Cách mới để tăng năng suất cây trồng lên 100%

Các nhà khoa học đã tìm ra một tập hợp các biến thể gene thúc đẩy khả năng ra trái ở cây cà chua lên 100%. Các thiết lập gene này sẽ cho phép tối đa hóa năng suất trong cà chua và các loài thực vật có hoa khác như đậu nành.

 

Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Cold Spring Harbor (CSHL) đã công bố một cách mới để làm tăng đáng kể năng suất cây trồng. Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Zachary Lippman dẫn đầu phối hợp với các đồng nghiệp của Israel, đã phát hiện ra một tập hợp các biến thể gene có thể đẩy mạnh sản xuất quả ở cây cà chua lên 100%.

"Theo truyền thống, giống cây trồng dựa vào biến đổi tự nhiên trong gene thực vật để tăng năng suất, nhưng mức tăng sản lượng đã được ấn định", Lippman ghi nhận. "Có một nhu cầu tìm cách thức mới ngay lập tức để cho giống cây trồng sản xuất nhiều lương thực hơn."

Trên toàn thế giới có hơn 842 triệu người không nhận được dinh dưỡng đầy đủ. Chi phí thức ăn dự kiến sẽ tăng và nạn đói có thể trở nên phổ biến hơn khi dân số toàn cầu tăng hơn 9 tỉ người vào năm 2050.

Giáo sư Lippman giải thích, " Để tăng năng suất cây trồng, chúng tôi muốn cây sản xuất càng nhiều hoa quả càng tốt, nhưng điều này đòi hỏi nhiều năng lượng, thứ được sản xuất trong lá".

Trong cây cà chua và tất cả các cây ra hoa khác, sự cân bằng giữa tăng trưởng và hoa được điều khiển bởi một cặp hormone đối lập, gọi là florigen và anti-florigen. Nghiên cứu trước của Lippman và các đồng nghiệp tại Israel cho thấy sự đột biến trong florigen có thể thay đổi sự cân bằng giữa tăng trưởng và hoa, và làm tăng năng suất. Điều này cho thấy sự cân bằng giữa florigen và anti-florigen có thể chưa được tối ưu trong cây cà chua, mặc dù đã trải qua hàng thế kỷ chọn giống.

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Genetics, nhóm nghiên cứu của Lippman xác định một loạt các đột biến gene mới cho phép điều chỉnh sự cân bằng giữa florigen và anti-florigen. Điều này tối đa hóa sản lượng trái cây mà không tăng năng lượng cần thiết từ lá để hỗ trợ phát triển quả. "Chúng tôi pha trộn và tạo ra các bộ đột biến phù hợp" ông Lippman giải thích.  Lợi ích mang tính đột phá của bộ đột biến, theo ông  Lippman, là nó cho phép người nông dân tùy chỉnh biến thể di truyền cho từng loại giống và điều kiện phát triển cụ thể. Ví dụ cho cà chua tươi, cà chua dùng để chế biến nước sốt cà chua và các sản phẩm đóng hộp khác thì sẽ có bộ đột biến khác nhau.

Những kết quả này có thể sẽ được áp dụng rộng rãi cho các loại cây trồng có hoa khác như cây hạt cải dầu,  hướng dương và đậu nành.