Nhờ một lần đãng trí quên tưới nước cho cây thuốc lá tự trồng mà các nhà nghiên cứu của Shimon Gepstein đã phần nào tìm ra công nghệ mới, giúp cho hành tinh đang ngày càng khan hiếm lương thực của chúng ta.
Ông và những cộng sự của mình đã cùng tìm hiểu cytokininhormone thực vật để thử trồng cây thuốc lá cho giai đoạn tăng trưởng và vòng đời dài hơn. Những thí nghiệm đều cho ra kết quả rất tốt – và họ đã sơ ý quên không tưới nước cho loại cây biến đổi gen này trong vài tuần. Và thật ngạc nhiên, sau khi được tưới nước trở lại, chúng đã sống trở lại.
Và thế là Gepstein phát hiện ra rằng cytokinin cũng giúp tăng cường khả năng chịu hạn của thực vật. Lâu nay, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã và đang tìm kiếm giải pháp giúp cho các bộ máy sinh thực vật tăng khả năng chịu hạn.
“Đây là báo cáo đầu tiên về một cơ chế mới”, Gepstein cho biết. “Mối liên kết mới được tìm ra giữa sự trì hoãn quá trình lão hóa và khả năng chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt. Đồng thời, khám phá về vai trò to lớn của chất kích thích tăng trưởng trong việc tăng khả năng chịu hạn cũng là một phát hiện mới”.
Hiện nay, với cương vị là Giáo sư danh dự của Trung tâm Công nghệ Technion-Israel, Gepstein cùng phối hợp với Đại học California-Davis tiếp tục tiến hành các nghiên cứu và vào năm 2007 công bố những phát hiện ban đầu trên tạp chí khoa học Proceedings của Viện Hàn lâm khoa học quốc gia (PNAS).
Công nghệ chịu hạn đã được cấp bằng sáng chế và được cấp phép bởi các trường đại học cho Arcadia Biosciences, một công ty công nghệ nông nghiệp ở California. Công ty này lại tiếp tục cấp phép cho các công ty hạt giống bán các sản phẩm này trong và ngoài phạm vi Hoa Kỳ. Vào tháng 7 năm 2013, với một bằng sáng chế của Trung Quốc được cấp thêm, con đường mới đã được mở ra cho công nghệ sáng tạo Israel trên một thị trường rộng lớn.
“Công nghệ này đã và đang được giới thiệu áp dụng ở một số loại cây trồng chính, và là chủ đề của các bài viết khoa học do các phòng thí nghiệm khác thực hiện, sử dụng công nghệ của chúng tôi, do nó được toàn thế giới chấp nhận,” theo Gepstein, Cựu Chủ tịch Hiệp hội khoa học cây trồng Israel.
Gepstein và nhóm nghiên cứu của ông sẽ sớm công bố bài viết mới về cách thức mà việc biến đổi gen đối với chất kích thích tăng trưởng cũng giup bảo vệ mùa màng trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao, độ mặn, côn trùng và kí sinh trùng.
“Chúng tôi bắt đầu với việc nghiên cứu cách trì hoãn quá trình lão hóa và cuối cùng lại đạt được một thành công hoàn toàn khác mà không kém phần quan trọng, nếu không muốn nói là quan trọng hơn, theo Gepstein, người từng có bằng cấp cao trong sinh lý học thực vật tại Đại học Tel Aviv và hoàn thành luận án sau tiến sỹ tại Đại học California về hormone thực vật.
Gepstein và các cộng sự của mình tại phòng thí nghiệm
Ông rất vui mừng khi không còn băn khoăn về sự an toàn của kỹ thuật gen đằng sau sự biến đổi cynokinin. Ông giải thích rằng những rủi ro của toàn bộ thực vật trong cơ chế di truyền, với hàng trăm nghìn loại gen khác nhau, là rất lớn do không phải tất cả các bộ máy gen đều được giải mã hoàn toàn. Ngược lại, tiến bộ này đạt được là nhờ vào việc biến đổi một gen duy nhất có trong thực vật ở trạng thái tự nhiên.
“Chúng tôi không hề bổ sung thêm gen bên ngoài mà chỉ mở rộng hoạt động của gen tự nhiên của một một hormone đã có sẵn trong thực vật, Việc này là hoàn toàn tự nhiên, “ Gepstein nhấn mạnh. “Việc này chính xác hơn cũng như đảm bảo thực vật khỏe mạnh hơn bởi bạn đã biết chắc chúng đang làm gì.”
Công nghệ này hiện đang mang lại lợi ích lớn trong nông nghiệp ở khắp nơi trên thế giới, trong đó có Israel.
Gepstein cho rằng khả năng chịu hạn (thiếu nước trong 3 tuần) có một tầm quan trọng rất lớn đối với nông dân Israel. Vào mùa đông ở Israel, sau cơn mưa đầu tiên, lúa mì bắt đầu nảy mầm và sau đó nếu không có mưa trong vài tuần, chúng sẽ chết. Nếu thực vật biến đổi gen có thể chịu đựng thời kì khô hạn này cho đến đợt mưa tiếp theo sau vài tuần, chúng ta có thể cứu được mùa vụ này,” ông cho biết.
Hơn nữa, do không cần nhiều nước, cây lương thực sẽ có thể được trồng cả ở những vùng đất khô cằn hơn với ít tài nguyên thiên nhiên hơn.
Nhà thực vật học Shimon Gepstein đã không tính đến việc thiết kế công nghệ mang tính đột phá đã giúp sản xuất thành công các loại thực vật chịu hạn như lúa nước, lúa mì, củ cải đường, bông, kê, và các cây lương thực khác ở một số quốc gia trên thế giới.
Ông và những cộng sự của mình đã cùng tìm hiểu cytokininhormone thực vật để thử trồng cây thuốc lá cho giai đoạn tăng trưởng và vòng đời dài hơn. Những thí nghiệm đều cho ra kết quả rất tốt – và họ đã sơ ý quên không tưới nước cho loại cây biến đổi gen này trong vài tuần. Và thật ngạc nhiên, sau khi được tưới nước trở lại, chúng đã sống trở lại.
Và thế là Gepstein phát hiện ra rằng cytokinin cũng giúp tăng cường khả năng chịu hạn của thực vật. Lâu nay, các nhà khoa học trên toàn thế giới đã và đang tìm kiếm giải pháp giúp cho các bộ máy sinh thực vật tăng khả năng chịu hạn.
“Đây là báo cáo đầu tiên về một cơ chế mới”, Gepstein cho biết. “Mối liên kết mới được tìm ra giữa sự trì hoãn quá trình lão hóa và khả năng chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt. Đồng thời, khám phá về vai trò to lớn của chất kích thích tăng trưởng trong việc tăng khả năng chịu hạn cũng là một phát hiện mới”.
Hiện nay, với cương vị là Giáo sư danh dự của Trung tâm Công nghệ Technion-Israel, Gepstein cùng phối hợp với Đại học California-Davis tiếp tục tiến hành các nghiên cứu và vào năm 2007 công bố những phát hiện ban đầu trên tạp chí khoa học Proceedings của Viện Hàn lâm khoa học quốc gia (PNAS).
Công nghệ chịu hạn đã được cấp bằng sáng chế và được cấp phép bởi các trường đại học cho Arcadia Biosciences, một công ty công nghệ nông nghiệp ở California. Công ty này lại tiếp tục cấp phép cho các công ty hạt giống bán các sản phẩm này trong và ngoài phạm vi Hoa Kỳ. Vào tháng 7 năm 2013, với một bằng sáng chế của Trung Quốc được cấp thêm, con đường mới đã được mở ra cho công nghệ sáng tạo Israel trên một thị trường rộng lớn.
“Công nghệ này đã và đang được giới thiệu áp dụng ở một số loại cây trồng chính, và là chủ đề của các bài viết khoa học do các phòng thí nghiệm khác thực hiện, sử dụng công nghệ của chúng tôi, do nó được toàn thế giới chấp nhận,” theo Gepstein, Cựu Chủ tịch Hiệp hội khoa học cây trồng Israel.
Bảo vệ khỏi nhiệt độ thấp, cao và sâu bọ
Gepstein và nhóm nghiên cứu của ông sẽ sớm công bố bài viết mới về cách thức mà việc biến đổi gen đối với chất kích thích tăng trưởng cũng giup bảo vệ mùa màng trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao, độ mặn, côn trùng và kí sinh trùng.
“Chúng tôi bắt đầu với việc nghiên cứu cách trì hoãn quá trình lão hóa và cuối cùng lại đạt được một thành công hoàn toàn khác mà không kém phần quan trọng, nếu không muốn nói là quan trọng hơn, theo Gepstein, người từng có bằng cấp cao trong sinh lý học thực vật tại Đại học Tel Aviv và hoàn thành luận án sau tiến sỹ tại Đại học California về hormone thực vật.
Gepstein và các cộng sự của mình tại phòng thí nghiệm
“Chúng tôi không hề bổ sung thêm gen bên ngoài mà chỉ mở rộng hoạt động của gen tự nhiên của một một hormone đã có sẵn trong thực vật, Việc này là hoàn toàn tự nhiên, “ Gepstein nhấn mạnh. “Việc này chính xác hơn cũng như đảm bảo thực vật khỏe mạnh hơn bởi bạn đã biết chắc chúng đang làm gì.”
Công nghệ này hiện đang mang lại lợi ích lớn trong nông nghiệp ở khắp nơi trên thế giới, trong đó có Israel.
Gepstein cho rằng khả năng chịu hạn (thiếu nước trong 3 tuần) có một tầm quan trọng rất lớn đối với nông dân Israel. Vào mùa đông ở Israel, sau cơn mưa đầu tiên, lúa mì bắt đầu nảy mầm và sau đó nếu không có mưa trong vài tuần, chúng sẽ chết. Nếu thực vật biến đổi gen có thể chịu đựng thời kì khô hạn này cho đến đợt mưa tiếp theo sau vài tuần, chúng ta có thể cứu được mùa vụ này,” ông cho biết.
Hơn nữa, do không cần nhiều nước, cây lương thực sẽ có thể được trồng cả ở những vùng đất khô cằn hơn với ít tài nguyên thiên nhiên hơn.
(Theo Israel )
