Nâng cao chất lượng trái cây trong khi vẫn duy trì chất lượng bình thường.sự phát triển của câyViệc cân bằng chất lượng luôn là một thách thức lớn trong nông nghiệp. Một nghiên cứu mới cho thấy việc đạt được sự cân bằng này có thể dễ dàng hơn so với suy nghĩ trước đây. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng việc tăng cường hoạt động của một “gen làm sạch” được bảo tồn có thể đồng thời cải thiện cả giá trị dinh dưỡng và đặc tính cảm quan của trái cây. Bằng cách tăng cường biểu hiện của một gen liên quan đến tRNA, nhóm nghiên cứu đã tăng mức độ anthocyanin và terpenoid – các hợp chất ảnh hưởng đến màu sắc, mùi thơm và đặc tính chống oxy hóa của trái cây. Những cải thiện này không có tác động đáng kể nào đến sự phát triển của cây, kích thước trái cây hoặc hàm lượng đường. Kết quả cho thấy một vai trò bất ngờ của các gen thường liên quan đến chức năng tế bào cơ bản, chứng minh rằng chúng cũng có thể ảnh hưởng đến các đặc điểm trao đổi chất quan trọng của trái cây.
Anthocyanin và terpenoid đóng vai trò quan trọng trong màu sắc, hương vị, mùi thơm và giá trị dinh dưỡng tổng thể của trái cây. Tuy nhiên, những nỗ lực nhằm tăng hàm lượng các hợp chất này thường dẫn đến những tác dụng phụ không mong muốn. Điều này là do quá trình sản xuất của chúng có liên quan chặt chẽ đến hormone thực vật. Ví dụ, cytokinin điều chỉnh cả sự sinh trưởng và quá trình trao đổi chất thứ cấp của cây, vì vậy việc thay đổi nồng độ của chúng có thể làm thay đổi cấu trúc và đặc điểm sinh trưởng của cây.
Một nhóm gen liên quan đến cytokinin ít được biết đến – các enzyme chuyển isopentenyl kiểu tRNA – đã nhận được tương đối ít sự chú ý. Người ta cho rằng các gen này thực hiện các chức năng tế bào thông thường hơn là chủ động điều chỉnh các đặc điểm của cây trồng. Liệu chúng có thể cải thiện chất lượng trái cây mà không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây hay không vẫn chưa rõ ràng, do đó cần được nghiên cứu thêm.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Nông nghiệp Nam Kinh và Đại học Connecticut đã công bố một bài báo trên tạp chí *Nghiên cứu Làm vườn*, khám phá khả năng này bằng cách sử dụng dâu tây dại làm ví dụ. Họ tập trung vào một gen duy trì chức năng tế bào có tên là FveIPT2. Bằng cách biến đổi gen thực vật để tăng mức độ biểu hiện của gen này, họ đã quan sát thấy sự cải thiện đáng kể về chất lượng quả.
Cây chuyển gen cho thấy hàm lượng anthocyanin và terpenoid trong quả chín cao hơn đáng kể so với cây hoang dại, nhưng không có sự khác biệt về sinh trưởng, kích thước quả hoặc hàm lượng đường. Phát hiện này thách thức quan niệm lâu đời cho rằng các gen duy trì chức năng tế bào chỉ đóng vai trò thụ động và làm nổi bật tiềm năng to lớn của chúng trong việc cải tiến cây trồng.
Gen FveIPT2 tham gia vào quá trình biến đổi tRNA và liên quan đến quá trình tổng hợp cis-zeatin (một loại cytokinin). Không giống như các gen liên quan đến cytokinin khác, vốn có tác động đáng kể đến sự sinh trưởng của cây, việc tăng hoạt động của gen FveIPT2 chỉ gây ra những thay đổi nhỏ trong tổng lượng cytokinin. Sự phát triển của cây diễn ra bình thường, không có bất kỳ bất thường rõ rệt nào. Quá trình ra hoa và kết trái diễn ra như mong đợi, không có thay đổi về trọng lượng, hình dạng hoặc độ ngọt của quả.
Mặc dù cây trồng phát triển ổn định, thành phần hóa học của quả đã trải qua những thay đổi đáng kể. Hàm lượng anthocyanin, flavonoid và các hợp chất phenolic tăng lên, dẫn đến màu đỏ đậm hơn. Phân tích chi tiết cho thấy sự gia tăng đáng kể hàm lượng của chín loại anthocyanin cụ thể, bao gồm các hợp chất có nguồn gốc từ cyanidin và pelargonidin, được biết đến với đặc tính chống oxy hóa.
Đồng thời, hàm lượng của gần một nửa số hợp chất terpenoid được phát hiện đã tăng lên. Các hợp chất terpenoid này bao gồm monoterpen, sesquiterpen và triterpen, đóng vai trò quan trọng trong hương thơm và mùi vị.
Những thay đổi này không chỉ giới hạn ở màu sắc và thành phần dinh dưỡng. Nồng độ các hợp chất thơm liên quan đến mùi hương hoa dễ chịu, chẳng hạn như linalool, đã tăng lên. Ngược lại, nồng độ các hợp chất liên quan đến mùi hăng, mùi nhựa cây lại giảm xuống. Các nghiên cứu về biểu hiện gen đã xác nhận rằng các con đường quan trọng chịu trách nhiệm sản xuất và vận chuyển các hợp chất này trở nên hoạt động mạnh hơn.
Tóm lại, những kết quả này chứng minh rằng FveIPT2 có thể cải thiện thành phần hóa học của quả một cách chọn lọc mà không gây ra những thay đổi nội tiết tố điển hình ảnh hưởng đến sự sinh trưởng.
Các nhà nghiên cứu nhận xét: “Nghiên cứu này chứng minh rằng những gì chúng ta thường gọi là 'gen duy trì chức năng tế bào' có thể có những tác động cụ thể và đáng kể một cách đáng ngạc nhiên. Bằng cách nhắm mục tiêu vào các gen loại tRNA thay vì các chất điều hòa hormone truyền thống, chúng tôi đã có thể cải thiện màu sắc, hương vị và thành phần dinh dưỡng của trái cây mà không ảnh hưởng đến sự phát triển, trong khi kỹ thuật chuyển hóa thường có tác động tiêu cực đến sự phát triển. Những kết quả này cho thấy các con đường tế bào cơ bản có thể ảnh hưởng một cách tinh tế đến chất lượng trái cây, cung cấp cho các nhà lai tạo giống những công cụ mới vừa hiệu quả vừa nhẹ nhàng.”
Kết quả chứng minh rằng FveIPT2 là một phương pháp đầy triển vọng và hiệu quả để nâng cao chất lượng quả dâu tây và các loại cây trồng nông nghiệp khác. Bởi vì phương pháp này làm tăng hàm lượng các sắc tố có lợi và các hợp chất thơm mà không làm giảm năng suất hoặc sức sống của cây, nên nó đặc biệt quan trọng đối với việc sản xuất các sản phẩm nông nghiệp chất lượng cao.
Nhìn rộng hơn, nghiên cứu này thách thức quan niệm cho rằng các gen duy trì chức năng tế bào chỉ tham gia vào các quá trình tế bào thông thường. Bằng cách xác định ảnh hưởng của chúng đến quá trình trao đổi chất thứ cấp, nghiên cứu đề xuất các chiến lược mới để tăng năng suất cây trồng trong khi vẫn duy trì chất lượng.
Bài viết này được cung cấp bởi Viện Khoa học thuộc Đại học Nông nghiệp Nam Kinh. Lưu ý: Nội dung có thể cần chỉnh sửa do yêu cầu về định dạng và độ dài.
Đăng ký nhận bản tin email miễn phí của ScienceDaily để nhận các cập nhật hàng ngày và hàng tuần và luôn nắm bắt thông tin mới nhất. Hoặc khám phá nhiều nguồn tin tức của chúng tôi trong trình đọc RSS của bạn:
Hãy chia sẻ suy nghĩ của bạn về ScienceDaily—chúng tôi hoan nghênh mọi ý kiến đóng góp, cả tích cực và tiêu cực. Bạn có gặp vấn đề khi sử dụng trang web không? Có câu hỏi nào không?
Thời gian đăng bài: 08/05/2026
