Đồng vị phóng xạ carbon ghi nhận cây C4 có khả năng chống chịu biến đổi khí hậu

Đồng vị phóng xạ carbon ghi nhận cây C4 có khả năng chống chịu biến đổi khí hậu

Nguồn: Stella Eggels, Sonja Blankenagel, Chris-Carolin Schön & Viktoriya Avramova. 2021. The carbon isotopic signature of C₄ crops and its applicability in breeding for climate resilience. Theoretical and Applied Genetics June 2021; vol. 134:1663–1675.

 

Đồng vị phóng xạ carbon phân biệt được một tính trạng mong muốn nào đó trong sàng lọc gián tiếp để cải tiến tính trạng sử dụng nước hiệu quả của cây trồng có chu kỳ C₄. Trong ngữ cản biến đổi khí hậu, khô hạn là yếu tố chủ yếu làm hạn chế sự tăng trưởng của cây và hạn chế năng suất. Do vậy, mọi nỗ lực của nhà chọn giống là phải trực tiếp cải tiến hiệu quả sử dụng nước WUE (water use efficiency) như một yếu tố chìa khóa thích ứng với biến đổi khí hậu và phát triển bền vững sản lượng cây trồng. Vì WUE là một tính trạng phức tạp và việc đánh giá tính trạng này đòi hỏi rất tốn kém về trang bị và công sức nên phải có tính trạng ủy thác (proxy traits), để người ta dễ dàng sàng lọc và phản ánh được mức độ tin cậy cao về WUE. Trong cây trồng thuộc chu trình C₃, tính trạng WUE được đánh giá nhờ đồng vị phóng xạ carbon [isotopic composition (δ¹³C)] của vật chất cây trồng, phản ánh được khả năng đồng hóa của đồng vị carbon nhẹ hơn ¹²C trên ¹³C trong suốt thời kỳ quang tổng hợp. Đối với cây C₄, sự cố định carbon phức tạp hơn và δ¹³C còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nữa, không giống như cây C₃. Kết quả nghiên cứu gần đây về sinh lý học và di truyền học cho thấy có tương quan giữa δ¹³C và WUE trong cây C₄, cũng như có một vị trí trùng lập nhau của QTL đối với hai tính trạng nói trên. Hơn nữa, biến thiên có ý nghĩa trong các loài (significant intraspecific variation) cũng như môi trường có hệ số di truyền cao  của δ¹³C được biểu hiện trong một vài loài cây trồng C₄ ví dụ như cây bắp, cao lương và mía đường, chỉ ra rằng khả năng sàng lọc gián tiếp như vậy là khả thi trong chọn giống cây C₄. Những thâm cứu về sinh lý và di truyền cho thấy: ảnh hưởng của δ¹³C là cần thiết để hỗ trợ cho sự áp dụng pp này để cải tiến tính trạng WUE làm cây C₄ thích ứng được biến đổi khí hậu.

 

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-020-03761-3

  

Hình: Kết hợp giữa hiệu quả sử dụng nước (WUE) và carbon isotopic composition của cây C₄.