguồn gen quan trọng để trồng các giống cây có năng suất cao hơn, hiệu quả hấp thu nitơ cao hơn và có thể thu hoạch sớm hơn.