Giúp người trồng tìm ra các giống khoai tây có khả năng chống chịu tốt hơn trước sự gián đoạn của đợt nắng nóng tiềm ẩn là rất quan trọng đối với tính bền vững và lợi nhuận của sản lượng khoai tây 4.5 triệu tấn mỗi năm của Canada, báo cáo Portal Potatoes.news.
Nhận thức được nhu cầu này, Tiến sĩ Xu-Qing Li, Nghiên cứu viên về Nông nghiệp và Nông thực phẩm Canada (AAFC) tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Fredericton ở New Brunswick, đã nghiên cứu về stress nhiệt ở khoai tây trong nhiều năm. Vào năm 2018, ông đã đưa công việc của mình lên một tầm cao mới bằng cách hợp tác với một nhóm các nhà khoa học từ Đại học New Brunswick và một số cộng tác viên quốc tế để nghiên cứu phản ứng của 55 giống khoai tây khác nhau đối với stress nhiệt, đây là nghiên cứu quy mô lớn đầu tiên. thuộc loại của nó.
Ở hầu hết các giống được nghiên cứu, stress nhiệt làm giảm kích thước của lá, nhưng lại làm tăng ngọn và chiều cao của cây, đồng thời giảm đáng kể số lượng và trọng lượng củ. Nghiên cứu này cũng xác định những giống chịu nhiệt tốt nhất: Eramosa, Chieftain, AC Belmont và Superior.
Việc xác định các giống này là một bước quan trọng đầu tiên, nhưng ngay cả những củ khoai tây này cũng không hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao, vì vậy rõ ràng là cần phải nghiên cứu thêm. Vào năm 2020, Tiến sĩ Lee đã hợp tác với đồng nghiệp AAFC, Tiến sĩ Benoît Bizimungu và các nhà khoa học tại Đại học Queen để thực hiện nghiên cứu mà sau đó đã được trao giải thưởng Tạp chí Nghiên cứu Khoai tây Hoa Kỳ.
Trong ấn phẩm của họ "Ảnh hưởng của sự chín sớm đến khả năng chống chịu stress nhiệt ở XNUMX giống khoai tâyNgười ta nhấn mạnh rằng các giống khoai tây được biết đến với khả năng chín sớm trên đồng ruộng phát triển với tốc độ tương tự như các giống khoai tây muộn hơn khi chúng chịu áp lực nhiệt trong nhà kính, tức là nhiệt thực sự làm chậm quá trình trưởng thành của chúng.
Nghiên cứu của Tiến sĩ Lee và các đồng nghiệp đã tìm cách xác định các gen cụ thể của khoai tây có thể giúp giải thích tại sao lại như vậy và cơ chế xác định liệu một giống khoai tây sẽ trưởng thành sớm hay muộn.
Căng thẳng nhiệt khiến khoai tây phản ứng bằng cách thay đổi thời gian chín, và nhiệt độ cao hơn thực sự làm chậm sự phát triển của nó.
Sau nghiên cứu đoạt giải thưởng này, Tiến sĩ Lee đã khởi động và dẫn đầu một dự án nghiên cứu mới để tìm hiểu sâu hơn và đi sâu hơn vào các cơ chế bộ gen phản ứng của khoai tây với stress nhiệt. Vào năm 2020, ông đã xác định được các gen quy định sự nảy mầm do nhiệt.
Khoai tây trồng trong mùa hè khô nóng thường có một khuyết tật gọi là "cây con trước khi thu hoạch" hoặc "cây con nhiệt" có thể làm thay đổi thành phần hóa học của củ và làm giảm chất lượng tổng thể và khả năng bán ra thị trường của khoai tây.
Trong nghiên cứu này, 18 giống cây trồng khác nhau đã được sử dụng để tìm hiểu xem liệu chỉ riêng điều kiện stress nhiệt có phải là nguyên nhân khiến mầm có vấn đề hay không. Dự án đã xác nhận rằng nhiệt thực sự là thủ phạm, và sự chín sớm hay chín tự nhiên của giống cây được đề cập không liên quan đến việc liệu nó có nảy mầm trong điều kiện căng thẳng hay không.
Để đạt được kết luận này, các nhà nghiên cứu làm việc với Tiến sĩ Li đã nghiên cứu phản ứng của bộ phận phiên mã của khoai tây bị stress nhiệt. Nghiên cứu phiên mã liên quan đến việc kiểm tra các gen, mạng lưới tương tác gen và các đặc điểm mRNA của tế bào để xem chúng hoạt động như thế nào khi đối mặt với các yếu tố môi trường hoặc bệnh tật, cung cấp cái nhìn rất sâu và chi tiết về hành vi và chức năng của tế bào.
Nghiên cứu cho thấy rằng các gen liên quan đến trạng thái ngủ đông được điều chỉnh giảm ở khoai tây bị stress nhiệt, giống như ở khoai tây bị stress nhiệt sau thu hoạch sau thu hoạch, cho thấy rằng chuyển hóa hormone thực vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình nảy mầm. Thông tin này sẽ hữu ích khi đề cập đến việc cải tiến di truyền các giống khoai tây để kháng nảy mầm trong điều kiện nhiệt độ cao.
Xiu-Qing Li nói: “Những gì chúng tôi tìm thấy sẽ giúp nông dân và nhà chế biến đưa ra quyết định tốt hơn về cách bảo quản và chế biến khoai tây bị stress nhiệt. “Đây là một thách thức mà các nhà sản xuất trên toàn thế giới phải đối mặt và thật tuyệt khi có thể đóng góp vào sự hiểu biết của chúng tôi về vấn đề này và đưa ra các khuyến nghị dựa trên bằng chứng”. Nghiên cứu đã cung cấp những hiểu biết quan trọng về việc lựa chọn các giống khoai tây để trồng, cách tốt nhất để lập kế hoạch bảo quản và sử dụng khoai tây chịu nhiệt, và kiến thức để giúp phát triển các giống chịu nhiệt trong tương lai.
Khi biến đổi khí hậu có nguy cơ gây ra thời tiết nóng hơn và thất thường hơn, Tiến sĩ Lee đề nghị đánh giá thêm các giống trong điều kiện mùa hè nóng nực và phát triển thêm các chiến lược toàn diện để giảm nguy cơ stress nhiệt.
Nghiên cứu này là một đóng góp vô giá trong việc giảm thiểu rủi ro trong sản xuất khoai tây ở Canada và trên thế giới.