Đồng hồ sinh học có thể là chìa khóa để sản xuất lương thực nhiều hơn

 Đồng hồ sinh học có thể là chìa khóa để sản xuất lương thực nhiều hơn 

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Đại học Melbourne

Một nghiên cứu do Đại học Melbourne dẫn đầu đã hình thành cách thực vật sử dụng quá trình trao đổi chất của chúng để báo thời gian và cho biết thời điểm phát triển – đây là một khám phá có thể giúp thúc đẩy cây trồng phát triển trong các môi trường khác nhau, bao gồm các mùa vụ, vĩ độ khác nhau hoặc thậm chí trong môi trường nhân tạo và vườn thực vật dạng thẳng đứng.

Được công bố trên tạp chí PNAS, Superoxide được thúc đẩy bởi đường sucrose và ảnh hưởng đến biên độ nhịp sinh học vào buổi tối, nêu chi tiết cách thực vật sử dụng sự trao đổi chất của chúng để cảm nhận thời gian vào lúc hoàng hôn và giúp tiết kiệm năng lượng được tạo ra từ ánh sáng mặt trời vào ban ngày.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Mike Haydon, từ Trường Khoa học Sinh học (The School of BioSicence), cho biết thực vật không ngủ như con người, sự trao đổi chất của chúng được điều chỉnh vào ban đêm để tiết kiệm năng lượng cho ngày mới trước khi tổng hợp thức ăn từ năng lượng ánh sáng mặt trời hoặc quá trình quang hợp.

Tiến sĩ Haydon cho biết: “Việc nắm bắt đúng thời điểm của chu kỳ trao đổi chất hàng ngày này thực sự quan trọng bởi vì thực hiện sai sẽ gây bất lợi cho sự phát triển và tồn tại. Thực vật không thể tìm đến tủ lạnh vào giữa đêm nếu chúng đói, vì vậy chúng phải dự đoán độ dài của đêm để có đủ năng lượng tồn tại cho đến khi mặt trời mọc, giống như đặt đồng hồ báo thức”.

Tiến sĩ Haydon và các cộng sự trước đó đã chỉ ra rằng sự tích tụ đường được tạo ra từ quá trình quang hợp cung cấp cho thực vật thông tin quan trọng về lượng đường được tạo ra vào buổi sáng và gửi tín hiệu đến cái được gọi là đồng hồ sinh học, để điều chỉnh tốc độ của nó.

Tiến sĩ Haydon cho biết: “Chúng tôi phát hiện một tín hiệu trao đổi chất khác, được gọi là superoxide, hoạt động vào lúc hoàng hôn, thay đổi hoạt động của các gen đồng hồ sinh học vào buổi tối và cũng nhận thấy rằng tín hiệu này ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Chúng tôi nghĩ rằng tín hiệu này có thể cung cấp thông tin cho thực vật về hoạt động trao đổi chất khi mặt trời lặn".

Các nhà nghiên cứu hy vọng nghiên cứu sẽ là vô giá cho một thế giới sản xuất nhiều thực phẩm hơn, đáng tin cậy hơn.

Tiến sĩ Haydon nói: “Khi chúng ta cố gắng sản xuất nhiều lương thực hơn cho dân số toàn cầu ngày càng tăng trong điều kiện khí hậu thay đổi, chúng ta có thể cần phải trồng các loại cây trồng trong các môi trường khác nhau như các mùa khác nhau, vĩ độ khác nhau hoặc thậm chí trong môi trường nhân tạo như những vườn dạng thẳng đứng. Hiểu cách thực vật tối ưu hóa nhịp độ của quá trình trao đổi chất có thể là thông tin hữu ích cho phép chúng tôi điều chỉnh đồng hồ sinh học của chúng cho phù hợp với những điều kiện này và tối đa hóa năng suất trong tương lai”.