Các nhà khoa học Trung Quốc đã xác định được một gen liên quan đến khả năng chịu nhiệt của cây lúa sau hơn một thập kỷ nghiên cứu. Biến thể tự nhiên của gen QT12 có thể giúp duy trì cả năng suất và chất lượng hạt lúa trong điều kiện nhiệt độ cao. Kết quả này mới được công bố trên Tạp chí Cell.

Argelia Lorence - nhà hóa sinh thực vật tại Đại học Bang Arkansas (Hoa Kỳ), chuyên nghiên cứu về tác động của nhiệt độ lên cây lúa nhận định rằng, đây là một đột phá lớn, phát hiện này có thể có ý nghĩa rộng hơn, bởi gen này cũng xuất hiện ở các loại ngũ cốc khác như lúa mì và ngô - những cây trồng đang phải đối mặt với những thách thức tương tự trong bối cảnh khí hậu ngày càng nóng lên.

Gen QT12 bảo vệ năng suất và chất lượng lúa

Nhiệt độ tăng đang trở thành mối đe dọa nghiêm trọng và ngày càng rõ rệt đối với sản xuất lúa. Một nghiên cứu đáng chú ý do Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) tại Philippines thực hiện vào năm 2004 cho thấy, năng suất lúa giảm tới 10% cho mỗi độ C nhiệt độ không khí ban đêm tăng lên, tính từ giai đoạn 1979 đến 2003. Đáng lo ngại hơn, tại nhiều vùng trồng lúa ở châu Á và châu Phi, nhiệt độ ban đêm đang tăng với tốc độ nhanh gấp đôi so với ban ngày.

Trước tình hình đó, năm 2012, một nhóm nhà khoa học tại Trung Quốc đã bắt đầu tìm kiếm các giống lúa có khả năng chịu nhiệt tốt hơn. Dưới sự dẫn dắt của nhà di truyền học thực vật Yibo Li tại Đại học Nông nghiệp Huazhong, nhóm nghiên cứu đã trồng thử nghiệm 533 giống lúa tại 4 địa điểm có nền nhiệt ban đêm cao. Sau khi thu hoạch, họ đánh giá mức độ vôi hóa của hạt bằng cách đếm số hạt chuyển sang màu trắng, thay vì trong suốt như bình thường. Hai giống lúa: Chenghui448 và OM1723 nổi bật với khả năng chống chịu tốt. Nhóm nghiên cứu tiến hành lai ghép hai giống này và theo dõi các dấu ấn di truyền trong thế hệ lai, từ đó xác định được một gen quan trọng liên quan đến khả năng chịu nhiệt và duy trì chất lượng hạt. Gen này nằm trên nhiễm sắc thể số 12, được đặt tên là QT12.

Các thí nghiệm tiếp theo đã giúp làm sáng tỏ cơ chế mà QT12 gây ra hiện tượng vôi hóa hạt lúa khi nhiệt độ tăng cao. Ở điều kiện bình thường, ba yếu tố phiên mã phối hợp với nhau để điều chỉnh hoạt động của gen này. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng, một trong ba yếu tố bị tách ra và liên kết với vùng khởi động của QT12, kích hoạt gen hoạt động mạnh hơn.

Sự thay đổi trong điều hòa gen này gây rối loạn một cơ quan tế bào quan trọng gọi là lưới nội