Các hạt giống được đưa lên vũ trụ từ tháng 11/2022, hiện đã được đặt bên trong và bên ngoài Trạm vũ trụ quốc tế để tiếp xúc với toàn bộ bức xạ vũ trụ và nhiệt độ khắc nghiệt của không gian. Đây là thí nghiệm về thực vật học thiên văn của IAEA và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) thông qua Trung tâm Kỹ thuật hạt nhân trong Nông nghiệp và Lương thực chung của FAO/IAEA, nhằm mục đích khám phá tác động của bức xạ vũ trụ đối với hạt giống để củng cố các giống cây trồng chống lại tác động của biến đổi khí hậu và tăng cường an ninh lương thực toàn cầu. Mục đích là xác định các điều kiện khắc nghiệt của không gian, như nhiệt độ và bức xạ, có dẫn đến những thay đổi tiến hóa trong hạt giống hay không, và ngược lại, liệu những thay đổi đó có thể giúp thực vật trở nên kiên cường hơn khi đối mặt với điều kiện sinh trưởng ngày càng khó khăn hay không.
Najat Mokhtar, Phó Tổng Giám đốc IAEA kiêm Trưởng Ban Khoa học và Ứng dụng Hạt nhân cho biết: “Chúng tôi có trách nhiệm khám phá các kỹ thuật hạt nhân có thể tạo ra sự khác biệt tích cực đối với sức khỏe con người và nguồn cung cấp thực phẩm”. “Khi thế giới vật lộn với việc thích ứng hậu quả do biến đổi khí hậu, chúng ta cần tăng tốc nghiên cứu nhân giống cây trồng để tìm ra các giải pháp phù hợp và hiệu quả về chi phí”. Hạt giống cây Arabidopsis (cải dầu) và lúa đã được phóng lên vũ trụ từ Wallops của NASA ở Virginia, Hoa Kỳ, vào 7/11/2022. Ngày 13/12, một nửa số hạt giống đã được chuyển ra bên ngoài ISS Nanoracks. Nửa còn lại được giữ bên trong ISS chủ yếu tiếp xúc với vi trọng lực và một số mức độ phóng xạ. Phó Tổng Giám đốc FAO Maria Helena Semedo cho biết: “Các nhà sản xuất lương thực quy mô nhỏ dễ bị tổn hại nhất trước biến đổi khí hậu cần khẩn trương nghiên cứu và phát triển hạt giống”. Các điều kiện trồng trọt ngày càng khắc nghiệt đe dọa sản xuất lương thực, do đó thí nghiệm hướng tới việc khoa học vũ trụ sẽ góp phần thay đổi bằng cách thúc đẩy sự phát triển dồi dào các giống cây trồng có khả năng phục hồi và giàu dinh dưỡng.
Hạt của cây Arabidopsis – loại cây thường được sử dụng trong các thí nghiệm di truyền nhờ đặc tính độc đáo, Cao lương – loại ngũ cốc chứa nhiều chất dinh dưỡng và ethanol đang được đặt bên trong và bên ngoài Trạm Vũ trụ Quốc tế trong khoảng ba tháng dưới các điều kiện không gian, chủ yếu là vi trọng lực, hỗn hợp phức tạp của bức xạ vũ trụ và nhiệt độ thấp (Ảnh: NASA, Nanoracks, IAEA)
Bức xạ vũ trụ trong nhân giống cây trồng
Các đột biến tự phát do tiếp xúc với các điều kiện khác nhau trong môi trường là cơ sở tiến hóa của tất cả các sinh vật, IAEA và FAO, thông qua Trung tâm chung FAO/IAEA, đã hỗ trợ các quốc gia tìm kiếm các giống cây trồng mới với các đặc điểm mong muốn thông qua kỹ thuật gây đột biến do phóng xạ, cải thiện an ninh lương thực và dinh dưỡng cũng như thu nhập của nông dân. Cây Arabidopsis (cải dầu) và hạt lúa được chọn cho nghiên cứu vì có sẵn cơ sở dữ liệu kiến thức di truyền lớn để phân tích và so sánh. Cây Arabidopsis được nghiên cứu rộng rãi bởi các nhà thực vật học và nhà di truyền học thực vật, trong khi lúa miến là cây trồng của vùng nhiệt đới bán khô hạn, một loại ngũ cốc được trồng ở nhiều nước đang phát triển để làm lương thực. Trung tâm Liên hợp FAO/IAEA, có trụ sở tại Vienna, Áo, đã tăng tốc nghiên cứu nhân giống cây trồng sử dụng bức xạ để phát triển các giống cây trồng nông nghiệp mới trong gần 60 năm.
Trong lịch sử ngành nông nghiệp thực vật, chọn lọc tự nhiên hoặc nhân giống tiến hóa, còn được gọi là nhân giống đột biến, là động lực của việc thuần hóa cây trồng và nhân giống cây trồng. Chúng chịu trách nhiệm về sự thích nghi di truyền của thực vật với môi trường thay đổi của chúng và dẫn đến việc cải thiện cây trồng. Cho đến nay, hơn 3400 giống mới của hơn 210 loài thực vật đã được phát triển bằng cách sử dụng biến thể di truyền do bức xạ gây ra và nhân giống đột biến — bao gồm nhiều loại cây lương thực, cây cảnh và cây được nông dân ở 70 quốc gia sử dụng. Khi các hạt giống trở về từ không gian, dự kiến vào tháng 4/2023, chúng sẽ nảy mầm và phát triển trong các nhà kính, phòng thí nghiệm của IAEA ở Seibersdorf, do Trung tâm Liên hợp FAO/IAEA quản lý, đồng thời kiểm tra các biến thể cấu trúc DNA và tác động sinh học. Những phân tích này sẽ giúp hiểu được liệu bức xạ vũ trụ và các điều kiện không gian có tác động giá trị duy nhất đối với việc cải thiện cây trồng và có khả năng mang lại lợi ích cho con người trên Trái đất hay không.
Từ khóa: bức xạ vũ trụ; nhân giống đột biến; biến đổi khí hậu; lúa; cải dầu;
– CMD&DND –
