Lưu trữ Blog

2/3/24

Cảm biến sử dụng cho việc xác định kiểu hình thực vật bậc cao

  Cảm biến sử dụng cho việc xác định kiểu hình thực vật bậc cao

Cảm biến dạng đeo được để theo dõi kiểu hình và môi trường của thực vật. Nguồn: Plant Phenomics.

 

Để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu ngày càng tăng, việc cải thiện năng suất cây trồng thông qua kiểu hình hiệu quả là điều bắt buộc. Kiểu hình dựa trên hình ảnh quang học đã tiến bộ rõ rệt trong việc nhân giống cây trồng và quản lý cây trồng, nhưng vẫn gặp phải những hạn chế về độ phân giải và độ chính xác không gian do cách tiếp cận không tiếp xúc của nó.

 

Cảm biến dạng có thể đeo được, sử dụng phép đo tiếp xúc, là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn để theo dõi tại chỗ các kiểu hình thực vật và môi trường xung quanh chúng. Bất chấp những thành tựu ban đầu trong việc theo dõi sự phát triển của thực vật và vi khí hậu, toàn bộ tiềm năng của cảm biến đeo được trong việc xác định kiểu hình thực vật phần lớn vẫn chưa được khám phá.

 

Vào tháng 7 năm 2023, Tạp chí Plant Phenomics đã xuất bản một bài viết với nhan đề: "Cảm biến dạng có thể đeo được: Một công cụ thu thập dữ liệu mới nổi dành cho kiểu hình thực vật". Bài viết này nhằm mục đích khám phá khả năng của cảm biến đeo được trong việc giám sát các yếu tố môi trường và thực vật khác nhau, nhấn mạnh vào độ phân giải cao, tính đa chức năng và khả năng xâm lấn tối thiểu của chúng, đồng thời giải quyết các thách thức hiện có và đề xuất giải pháp.

 

Cảm biến đeo trên người cung cấp một cách tiếp cận mang tính biến đổi trong việc xác định kiểu hình thực vật, khắc phục những hạn chế của các phương pháp không tiếp xúc truyền thống như chụp ảnh quang học. Chúng cung cấp độ phân giải không gian cao, đa chức năng và khả năng xâm lấn tối thiểu, cho phép đo các kiểu hình thực vật khác nhau như độ giãn dài, nhiệt độ lá, hydrat hóa, điện thế sinh học và phản ứng với điều kiện bất thuận.

 

Những cải tiến như cảm biến biến dạng có thể kéo dài và cảm biến điện cực linh hoạt thích ứng với sự phát triển và hình thái của thực vật, tạo điều kiện thuận lợi cho việc giám sát tại chỗ, theo thời gian thực.

 

Không giống như hình ảnh quang học, cảm biến dạng đeo ít nhạy cảm hơn với các yếu tố môi trường, cung cấp dữ liệu chính xác hơn. Trong việc theo dõi nhiệt độ và độ ẩm của lá, các cảm biến đeo được sử dụng giao tiếp không dây và vật liệu tiên tiến để đo lường chính xác và chắc chắn.

 

Đo lường điện thế sinh học đã chứng kiến những tiến bộ với cảm biến điện cực linh hoạt giúp giảm thiểu thiệt hại cho cây trồng và cho phép theo dõi liên tục. Khả năng phát hiện phản ứng với điều kiện bất thuận được tăng cường thông qua các cảm biến theo dõi các dấu hiệu sớm của bệnh tật hoặc căng thẳng môi trường như bức xạ UV và phơi nhiễm ozone.

 

Cảm biến dạng đeo cũng có khả năng giám sát môi trường vượt trội, đánh giá các yếu tố như nhiệt độ không khí, độ ẩm, ánh sáng và sự hiện diện của thuốc trừ sâu. Cảm biến đa phương thức trên nền tảng nhẹ, có thể co giãn thu thập dữ liệu thời gian thực, rất quan trọng để hiểu môi trường vi mô ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật.

 

Mặc dù các cảm biến dạng đeo nhiều hứa hẹn trong việc xác định kiểu hình thực vật nhưng chúng gặp phải những thách thức như cản trở sự phát triển của thực vật, giao diện liên kết yếu, loại tín hiệu hạn chế và phạm vi giám sát nhỏ. Các giải pháp như vật liệu nhẹ, mềm, co giãn và trong suốt, cùng với công nghệ liên kết tiên tiến và tích hợp các phương thức cảm biến đa dạng, đã được đề xuất.

 

Khi công nghệ cảm biến dạng đeo trên người tiếp tục phát triển, dự kiến nó sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình xác định kiểu hình thực vật, cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn về tương tác giữa thực vật và môi trường.

 

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org

1/3/24

Tiến gần hơn đến nhân giống vô tính cây trồng

 Tiến gần hơn đến nhân giống vô tính cây trồng

Khi giao tử cái ở thực vật được thụ tinh, tín hiệu từ tinh tử sẽ kích hoạt sự phân chia tế bào, dẫn đến sự hình thành hạt giống cây mới. Sự hoạt động này cũng có thể được kích hoạt một cách có chủ ý mà không cần thụ tinh, như các nhà nghiên cứu của Đại học Zurich (UZH) đã chỉ ra. Phát hiện của họ mở ra con đường mới cho việc nhân giống vô tính cây trồng.

 

Hai giống cây mẫu cải xoong: bên trái là một giống lai lớn hơn khác biệt, bên phải là giống tiêu chuẩn cho nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Nguồn: Nicholas Desnoyer, UZH.

 

Hạt giống là sản phẩm cuối cùng của quá trình sinh sản thực vật. Dù trực tiếp là thực phẩm hay gián tiếp là thức ăn chăn nuôi, chúng đều cung cấp khoảng 80% lượng calo tiêu thụ của con người. Trong nhiều thiên niên kỷ kể từ khi con người lần đầu định cư, chúng ta đã nhân giống vô số giống cây trồng với những đặc điểm thuận lợi, chẳng hạn như tăng năng suất, cải thiện chất lượng, khả năng kháng sâu bệnh hoặc thích nghi với điều kiện bất thuận. Nếu có thể, nông dân sử dụng các giống lai, được tạo ra bằng cách lai hai dòng cận huyết và có khả năng chống chịu tốt hơn cũng như cho năng suất cao hơn các giống thông thường. Vấn đề là những đặc tính mong muốn này bị mất đi trong quá trình nhân giống và do đó, hạt giống lai phải được tái tạo hàng năm.

 

Tín hiệu có nguồn gốc từ tinh tử kích hoạt sự phân chia tế bào của giao tử cái

 

Nếu chúng ta có thể tìm ra cách nhân giống cây trồng bằng cách sinh sản vô tính thông qua hạt giống, được gọi là sinh sản vô giao, thì đó sẽ là một cuộc cách mạng hóa nông nghiệp. Nếu có thể bỏ qua quá trình phân chia giảm thiểu và thụ tinh của giao tử cái thì hạt giống được tạo ra sẽ giống hệt về mặt di truyền với cây mẹ. Do đó, các giống cây trồng có đặc tính mong muốn có thể được nhân giống dễ dàng hơn nhiều – dưới dạng nhân bản bằng hạt giống. Giờ đây, Ueli Grossniklaus và nhóm của ông tại Khoa Sinh học Thực vật và Vi sinh vật tại UZH đã tiến một bước gần hơn để đạt được mục tiêu này. Grossniklaus cho biết: “Trong cây cải xoong mô hình, chúng tôi đã phát hiện ra tín hiệu kích hoạt giao tử cái để hình thành hạt giống mới”.

 

Quá trình thụ tinh ở thực vật bao gồm hai sự kiện. Hai tế bào tinh tử hợp nhất với một giao tử cái - một tế bào tinh tử thụ tinh với trứng, từ đó phôi và cuối cùng là thế hệ tiếp theo được hình thành, trong khi tế bào còn lại hợp nhất với tế bào trung tâm, phát triển thành mô giống nhau thai cung cấp dưỡng chất cho cơ thể. phôi có chất dinh dưỡng. Cùng nhau, chúng phát triển thành hạt trưởng thành. Để quá trình thụ tinh thành công, tế bào tinh tử và giao tử cái phải ở cùng một giai đoạn của chu kỳ tế bào – nói cách khác, chúng cần “đồng bộ” với nhau.

 

Việc kích hoạt mục tiêu phân chia tế bào mà không cần thụ tinh sẽ mở ra những khả năng mới để giới thiệu sinh sản vô giao vào cây trồng, đặc biệt là ở các giống lai có khả năng phục hồi tốt hơn và năng suất cao hơn.

 

Đồng bộ hóa trước sự phân chia giao tử

 

Các nhà khoa học đã biết rằng các tế bào tinh tử trong cây cải xoong (Arabidopsis thaliana) đang trong giai đoạn chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào. Nhóm của Grossniklaus hiện đã chứng minh được rằng tế bào trứng không hoạt động cũng đang ở giai đoạn này. Mặt khác, tế bào nhân vẫn bị kẹt ở giữa giai đoạn trước, trong đó vật liệu di truyền được nhân đôi. Trong khi tế bào tinh tử và trứng ở trong cùng một giai đoạn chu kỳ tế bào, tế bào nhân trước tiên phải hoàn thành quá trình tổng hợp DNA sau khi thụ tinh trước khi quá trình phân chia đầu tiên có thể bắt đầu.

 

Sự gián đoạn trong chu kỳ tế bào này là do một protein trong tế bào nhân chưa bị phân hủy hoàn toàn và do đó vẫn còn tồn tại. Khi tinh tử thụ tinh với giao tử này, nó sẽ đưa ra protein cyclin, sau đó kích hoạt quá trình phân hủy protein ức chế. Chỉ khi đó tế bào nhân mới có thể hoàn thành quá trình tổng hợp DNA và chuyển sang giai đoạn tiếp theo của chu kỳ tế bào. “Lần đầu tiên, chúng tôi đã tìm ra được cơ chế phân tử về cách tín hiệu được truyền từ tinh tử đến giao tử cái để chuyển nó ra khỏi trạng thái không hoạt động. Nó báo hiệu cho tế bào nhân rằng quá trình thụ tinh đã thành công và quá trình phân chia tế bào hiện có thể diễn ra”, tác giả chính Sara Simonini cho biết.

 

Cấu trúc hạt với một tế bào nhân lớn ở giữa (nhân tế bào màu vàng) được bao quanh bởi mô của cây mẹ (màu tím). Tế bào nhân trưởng thành (trái) ở trạng thái không hoạt động cho đến khi quá trình thụ tinh kích hoạt lại chu kỳ tế bào và nhân tế bào phân chia (phải) để hình thành mô dinh dưỡng. Nguồn: Sara Simonini, UZH.

 

Sinh sản vô tính ở cây trồng

 

Nếu cải xoong được biến đổi gen để các tế bào nhân tự sản xuất ra protein cyclin, chúng sẽ bắt đầu phân chia ngay cả khi không thụ tinh. “Bây giờ chúng tôi có thể cố tình hoạt hóa sự kích hoạt này trong trường hợp không có sự thụ tinh. Điều này mở ra cơ hội đưa sinh sản vô giao vào cây trồng, đặc biệt là ở các giống lai có khả năng phục hồi tốt hơn và tạo ra năng suất cao hơn các giống bình thường”, Grossniklaus cho biết. Nếu sinh sản vô giao có thể được khai thác trong cây trồng, thì hàng triệu nông dân quy mô nhỏ ở Nam bán cầu lần đầu tiên sẽ có thể trồng các giống lai mà hạt giống của chúng có thể được để dành cho lần gieo tiếp theo.


Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Đại học Zurich

Thuốc trừ sâu và cuộc cách mạng cảm biến nano

 Thuốc trừ sâu và cuộc cách mạng cảm biến nano

Sự phổ biến của glyphosate trong nông nghiệp hiện đại đã và đang trở thành con dao hai lưỡi

Mặc dù thuốc diệt cỏ Roundup được nông dân đánh giá cao vì tính hiệu quả nhưng sản phẩm này vẫn được cân nhắc kỹ lưỡng do liên quan tới suy thoái môi trường và các nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người. Các nhà khoa học đã làm nổi bật mối liên hệ của hoạt chất này với bệnh ung thư, làm dấy lên mối lo ngại toàn cầu và dẫn tới việc kinh doanh sản phẩm bị giới hạn hoặc cấm hoàn toàn ở một số quốc gia như Canada.

Các chấm lượng tử carbon đang cách mạng hóa việc phân tích glyphosate như thế nào
 
Trước những lo ngại này, các nhà khoa học đang nghiên cứu một cách phân tích mới. Họ đang hoàn thiện một kỹ thuật nhằm xác định sự hiện diện của glyphosate trong nhiều môi trường khác nhau. Vũ khí bí mật của họ là gì? Các chấm lượng tử carbon.
 
Những hạt huỳnh quang cực nhỏ này, có kích thước khoảng 10 đến 15 nanomet, hoạt động hiệu quả trong điều kiện ưa nước. Cụ thể, trong nước, chúng phát ra huỳnh quang màu đỏ và màu xanh. Đặc tính này đã được khai thác như một xét nghiệm tự tham chiếu tỷ lệ chuyên biệt, cho phép các nhà khoa học xác định nồng độ glyphosate dựa trên sự biến đổi của huỳnh quang màu đỏ trong khi huỳnh quang màu xanh lam đóng vai trò như một chất tham chiếu cố định. Khi nồng độ glyphosate trong mẫu tăng, huỳnh quang màu đỏ sẽ giảm đáng kể. Đây là một hiện tượng do sự tương tác của thuốc diệt cỏ với các chấm lượng tử carbon.

Adryanne Clermont-Paquette là tác giả chính của nghiên cứu đã giải thích: “Hệ thống này khác với các hệ thống khác bởi vì chúng tôi đang đo khoảng cách giữa hai điểm nhận diện là hai màu huỳnh quang trên quang phổ khả kiến.” Phương pháp này nhấn mạnh đến mức độ tương quan của glyphosate và các chấm lượng tử carbon không bị ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố bên ngoài kể cả nhiệt độ.
 
Khi thế giới đang tập trung chú ý vào những tác động của glyphosate tới môi trường và sức khỏe thì một phương pháp đột phá đã được phát triển từ phòng nghiên cứu của trường Đại học Concordia. Nhà nghiên cứu giám sát Rafik Naccache nhận thấy có nhiều ứng dụng tiềm năng cho kỹ thuật này.  Triển vọng này bắt nguồn từ kiến thức chuyên sâu về chấm lượng tử carbon - những hạt phát huỳnh quang rất nhỏ với các đặc tính quang học điển hình. Một đặc điểm nổi bật trong phương pháp cải tiến này là khả năng phát hiện glyphosate với độ nhạy cao, ở nồng độ rất thấp chỉ 0,03 phần triệu. Naccache đã nỗ lực khuếch đại độ nhạy và độ chọn lọc để vượt qua các giới hạn ban đầu. Những bước tiến trong phát hiện và tìm kiếm các giải pháp thay thế an toàn đang trở nên ngày càng quan trọng khi ngành nông nghiệp trải qua những thay đổi đáng kể.

Theo báo cáo của GlobeNewswire, giá trị thị trường thuốc trừ sâu hữu cơ dự kiến sẽ đạt 8.318,6 triệu USD vào năm 2027, phát triển với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 8,4%. Điều này phản ánh sự thúc đẩy toàn cầu hướng đến thực hành nông nghiệp an toàn hơn và ý thức về môi trường. 

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều những thách thức trong tương lai. Việc chuyển đổi từ điều kiện kiểm soát trong phòng thí nghiệm sang ứng dụng thực tế rộng rãi cần được nghiên cứu thêm. Theo Clermont-Paquette, xác định mối tương quan giữa glyphosate và các chấm lượng tử carbon mới chỉ là bước khởi đầu nhưng đã thu hút rất nhiều chú ý từ các doanh nghiệp. Các khởi nghiệp sáng tạo nhận thấy tiềm năng này và từ đó tạo ra các dấu ấn trong ngành công nghiệp. Các công ty như CENmat đang tận dụng công nghệ nano để mở đường cho một tương lai xanh, trong đó nông nghiệp là một trong những lĩnh vực trọng tâm. Công ty tự khẳng định sự tiên phong về điện phân nước trong thời đại quan tâm đến nhiều vấn đề khí hậu. Các giải pháp đột phá này tạo điều kiện thuận lợi trong sản xuất nguồn hydro xanh, mang lại hiệu quả kinh tế và được gọi là “Bước tiến điện phân”. CENmat cũng đang nỗ lực để phát triển và giới thiệu công nghệ chuyển đổi điện phân, định hình lại hoạt động kinh doanh máy điện phân. Với tầm nhìn kiến tạo các hệ thống thân thiện môi trường, dễ mở rộng, hiệu quả cao và giá cả phải chăng, đây là một phần trong các nỗ lực tạo nên một tương lai xanh và trung hòa carbon.

Kết luận

Trong thời đại quan tâm tới các vấn nạn về ô nhiễm môi trường, những rủi ro tiềm ẩn của glyphosate cũng như cải tiến đột phá trong kiểm nghiệm nhằm giảm thiểu các tác hại của hợp chất này cho thấy định hướng phát triển của nông nghiệp và khoa học. Với các đơn vị nghiên cứu tiên phong như trường đại học Concordia và CENmat, có thể thấy ngành công nghiệp này đang sẵn sàng cho bước cải tiến mới. Những nỗ lực này không chỉ giải quyết những mối quan tâm hiện tại mà còn đưa ra tầm nhìn về một tương lai xanh và bền vững hơn.
 
Phan Lê Trâm Anh - Hcmbiotech, theo nano-magazine

Những việc AI có thể giúp nông dân giải quyết

Những việc AI có thể giúp nông dân giải quyết 

Các kỹ thuật hiện đại ngày nay có thể giúp nông dân tổng hợp dữ liệu mà không sợ bị rò rỉ, phát hiện sâu bệnh hại, và dự đoán giá cả nông sản.


Ngày nay, cùng với sự phát triển của KH&CN, người nông dân ngày càng sử dụng nhiều công cụ hỗ trợ dựa trên AI để giải quyết các thách thức đe dọa sức khỏe con người, môi trường và an ninh lương thực. Các nhà nghiên cứu dự báo thị trường cho những công cụ này sẽ đạt 12 tỷ USD vào năm 2032.
 
Theo ông Joe Hollis, nghiên cứu sinh về Xã hội học Nông thôn và Nông nghiệp bền vững, Đại học Bang Iowa (Hoa Kỳ), có ba hướng phát triển đầy hứa hẹn khi ứng dụng AI nông nghiệp: học liên kết (Federated learning), phát hiện sâu bệnh, và dự báo giá cả.
 
Tổng hợp dữ liệu mà không cần chia sẻ công khai
 
Robot, thiết bị cảm biến và công nghệ thông tin ngày càng được sử dụng nhiều trong nông nghiệp. Những công cụ này giúp nông dân nâng cao hiệu quả canh tác và giảm thiểu hoá chất cần sử dụng. Ngoài ra, các thiết bị này thu thập dữ liệu, nạp vào phần mềm ứng dụng máy học để cải thiện hệ thống quản lý và hỗ trợ quá trình ra quyết định. Tuy nhiên, các ứng dụng này thường yêu cầu chia sẻ dữ liệu giữa các bên liên quan.
 
Một cuộc khảo sát các nông dân Mỹ cho thấy hơn một nửa số người được hỏi chia sẻ rằng họ không tin tưởng chia sẻ dữ liệu cho các tổ chức nhà nước hoặc các công ty tư nhân. Họ lo sợ rằng thông tin nhạy cảm sẽ bị xâm phạm hoặc bị sử dụng để thao túng thị trường và các quy định mua bán. Học máy có thể làm giảm nỗi lo này.
 
Học liên kết là một kỹ thuật đào tạo thuật toán học máy trên dữ liệu từ nhiều bên mà các bên không cần phải tiết lộ dữ liệu của mình cho nhau. Với học liên kết, người nông dân nạp dữ liệu vào máy tính cục bộ mà thuật toán có thể truy cập thay vì chia sẻ dữ liệu trên máy chủ trung tâm. Phương pháp này đảm bảo tính riêng tư và giảm nguy cơ bị xâm phạm.
 
Nếu nông dân tin tưởng chia sẻ dữ liệu theo phương pháp này, họ có thể đóng góp vào hệ thống chung, giúp cải thiện tính chính xác của máy tính. Sau đó, máy tính sẽ trở lại đưa ra các gợi ý chính xác hỗ trợ quá trình ra quyết định của người nông dân. Chẳng hạn, nông dân có thể tổng hợp dữ liệu về các điều kiện trồng đậu xanh của họ lên một hệ thống chung. Hệ thống được huấn luyện trên tất cả dữ liệu được chia sẻ của nhiều người, và trở lại cung cấp cho mỗi nông dân những dự báo tốt hơn về sản lượng đậu xanh của họ - hiệu quả hơn so với các mô hình chỉ được đào tạo trên dữ liệu của một người.
 
Phát hiện sâu bệnh hại
 
Dịch bệnh và sâu bệnh gây hại thực vật đang ảnh hưởng nặng nề đến sinh kế của người nông dân và an ninh lương thực toàn cầu. Tổ chức Nông Lương Thế giới ước tính thiệt hại hằng năm trên toàn thế giới do dịch bệnh và sâu bệnh gây ra lên tới 290 tỷ USD, với 40% sản lượng cây trồng toàn cầu bị ảnh hưởng.
 
Nông dân thường phun hóa chất lên cây trồng để ngăn chặn dịch bệnh bùng phát. Tuy nhiên, việc lạm dụng hóa chất có thể gây hại cho sức khỏe con người, chất lượng đất, nước và đa dạng sinh học. Điều đáng lo ngại là nhiều mầm bệnh đang dần thích nghi và kháng lại các phương pháp phòng chống hiện có và việc phát triển các phương pháp chống sâu bệnh mới đang trở thành một bài toán khó.
 
Trong bối cảnh đó, việc giảm thiểu lượng hóa chất sử dụng là điều tối quan trọng. Lúc này, AI có thể là một phần của giải pháp.
 
Hiệp hội các Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế đã tạo ra một ứng dụng điện thoại di động có thể xác định sâu bệnh. Ứng dụng “Tumaini” cho phép người dùng tải lên ảnh một loại sâu bệnh hoặc dịch bệnh (dù mới chỉ nghi ngờ) để AI so sánh với cơ sở dữ liệu gồm 50.000 hình ảnh. Ứng dụng này cũng cung cấp phân tích và có thể đề xuất các chương trình điều trị.
 
Nếu người nông dân phối hợp sử dụng Tumaini với các công cụ quản lý trang trại, nó có thể cải thiện khả năng xác định mục tiêu cần phun thuốc của nông dân và nâng cao độ chính xác khi quyết định lượng hóa chất sử dụng. Cuối cùng, người nông dân có thể giảm thiểu việc sử dụng thuốc trừ sâu, giảm nguy cơ kháng thuốc và ngăn ngừa các tác động tiêu cực lên con người và môi trường.
 
Dự đoán giá cả
 
Mức độ biến động của thị trường và tình hình giá cả dao động ảnh hưởng trực tiếp đến cách nông dân đầu tư và quyết định trồng trọt gì. Sự không chắc chắn này cũng có thể ngăn cản nông dân chấp nhận rủi ro đối với những phát triển mới.
 
AI có thể giúp giảm bớt sự không chắc chắn này bằng cách dự báo giá cả. Ví dụ: các công ty như Agtools , Agremo và GeoPard cung cấp các dịch vụ ứng dụng AI trong phân tích thời gian thực về mức giá và dữ liệu thị trường, đồng thời cập nhật cho nông dân dữ liệu về xu hướng dài hạn có thể giúp tối ưu hóa sản xuất.
 
Dữ liệu này hỗ trợ nông dân ứng phó với những thay đổi về giá và giúp họ lập kế hoạch chiến lược hơn. Nếu nông dân thu về lợi nhuận nhiều hơn, họ sẽ có điều kiện đầu tư vào công nghệ mới mang lại lợi ích cho cả trang trại và hệ thống thực phẩm.
 
Trong nhiều trường hợp, AI có thể gây ra những rủi ro như thuật toán sai lệch, vi phạm quyền riêng tư dữ liệu và thao túng hành vi của con người. Tuy nhiên, nó cũng là một công nghệ có tiềm năng giải quyết được nhiều vấn đề.
 
Rất nhiều người nông dân tỏ ra lạc quan trước tiềm năng của AI trong nông nghiệp. Nếu ngành nông nghiệp có thể phát huy mặt lợi của những phát minh này, đồng thời phát triển các quy định chặt chẽ và hợp lý để giảm thiểu tác hại, thì AI có thể giúp giảm thiểu tác động tiêu cực của nông nghiệp hiện đại đối với sức khỏe con người và môi trường, đồng thời giúp cải thiện an ninh lương thực toàn cầu trong tương lai.

Sức mạnh của nông nghiệp kỹ thuật số

 Sức mạnh của nông nghiệp kỹ thuật số

 


Việt Nam có thể bán 57 triệu tín chỉ carbon ra thế giới mỗi năm

  Việt Nam có thể bán 57 triệu tín chỉ carbon ra thế giới mỗi năm

Chiều 11/1, tại Hà Nội, Bộ trưởng Bộ NN-PTNT Lê Minh Hoan chủ trì cuộc trao đổi với chuyên gia về tín chỉ carbon, giảm phát thải trong lĩnh vực nông nghiệp.

 

Mở đầu buổi làm việc, Công ty TNHH Hệ sinh thái The VOS đã trình chiếu một video clip đưa ra lời cảnh báo về những ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, khiến con người dường như đều muốn bỏ cuộc. Tuy nhiên, có một giải pháp có thể chữa lành cho hành tinh chúng ta và để loài người không tuyệt chủng, đây cũng không phải là giải pháp mới, đó chính là “Đất”. Nhờ có quy mô rộng lớn và khả năng cô lập một lượng khí nhà kính khổng lồ, đất là thứ có khả năng điều hòa khí hậu, bổ sung nguồn nước sạch và nuôi thế giới.

 

Theo đó, đất, thực vật và khí hậu có mối liên hệ mật thiết với nhau. Và nông nghiệp tái sinh, khai thác năng lượng tái sinh của chính đất đai là thông điệp được video clip gửi gắm.

 

Giám đốc Công ty TNHH Hệ sinh thái The VOS, ông Lê Hoàng Thế cho biết, Việt Nam thuộc một trong các quốc gia dẫn đầu về tốc độ tăng trưởng phát thải carbon. Việt Nam nằm trong top 20 nước có lượng phát thải carbon cao nhất năm 2022, với tốc độ tăng trưởng 2010 - 2022 đạt 57,3%, thuộc top 10 quốc gia có tốc độ tăng trưởng phát thải carbon cao nhất thế giới. Nhóm ngành năng lượng và công nghiệp (đốt cháy công nghiệp) chiếm tỷ trọng ngày càng cao trong tổng cơ cấu phát thải carbon của Việt Nam 12 năm vừa qua.

 

Tuy nhiên, theo ông Thế, Việt Nam cũng là một trong những quốc gia có tiềm năng lớn về nguồn cung ứng tín chỉ carbon, kỳ vọng mang lại lợi ích kinh tế cao khi nhu cầu thế giới được dự báo tăng gần 100 lần vào năm 2050.

 

Việt Nam có thể bán 57 triệu tín chỉ carbon ra thế giới mỗi năm.

 

Ấn Độ và Trung Quốc là 2 quốc gia bán nhiều tín chỉ carbon nhất. Uớc tính Việt Nam có 57 triệu tín chỉ carbon, tương đương 52 triệu tấn CO2 có thể bán ra cho các tổ chức quốc tế.

 

Trong bối cảnh Việt Nam đang thực hiện chương trình kinh tế xanh, kinh tế tuần hoàn và cam kết về chống biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc, trong đó có mục tiêu đạt phát thải carbon ròng bằng “0” vào năm 2050, ông Thế cho rằng, Việt Nam cần có lực lượng lao động lớn, chuyên nghiệp để thực hiện giải pháp trọng tâm là xây dựng thị trường tín chỉ carbon bắt buộc

 

Ngoài ra, ông Thế cho rằng, hiện nay Công ty The VOS đã đi theo thực hành nông nghiệp tái sinh, canh tác cây keo lai, canh tác xen canh cây keo lai và trồng nấm linh chi đỏ dưới tán rừng, canh tác rừng theo phương pháp nông nghiệp tái sinh kết hợp đầu tư chứng chỉ rừng FSC-FM.

 

Toàn bộ ý tưởng của thực hành nông nghiệp tái sinh là hút carbon từ không khí vào đất, từ đó giúp cải thiện đất, chu trình nước và môi trường. Trong đó, chú trọng 6 nguyên tắc của nông nghiệp tái sinh là tối đa lớp phủ trên bề mặt của đất, giảm thiểu sự xáo trộn của đất, tối đa hóa dạng cây trồng, duy trì rễ sống quanh năm và tích hợp chăn nuôi.

 

Chia sẻ tại buổi làm việc, Bộ trưởng Bộ NN-PTNT Lê Minh Hoan nói về câu chuyện bà con nông dân hiện đang chặt bỏ cây điều - một trong những mặt hàng xuất khẩu quan trọng của ngành nông nghiệp nước ta. Bộ trưởng nhắn nhủ thấy khó khăn phải tháo gỡ ngay, với các ngành khác cũng vậy. Bộ trưởng nói: “Từ lâu chúng ta cứ nói sản xuất theo thị trường nhưng chưa hiểu thị trường cần gì. Để xuất khẩu được vào thị trường Hoa Kỳ phải đáp ứng rất nhiều tiêu chuẩn khắt khe. Tất nhiên không phải thị trường nào cũng đều như vậy. Nhưng cần phải hiểu đòi hỏi của từng thị trường, để quản lý Nhà nước có định hướng đưa nông sản xuất khẩu đi xa hơn, vào các thị trường cao cấp, dần dần phải có tín chỉ carbon, dán nhãn sinh thái, organic..."

 

“Bây giờ người ta không chỉ mua sản phẩm mà còn mua cách làm ra sản phẩm đó. Câu chuyện của chúng ta là phải thay đổi tư duy để thích ứng với xu thế thay đổi của thế giới, đó mới là điều quan trọng. Tư duy khoa học phải thay đổi, tư duy doanh nghiệp phải thay đổi và tư duy của chúng ta cũng phải thay đổi. Tư duy mở, hành động nhanh, kết quả thực”, Bộ trưởng nhấn mạnh.

 

Năm 2023, lần đầu tiên, Việt Nam chính thức bán thành công 10,3 triệu tín chỉ carbon rừng, thu về 51,5 triệu USD, khoảng 1.250 tỷ đồng. Việc phát triển thị trường tín chỉ carbon rừng ở Việt Nam không chỉ đúng với xu hướng của thế giới, mà sẽ góp phần thúc đẩy phát triển nền kinh tế xanh, đúng theo tinh thần của Nghị quyết Đại hội lần thứ XIII của Đảng, đồng thời mang lại nguồn lợi tài chính cho Việt Nam phục vụ cho công tác bảo vệ rừng.

 

Cụ thể, Việc bán tín chỉ carbon nằm trong thỏa thuận chi trả phát thải nhà kính (ERPA) vùng Bắc Trung Bộ được ký ngày 22/10/2020 giữa Ngân hàng Tái thiết và Phát triển quốc tế (IBRD) thuộc Ngân hàng Thế giới (WB) và Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Việt Nam (NN&PTNT).

 

Trong giai đoạn 1, nhà chức trách đã ký các văn bản chuyển giao 10,3 triệu tấn CO2 cho WB, trị giá 51,5 triệu USD (tương đương đơn giá 5 USD một tấn).

 

Đầu tháng 8, WB đã thanh toán tiền ERPA đợt 1 cho Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn là 41,2 triệu USD (tương đương 997 tỷ đồng), đạt 80% kết quả giảm phát thải theo ERPA đã ký. Số tiền còn lại 10,3 triệu USD tương đương 249 tỷ đồng sẽ thanh toán sau khi hoàn thành việc chuyển giao 10,3 triệu tấn CO2.

Mục tiêu đến năm 2030 của 6 loại cây công nghiệp chủ lực

 Mục tiêu đến năm 2030 của 6 loại cây công nghiệp chủ lực

Theo TTXVN/Vietnam+

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn vừa ban hành Quyết định phê duyệt Đề án phát triển cây công nghiệp chủ lực đến năm 2030 gồm càphê, cao su, chè, điều, hồ tiêu và dừa.

 

Description: ca_phe_xuat_khau.jpg

Description: san_luong_dua.jpg

 

Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành Quyết định số 431/QĐ-BNN-TT ngày 26/01/2024 phê duyệt Đề án phát triển cây công nghiệp chủ lực đến năm 2030.

 

Theo Đề án, mục tiêu đến năm 2030, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm 6 loại cây công nghiệp chủ lực gồm càphê, cao su, chè, điều, hồ tiêu và dừa, đạt 14-16 tỷ USD.

 

Trong Đề án, Bộ cũng đặt mục tiêu đến năm 2030, tổng diện tích càphê cả nước đạt khoảng 640.000 đên 660.000ha; khối lượng càphê xuất khẩu chiếm 80-85% tổng sản lượng càphê cả nước.

 

Tổng diện tích cao su cả nước đạt khoảng 800.000 đến 850.000ha; 100% lượng mủ và gỗ cao su có mã số vùng trồng truy xuất nguồn gốc sản phẩm.

 

Sản lượng chè búp tươi đạt 1,2-1,4 triệu tấn; diện tích chè áp dụng quy trình sản xuất GAP và tương đương đạt trên 70%; đa dạng hóa sản phẩm chè; xây dựng, phát triển thương hiệu các sản phẩm chè có chỉ dẫn địa lý…

 

Tổng diện tích điều cả nước khoảng 280.000 đên 300.000ha; sản lượng hạt điều đạt 0,36-0,4 triệu tấn.

 

Tổng diện tích hồ tiêu cả nước khoảng 80.000 đến 100.000ha; sản lượng hồ tiêu đạt 0,18-0,23 triệu tấn.

 

Tổng diện tích hồ tiêu cả nước đạt khoảng 80.000 đến 100.000ha; sản lượng hồ tiêu đạt 0,18-0,23 triệu tấn.

 

Tổng diện tích dừa cả nước có khoảng 195.000 đến 210.000ha; sản lượng dừa đạt 2,1-2,3 triệu tấn./.

30/11/23

Nghiên cứu mới cho biết cây trồng C₄ ít nhạy cảm hơn với ô nhiễm ozone so với cây trồng C₃

 Nghiên cứu mới cho biết cây trồng C₄ ít nhạy cảm hơn với ô nhiễm ozone so với cây trồng C₃

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Đại học Illinois.

Ozone (O3) trong tầng đối lưu tác động tiêu cực đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng, làm giảm đáng kể năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Chất gây ô nhiễm trong không khí này không đến trực tiếp từ ống khói hoặc phương tiện giao thông mà thay vào đó được hình thành khi các chất ô nhiễm khác, chủ yếu là oxit nitơ và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, phản ứng khi có ánh sáng mặt trời. Trong bầu không khí ngày càng ô nhiễm, việc hiểu được loại cây nào có khả năng chịu được O3 là rất quan trọng để cải thiện năng suất và khả năng phục hồi của cây trồng.

 

Trong sự hợp tác với các chủ đề Sản xuất nguyên liệu thô và Tính bền vững tại Trung tâm Đổi mới năng lượng sinh học và sản phẩm sinh học tiên tiến (CABBI), các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu tác động của nồng độ O3 tăng cao đối với 5 loại cây trồng C3 (đậu xanh, lúa, đậu snap, đậu tương, lúa mì) và 4 loại cây trồng C4 (lúa miến, ngô, Miscanthus × giganteus, cỏ switchgrass).

 

Phát hiện của họ, được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences), chỉ ra rằng cây trồng C4 có khả năng chịu được nồng độ O3 cao hơn nhiều so với cây trồng C3.

 

Lisa Ainsworth, Chủ nhiệm nghiên cứu của Phòng nghiên cứu quang hợp và thay đổi toàn cầu của Cơ quan nghiên cứu nông nghiệp thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA-ARS) và phó giáo sư về  Sinh học Thực vật tại Đại học Illinois cho biết: “Hiểu được khả năng chống chịu của cây trồng năng lượng sinh học C4 đối với các chất gây ô nhiễm không khí sẽ giúp chúng tôi triển khai chúng một cách chiến lược khắp nơi trên khắp thế giới”.

 

Cả hai loại cây trồng C3 và Cđều là nguồn cung cấp thực phẩm, năng lượng sinh học và sản xuất ethanol chính trên toàn thế giới. Sự khác biệt giữa thực vật C3 và C4 nằm ở con đường cố định carbon mà chúng sử dụng trong quá trình quang hợp: Thực vật C3 chuyển đổi CO2 và ánh sáng mặt trời thành phân tử 3 carbon, trong khi sản phẩm quang hợp đầu tiên của thực vật C4 là phân tử 4 carbon.

 

Ngoài ra, con đường quang hợp C4 bắt đầu từ các tế bào trung mô nằm trên bề mặt của lá và sau đó di chuyển vào các tế bào bao bó nằm sâu hơn trong cây. Sự tách biệt về không gian này không có trong quá trình quang hợp C3. Trước đây, các nhà khoa học cho rằng thực vật C4 ít nhạy cảm với ô nhiễm O3 hơn thực vật C3, nhưng giả định đó chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng cho đến khi có nghiên cứu này.

 

Shuai Li, tác giả chính của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sỹ ở CABBI, cho biết: “Sự thay đổi về kích thước và độ dài mùa sinh trưởng có nghĩa là rất khó so sánh song song phản ứng của cây trồng Cvà C4 với ozone trên đồng ruộng. Điều này hạn chế sự so sánh chính xác về độ nhạy O3 của cây trồng C3 và C4”.

 

Bằng cách tổng hợp các tài liệu có sẵn và dữ liệu chưa được công bố từ các loại cây trồng bị ô nhiễm O3 gia tăng trong các thí nghiệm ngoài trời trong 20 năm qua, các tác giả đã thực hiện phân tích toàn diện về tác động của O3 đối với sinh lý và sản lượng cây trồng ở 5 loại cây trồng C3 và 4 loại cây trồng C4.

 

Li cho biết: “Chúng tôi tập trung vào các thí nghiệm thực địa và định lượng phản ứng của cây trồng đối với sự gia tăng ô nhiễm O3 cụ thể. Phương pháp mới này cho thấy một cách định lượng rằng cây trồng C3 nhạy cảm hơn với nồng độ ozone tăng cao so với cây trồng C4”.

 

Lý do đằng sau kết luận như vậy có thể liên quan đến sự khác biệt về đặc điểm giải phẫu của lá, độ dẫn khí khổng và/hoặc tốc độ trao đổi chất giữa cây trồng C3 và C4. Ở thực vật C3, các loại oxy phản ứng từ quá trình phân hủy O3 có thể làm hỏng các tế bào trung mô nơi xảy ra quá trình quang hợp.

 

Tuy nhiên, ở thực vật C4, sự phân tách không gian của quá trình quang hợp Cgiúp ngăn chặn O3 xâm nhập vào các tế bào bao bó nơi tạo ra đường. Ngoài ra, cây trồng C4 thường có độ dẫn khí khổng thấp hơn cây trồng C3, có khả năng dẫn đến sự hấp thụ O3 ít hơn ở cây trồng C4. Những yếu tố này có thể giải thích cho khả năng chống chịu O3 vượt trội của thực vật C4.

 

Li cho biết: “Nghiên cứu này nâng cao hiểu biết của chúng tôi về cơ chế phản ứng của cây trồng với lượng O3 tăng cao và nêu bật sự liên quan thực tế đối với việc quản lý cây trồng và cải thiện khả năng chịu đựng O3”.

 

Ô nhiễm ozone đang gia tăng ở nhiều nơi trên thế giới. Nghiên cứu này về mặt định lượng cho thấy rằng sự suy giảm chức năng và năng suất của cây trồng do O3 gây ra nghiêm trọng hơn ở cây trồng C3 so với cây trồng C4, có thể là do O3 tương tác khác nhau với con đường quang hợp C3 và C4.

 

Dựa trên phát hiện này, đất nông nghiệp trong môi trường bị ô nhiễm có thể được quản lý để cải thiện hiệu suất tổng thể. Cây trồng C4, đặc biệt là nguyên liệu năng lượng sinh học, có thể duy trì năng suất ở những vùng có lượng Ocao.

7/11/23

Khám phá con đường sinh học ở thực vật có thể được nhắm đến để chọn tạo giống cây trồng có khả năng chịu đựng tốt hơn

 Khám phá con đường sinh học ở thực vật có thể được nhắm đến để chọn tạo giống cây trồng có khả năng chịu đựng tốt hơn

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org

Tuy nhiên, về vấn đề cốt lõi, đây là một phát hiện cơ bản, được chia sẻ trên tạp chí Nature Plants, điều này có ý nghĩa trong sinh học về cách các sinh vật phản ứng với ức chế liên quan đến việc tế bào sản xuất quá mức protein.

 

Federica Brandizzi, người đứng đầu phòng thí nghiệm công bố phát hiện mới cho biết: “Sự sống phụ thuộc vào hoạt động của một cơ quan gọi là mạng lưới nội chất, hay ER (endoplasmic reticulum)”.

 

Brandizzi là giáo sư xuất sắc của MSU và Tổ chức Nghiên cứu MSU tại Khoa Sinh học Thực vật và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Thực vật thuộc Khoa Năng lượng MSU.

 

Brandizzi cho biết: “ER tạo ra các phân tử sinh học thiết yếu, bao gồm lipid và 1/3 lượng protein được tế bào sử dụng. Nó cũng tạo điều kiện thuận lợi cho tế bào giao tiếp với môi trường bên ngoài. Một số tình huống sinh lý và ức chế nhất định có thể dẫn đến suy giảm khả năng sinh tổng hợp của cơ quan này, một tình huống được gọi là căng thẳng ER, có thể gây tử vong”.

 

Tác giả chính của nghiên cứu, Dae Kwan Ko, phó giáo sư tại phòng thí nghiệm Brandizzi tại MSU, cho biết: “Những gì chúng tôi đã tìm thấy là một con đường cụ thể và các cơ quan quản lý mới chưa từng được biết là có liên quan đến các phản ứng ức chế ER trước đây. Khám phá này mở ra những cánh cửa mới và những hướng đi mới trong nghiên cứu”.

 

Căng thẳng và công tắc tiêu diệt tế bào

 

Các tế bào trong mọi sinh vật nhân chuẩn như thực vật, nấm và động vật, bao gồm cả con người, có nhiều cơ chế tự hủy mà chúng có thể kích hoạt khi ở trong điều kiện môi trường không thuận lợi.

 

Các tế bào hy sinh bản thân có thể giúp duy trì sức khỏe của sinh vật lớn hơn trong những điều kiện nhất định - ví dụ như bằng cách ngăn chặn sự lây lan của một căn bệnh. Tuy nhiên, trong những điều kiện khác, cái chết ở cấp độ tế bào có thể dẫn đến tổn hại, bệnh tật và thậm chí tử vong cho sinh vật.

 

Ko cho biết: “Bằng cách hiểu rõ các cơ chế tự hủy phân tử sinh học này trong tế bào, các nhà nghiên cứu có thể nghĩ ra các chiến thuật để tránh hoặc trì hoãn thời điểm tế bào kích hoạt chúng để phản ứng với một số tác nhân gây căng thẳng nhất định”.

 

Những cơ chế này phần lớn rất bí ẩn và rất phức tạp, may mắn thay, Ko và các đồng tác giả, cũng là thành viên phòng thí nghiệm của Brandizzi, có kỹ năng đơn giản hóa. Tham gia cùng Ko và Brandizzi trong dự án còn có Joo Yong Kim, một cộng tác viên nghiên cứu Sau tiến sĩ và Ethan Thibault, một nghiên cứu sinh.

 

Ko cho biết có sự tương tác giữa gen và hoạt động của protein để truyền tín hiệu ức chế đến trung tâm chỉ huy hoặc nhân của tế bào và khi một đường dẫn tín hiệu nhất định được kích hoạt, nó giống như sự chuyển đổi giữa sự sống và cái chết trong một phản ứng căng thẳng.

 

Ko và các đồng nghiệp của ông đã nghĩ ra các thí nghiệm xác định các protein điều chỉnh một trong những con đường này, cùng với các gen liên quan.

 

Ko cho biết: “Trong bài báo này, chúng tôi đã cố gắng xác định các bộ điều chỉnh của một đường truyền tín hiệu. Thực sự không có nhiều thông tin về protein nào làm gì, ở đâu và khi nào. Chúng tôi muốn hiểu chúng đang làm gì trong thời gian và không gian”.

 

Để làm được điều này, Ko và nhóm nghiên cứu đã tập trung vào việc làm sáng tỏ một cơ chế hoặc con đường duy nhất trong ức chế ER.

 

Các nhà nghiên cứu của Đại học bang Michigan đã tạo ra một đột biến gen của cây Arabidopsis thaliana thiếu protein IRE1, một chất điều chỉnh quan trọng đối với căng thẳng của lưới nội chất. Những cây này cho thấy những khiếm khuyết về tăng trưởng (trái) trong điều kiện căng thẳng của mạng lưới nội chất so với điều kiện không bị căng thẳng (phải). Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra rằng những đột biến tiếp theo đối với đột biến IRE1 có thể khôi phục phản ứng với căng thẳng của cây trồng gần hơn với mức bình thường. Nguồn: Dae Kwan Ko/Brandizzi.

 

Đưa một sinh vật kiểu mẫu vào hoạt động

 

ER là một cơ quan mà tế bào ở tất cả các sinh vật nhân chuẩn sử dụng để gấp protein, cùng nhiều chức năng khác. Trong điều kiện bình thường, nhu cầu gấp protein của tế bào được cân bằng bởi khả năng gấp chúng của ER. Ko cho biết: “Nó giống như lái xe trên đường cao tốc với mật độ giao thông thấp”.

 

Tuy nhiên, khi tế bào phát triển hoặc trải qua những áp lực nhất định, bao gồm cả sự tấn công của mầm bệnh, nhu cầu về protein cuốn/gấp lại sẽ vượt quá khả năng gấp lại. Điều này dẫn đến sự tắc nghẽn của các protein chưa được mở ra. Đó là ức chế ER và khi nó trở nên quá nghiêm trọng, nó có thể gây tử vong.

 

Để tập trung vào một trong những con đường mà tế bào sử dụng để quyết định điểm bùng phát đó ở đâu, nhóm nghiên cứu đã cây mô hình Arabidopsis thaliana hay thale cress. Các nhà khoa học cũng có thể bắt đầu xác định các gen và đặc điểm được chia sẻ hoặc bảo tồn ở các loài khác.

 

Ko cho biết: “Những quá trình này được bảo tồn ở mức độ cao, không chỉ ở thực vật mà còn ở động vật và tất cả các sinh vật nhân chuẩn. Nghiên cứu các quá trình này trong một hệ thống mô hình như Arabidopsis có lợi thế là cho phép chúng tôi thực hiện nghiên cứu nhanh chóng bằng cách sử dụng nguồn tài nguyên gen dồi dào”.

 

 

Nhóm nghiên cứu đã trồng cây Arabidopsis “thông thường” cùng với các dòng cây khác có đột biến gen ngẫu nhiên. Như đã đề cập, nhóm nghiên cứu đã tạo ra những loài thực vật có hàng nghìn biến đổi về gen.

 

Sau đó, các nhà nghiên cứu theo dõi cách cây trưởng thành sau khi tiếp xúc với hợp chất ức chế quá trình gấp protein. Nghĩa là, về cơ bản, các nhà nghiên cứu đã khởi động tình trạng ùn tắc giao thông trên đường cao tốc ER.

 

Trong khi thực vật bình thường có thể chịu được áp lực này, thì một loại đột biến cụ thể thiếu một loại protein có tên IRE1 - viết tắt của “Inositol Requiring Enzyme 1”, không thể chịu được. Nhưng những đột biến tiếp theo ở loại đột biến này có thể khiến phản ứng ức chế ER của cây trở lại gần hơn với mức bình thường..

 

Các nhà nghiên cứu của bang Michigan cho biết còn nhiều điều cần tìm hiểu về sự sống và cái chết của tế bào bằng cách sử dụng sinh vật mô hình Arabidopsis thaliana. Nguồn: Alena Kravchenko / Wikimedia Commons.

 

Ko cho biết: “Chúng tôi có loại cây đột biến này được cho là bị bệnh do ức chế ER vì nó không có protein cần thiết cho phản ứng với ức chế ER”. Nhưng bằng cách gây đột biến cho chính đột biến, chúng tôi đã tìm thấy một đột biến khác có thể đẩy lùi bệnh tật”.

 

Đặc biệt, loài đột biến có khả năng phục hồi cao hơn này bị mất thêm một loại protein có tên là Pir1 (viết tắt của "Phosphatase type 2CA Interactive Ring Finger Protein 1"). Làm việc với Cơ sở Hỗ trợ Công nghệ Nghiên cứu Lõi Genomics và các cơ sở Lõi Chuyển hóa và Quang phổ Khối tại MSU, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra di truyền liên quan và tín hiệu phân tử quyết định số phận của tế bào trong điều kiện ức chế ER.

 

Mặc dù đây là một con đường trong một cây, nhưng cây đó có sức mạnh là một sinh vật mẫu như cây Arabidopsis. Ví dụ, phương pháp của nhóm có thể được sử dụng để tìm kiếm các con đường ức chế ER quan trọng khác được tìm thấy ở các sinh vật nhân chuẩn khác, chẳng hạn như con người.

 

Và mặc dù PIR1 chỉ được tìm thấy ở thực vật nhưng nó được tìm thấy ở hàng trăm loài, bao gồm cả các loại cây trồng như đậu nành.

 

Ko cho biết: “Vì vậy, bạn có thể bắt đầu nghĩ đến việc điều khiển hoạt động gen ở thực vật như đậu nành để khiến chúng chống chịu tốt hơn trước biến đổi khí hậu”.

 

Brandizzi cho biết: “Mặc dù PIR1 không phải là protein được bảo tồn bên ngoài thế giới thực vật, nhưng có khả năng các loài không phải thực vật sử dụng các cơ chế tương tự như cơ chế được PIR1 hướng dẫn để kiểm soát kết quả sống hay chết. Do đó, kết quả nghiên cứu của chúng tôi có thể có khả năng ảnh hưởng đến nghiên cứu về quản lý ức chế ER ở các loài không phải thực vật”.

 

Tuy nhiên, đối với Ko, vẫn còn nhiều con đường thú vị khác để khám phá ở Arabidopsis thaliana. Đầu tiên, rễ cây có khoảng chục loại tế bào khác nhau và việc hiểu rõ liệu con đường truyền tín hiệu này hoạt động khác nhau như thế nào ở các tế bào khác nhau có thể có tác động đến sức khỏe tế bào.

 

Brandizzi đã cho biết: “Bởi vì ER là một nhà máy sinh tổng hợp trong tế bào nên việc hiểu cách chúng ta có thể quản lý việc sản xuất protein trong ER có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng sinh khối thực vật và khả năng sử dụng thực vật làm lò phản ứng sinh học quy mô lớn để sản xuất protein dược phẩm tái tổ hợp, chẳng hạn như kháng thể và vắc xin”.

 

Vì vậy, phát hiện này hơi giống rễ cây đang nảy mầm: Phạm vi của nó chắc chắn sẽ phát triển rộng hơn và sâu hơn

Người theo dõi

Mời bạn cùng lên đường!

Mời bạn cùng lên đường!