Công Nghệ & Ứng Dụng

Giải mã cơ chế quang hợp đáp ứng nạn an ninh lương thực

Wikicabinet kính chào quý độc giả ở kỳ trước chúng tôi đã giới thiệu các chủ đề về:

Hồi sinh rừng cây hạt dẻ bằng kỹ thuật biến đổi gen

Kỳ này wikicabinet xin giới thiệu đến độc giả một chủ đề thú vị về Giải mã cơ chế quang hợp đáp ứng nạn an ninh lương thực. Mời quý độc giả đón theo dõi chủ đề này cùng wikicabinet nhé.

Các nhà khoa học đã giải mã cấu trúc của một trong những thành phần chính của quá trình quang hợp. Phát hiện này có thể điều chỉnh qua trình quang hợp của thực vật; giúp tăng năng suất của quang hợp và đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực đang trong tình trạng khẩn cấp.

Đại học Sheffield đã nghiên cứu và phát hiện ra cơ chế quang hợp mới và được công bố trên tạp chí Nature. Nghiên cứu này cho thấy cấu trúc của cytochrom b6f – là  một protein phức hợp có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của thực vật thông qua quá trình quang hợp.

Quang hợp là nền tảng của sự sống trên Trái đất.  Quá trình quan hợp của các tầng thực vật cung cấp oxy và năng lượng duy trì sinh quyển và nền văn minh của loài người. Quang hợp quyết định 90 – 95% năng suất cây trồng; bao gồm năng suất sinh học và năng suất kinh tế. Năng suất sinh học là tổng lượng chất khô tích luỹ được mỗi ngày trên 1 hecta gieo trồng trong suốt thời gian sinh trưởng.  Năng suất kinh tế là một phần của năng suất sinh học được tích luỹ trong cơ quan chứa sản phẩm có giá trị kinh tế đối với con người (hạt, quả, củ,…).

Bằng cách Sử dụng mô hình cấu trúc có độ phân giải cao, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng protein phức hợp cung cấp kết nối điện giữa hai loại protein diệp lục năng lượng ánh sáng (Photosystems I và II) được tìm thấy trong tế bào lục lạp của thực vật có vai trò quan trọng trong chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học.

Tiến sĩ Lorna Malone tại Khoa Sinh học Phân tử và Công nghệ Sinh học của Đại học Sheffield, cho biết: “Nghiên cứu này cung cấp những kiến thức mới quan trọng về cách cytochrom b6f sử dụng dòng điện đi qua nó để tăng sức mạnh cho ‘ pin proton ‘. Năng lượng dự trữ này sau đó có thể được sử dụng để tạo ATP, đồng tiền năng lượng của tế bào sống. Cuối cùng, phản ứng này cung cấp năng lượng mà thực vật cần để biến carbon dioxide thành carbohydrate và sinh khối duy trì chuỗi thức ăn toàn cầu. ”

Mô hình cấu trúc có độ phân giải cao này được xác định bằng kính hiển vi điện tử hạt đơn. Kết quả cho thấy các thông tin chi tiết mới về vai trò bổ sung của cytochrom b6f như một cảm biến để điều chỉnh hiệu quả quang hợp trong điều kiện môi trường luôn thay đổi. Cơ chế phản ứng này bảo vệ cây khỏi bị hư hại trong quá trình tiếp xúc với các điều kiện khắc nghiệt như hạn hán hoặc ánh sáng quá mức.

Tiến sĩ Matt Johnson, thuộc ngành Hóa sinh tại Đại học Sheffield và là một trong những người giám sát nghiên cứu cho biết thêm: “Cytochrom b6f là trái tim đập của quang hợp, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hiệu quả quang hợp.

“Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng bằng cách điều khiển mức độ của phức hợp này, chúng ta có thể phát triển cây lớn hơn và tốt hơn. Với những phát hiện mới có được từ cấu trúc này, loài người có thể hy vọng điều chỉnh lại quá trình quang hợp trong cây trồng giúp đạt được năng suất cao hơn đang cần gấp để duy trì dân số toàn cầu dự kiến ​​là 9-10 tỷ vào năm 2050. ”

Các nhà nghiên cứu hiện nay đang nghiên cứu cách thức cytochrom b6f được kiểm soát bởi vô số protein điều hòa và cách các bộ điều chỉnh này ảnh hưởng đến chức năng của phức hợp này.

Phát hiện mới về cơ chế quang hợp này là điểm sáng trong giải pháp đảm bảo an ninh lương thực khẩn cấp hiện này thích ứng với biến đổi khí hậu; phát triển bền vững nền nông nghiệp hiện đại trong tương lai!

Trong kỳ tiếp theo, Wikicabinet trân trọng mời độc giả đón đọc chủ đề Kỹ thuật nhân giống đã phát triển như thế nào?

Nếu có những thắc mắc hay muốn tìm hiểu về bất kỳ chủ đề nào, hãy liên hệ với Wikicabinet bằng cách bình luận ở phía dưới nhé.

admin
the authoradmin

Leave a Reply