Nghiên cứu sâu về khả năng cố định đạm của các giống cây đậu

Cơ quan Năng lượng Khoa học Mỹ đã tiến hành nghiên cứu tầm quan trọng của các giống cây đậu phổ biến trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng nitơ nhằm đảm bảo tính bền vững cho các loại cây trồng phục vụ ngành năng lượng sinh học bền vững và tăng khả năng phục hồi cũng như tăng năng suất cây trồng khi đối mặt với biến đổi khí hậu và những thay đổi về môi trường. Một nhóm các nhà nghiên cứu đã xác lập trình tự và phân tích bộ gien của giống cây đậu phổ biến Phaseolus vulgaris. Công trình này được công bố ngày 08 Tháng 6 năm 2014 trên tạp chí trực tuyến Nature Genetics.

 

Sơ đồ mô tả quá trình luân chuyển nitơ trong môi trường - Ảnh: Wikipedia
 
Tất cả các cây trồng đều cần nitơ để phát triển mạnh và cố định đạm là quá trình nitơ trong khí quyển được chuyển thành amoniac. Tuy nhiên, nhiều vùng đất nông nghiệp bị thiếu đạm dẫn đến việc nông dân phải dựa vào phân bón để cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng của họ. Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ, Mỹ phải nhập khẩu hơn một nửa lượng nitơ được sử dụng làm phân bón. Các giống đậu tây, đậu navy và đậu vá là các giống cây lương thực được trồng phổ biến thứ 10 trên toàn thế giới. Cây họ đậu như đậu tương có thể hình thành các mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm. Việc nắm bắt được mối quan hệ cộng sinh này được hình thành và duy trì như thế nào là rất quan trọng nhằm tăng cường hiệu quả các hoạt động sản xuất nông nghiệp. Dự án nghiên cứu được hỗ trợ bởi Bộ Năng lượng Mỹ và Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia, Bộ Nông nghiệp Mỹ.

Sonny Ramaswamy, Giám đốc Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia, Bộ Nông nghiệp Mỹ cho biết: “Việc mở khóa gien di truyền của các cây đậu nói chung là một thành tựu to lớn góp phần tạo nên những tiến bộ tương lai trong việc đáp ứng nhu cầu lương thực cho dân số ngày càng tăng thông qua việc tăng năng suất cây trồng”.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã xác lập trình tự và lắp ráp 473 triệu cặp gien cơ sở của các giống cây đậu nói chung. Mặc dù được cho là có nguồn gốc ở Mêxicô, các giống cây đậu được thuần hóa riêng biệt ở hai vị trí địa lý khác nhau ở Trung Mỹ và dãy núi Andes.  Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các khu vực có các giống đậu mang các đặc điểm như tính đa dạng thấp, sự khác biệt về thời gian ra hoa và sự trao đổi chất nitơ. Họ phát hiện các cụm dày đặc của các gien liên quan đến khả năng kháng bệnh trong nhiễm sắc thể. Họ cũng xác định được một số gien có liên quan đến sự di chuyển nitơ. Thông tin này có thể có lợi cho người nông dân trong việc thực hành hệ thống xen canh, trong đó đậu và ngô hoặc đôi khi bí được trồng đồng thời hoặc vào những thời điểm khác nhau trong một khu vực canh tác. Hình thức này đảm bảo đất có thể tiếp tục được sử dụng trồng các loại cây trồng có năng suất cao mà không cần thêm phân bón hoặc các phương pháp nhân tạo khác nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho đất.

Nhóm nghiên cứu sau đó so sánh gien của giống đậu chất lượng cao với trình tự của giống đậu tương. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng bộ gien của các loại đậu nói chung đã phát triển nhanh hơn so với đậu tương kể từ khi tách ra từ giống đậu tổ tiên chung gần 20 triệu năm trước. Nhóm nghiên cứu kết luận, những phát hiện này cung cấp thông tin về các gien đã được lựa chọn trong quá trình thuần hoá hoặc lai tạo và do đó hỗ trợ cho những nỗ lực cải tiến các giống cây trồng trong tương lai.
 
Nguồn: iasvn.org