Công cụ mới cho phép con người “nói chuyện” với thực vật và giúp chúng thích nghi với sâu bệnh, thời tiết khắc nghiệt

Các thí nghiệm ban đầu trong phòng thí nghiệm với thuốc lá, đã chứng minh cơ chế bảo vệ tự nhiên của thực vật (phản ứng miễn dịch) được kích hoạt bằng cách sử dụng ánh sáng làm chất kích thích (chất truyền tin). Nhờ vậy, các nhà nghiên cứu phát triển được các công cụ cho phép con người và thực vật giao tiếp với nhau.

Trong cuộc sống hàng ngày, ánh sáng được sử dụng làm tín hiệu liên lạc như đèn giao thông, vạch qua đường cho người đi bộ. TS. Alexander Jones, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Nếu chúng ta có thể cảnh báo thực vật về những đợt bùng phát dịch bệnh hoặc sâu bệnh sắp xảy ra, thì thực vật sẽ kích hoạt cơ chế bảo vệ tự nhiên để ngăn chặn thiệt hại trên diện rộng. Chúng tôi cũng có thể thông báo cho thực vật về các hiện tượng thời tiết cực đoan sắp diễn ra như đợt nắng nóng hoặc hạn hán, cho phép chúng điều chỉnh mô hình tăng trưởng hoặc tiết kiệm nước. Điều này sẽ dẫn tới các phương pháp canh tác hiệu quả và bền vững hơn, đồng thời giảm nhu cầu sử dụng hóa chất”.

Trước đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã chế tạo được một loạt cảm biến sinh học – thiết bị đo phản ứng sinh học hoặc hóa học – sử dụng ánh sáng huỳnh quang để truyền đạt trực quan trong thời gian thực những gì đang xảy ra ở cấp độ tế bào của thực vật. Các cảm biến sinh học này tiết lộ cách thực vật phản ứng với áp lực môi trường – thực vật giao tiếp với con người.

Nghiên cứu mới mô tả một công cụ có tên Highlighter, sử dụng các điều kiện ánh sáng nhất định để kích hoạt một gen cụ thể ở thực vật, chẳng hạn như kích hoạt cơ chế bảo vệ của chúng – con người nói chuyện với thực vật. Bo Larsen, người đã chế tạo ra Highlighter khi còn làm việc tại SLCU, đã đưa các nhà khoa học tiến bước gần hơn đến mục tiêu nói chuyện với thực vật bằng cách chế tạo một hệ thống biểu hiện gen điều khiển bằng ánh sáng (hệ thống quang di truyền) được thiết kế riêng cho thực vật. Quang di truyền là kỹ thuật khoa học sử dụng ánh sáng để kích hoạt hoặc hủy kích hoạt một quy trình cụ thể.

Theo nghiên cứu, khi triển khai áp dụng ở thực vật, công cụ Highlighter sử dụng tín hiệu ánh sáng xâm lấn tối thiểu để kích hoạt và vô hiệu hóa. TS. Jones cho rằng: “Highlighter là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các công cụ quang di truyền ở thực vật và khả năng kiểm soát gen với độ phân giải cao có thể được áp dụng để nghiên cứu nhiều câu hỏi cơ bản về sinh học thực vật. Ví dụ, trong tương lai, chúng tôi có thể sử dụng một điều kiện ánh sáng để kích hoạt phản ứng miễn dịch, sau đó sử dụng một điều kiện ánh sáng khác để xác định thời gian chính xác cho một đặc điểm cụ thể như ra hoa hoặc chín trái”.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Plos Biology.

Theo: vista.gov.vn