Cây biến đổi gen luôn tự phát sáng suốt vòng đời

Khoa học

Thứ bảy, 02/05/2020,08:04 (GMT+7)

Các nhà khoa học đã biến đổi gen trên hai loài cây thuốc lá giúp chúng phát sáng kéo dài trong suốt vòng đời của cây, từ cây con đến khi trưởng thành. Không giống như các cây phát sáng biến đổi gen trước đây, các cây này sử dụng DNA của nấm phát quang sinh học.

Hoa phát sáng rực rỡ trong đêm. Ảnh: Planta.

Làm cho cây phát sáng là mục đích theo đuổi của nhiều nhà khoa học để có những khu vườn đêm tuyệt đẹp lấp lánh trong bóng tối, và xa hơn trong tương lai, có thể giảm sự phụ thuộc của con người vào ánh sáng điện.

Cây xanh phát sáng cũng có thể giúp con người hiểu về thực vật, cách thức hoạt động trao đổi chất của chúng và cách chúng phản ứng với thế giới xung quanh.

Trước đây, họ cho cây “ăn” hóa chất để duy trì phát sáng, hoặc chế tạo các nhà máy phát sáng bằng phương pháp nano thực vật, sử dụng vi khuẩn phát quang sinh học…

Theo nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Biotech., nhóm các nhà khoa học đã thử nghiệm trên hai loài cây thuốc lá. Và, không giống như các cây phát sáng biến đổi gen trước đây, các cây này sử dụng DNA của nấm phát quang sinh học.

Các nhà khoa học đã tạo ra sự phát xạ ánh sáng ở cây Nicotiana tabacum và Nicotiana benthamiana mà không cần thêm bất kỳ chất nền ngoại sinh nào ngoài gen phát quang sinh học của nấm.

Video clip cây phát sáng trong suốt vòng đời.

Cuối năm 2018, một nhóm các nhà nghiên cứu (nhiều người trong số họ cũng làm việc cho nghiên cứu mới này) đã xuất bản một bài báo về sinh tổng hợp nấm phát sáng (luciferin), hợp chất tạo ra ánh sáng trong nấm phát quang.

Họ phát hiện ra rằng những loại nấm này tổng hợp chất phát sáng từ hợp chất axit caffeic, hoạt động nhờ bốn enzyme. Hai enzyme hoạt động để biến axit caffeic thành tiền chất phát quang; một enzyme thứ ba oxy hóa tiền chất này để tạo ra điện từ. Enzyme thứ tư sau đó chuyển đổi phân tử trở lại axit caffeic, có thể được tái chế thông qua quá trình tương tự.

Do đó, nhóm nghiên cứu cho rằng, có thể tạo ra các cây biến đổi gen để tái phân bổ một số axit caffeic của chúng tổng hợp chất phát quang, như đã thấy trong nấm phát quang sinh học.

Họ đã ghép các cây thuốc lá với bốn gen nấm liên quan đến phát quang sinh học, và canh tác cẩn thận. Và họ phát hiện ra rằng thực vật phát sáng với ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường từ khi gieo hạt đến khi trưởng thành mà không có bất kỳ ảnh hưởng nào đối với sức khỏe của cây.

Các nhà nghiên cứu viết: "Cây thuốc là phát quang có kiểu dáng tổng thể, hàm lượng chất diệp lục và caroten, thời gian ra hoa và hạt nảy mầm không khác biệt so với thuốc lá khác trong nhà kính, ngoại trừ chiều cao tăng 12% so với trung bình”.

Cây phát sáng từ khi còn non cho đến hết vòng đời.

"Điều này cho thấy, không giống như phát quang sinh học của vi khuẩn, chu trình phát quang axit caffeic không độc hại ở thực vật và không tạo ra ảnh hưởng rõ ràng cho sự phát triển của cây, ít nhất là trong nhà kính".

Họ phát hiện ra rằng những phần thân lá non và những bông hoa phát sáng rực rỡ nhất. Chúng sản xuất được khoảng một tỷ photon mỗi phút. Ánh sáng này không đủ để đọc, nhưng nó đủ sáng để có thể nhìn thấy rõ.

Các nhà nghiên cứu cho biết, nó cũng sáng hơn khoảng 10 lần so với các loại cây phát sáng biến đổi gen khác. Tuy nhiên, đây không phải là cây sáng nhất được chế tạo. Trước đó, cây cải xoong do các nhà khoa học tại MIT sản xuất bằng cách sử dụng kỹ thuật nanobionics thực vật, tạo ra ánh sáng khoảng một nghìn tỷ photon mỗi giây nhưng nó chỉ tồn tại 3,5 giờ.

Các nhà khoa học đang mở rộng nghiên cứu. Họ đã biến đổi gen các loài thực vật có hoa phổ biến như cây dừa cạn, cây dã yên thảo và hoa hồng. Họ cũng đang cố gắng tạo ra cây phát sáng nhiều hơn và có màu sắc khác nhau. Và còn nhiều dự định khác nữa.

HOÀNG DƯƠNG - (nhandan.com.vn)

T/h: H.Phong (dongbang.vn)