Tín hiệu ánh sáng phát ra trong quá trình quang hợp

Carl Bernacchi, Nhà nghiên cứu sinh lý thực vật của Cơ quan Nghiên cứu Nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, cho biết: “Quang hợp là điểm khởi đầu để các-bon đi-ô-xít trở thành tất cả những thành phần cho phép thực vật phát triển, nhưng đo lường khả năng quang hợp của tán cây thực sự khó khăn. Hầu hết các phương pháp đều tốn thời gian và chỉ đo được một chiếc lá trong khi đó là chức năng của tất cả các lá trên tất cả các cây thực sự quan trọng trong nông nghiệp”.

Nhóm của Bernacchi sử dụng đồng thời hai công cụ quang phổ – một camera siêu kính để quét cây trồng và một quang phổ kế được sử dụng để ghi lại thông tin rất chi tiết về ánh sáng mặt trời – để đo nhanh một tín hiệu được gọi là huỳnh quang cảm ứng mặt trời (SIF) được thực vật phát ra khi năng lượng sinh ra trong quá trình quang hợp.

Với tín hiệu SIF này, nhóm có được những hiểu biết quan trọng về quá trình quang hợp mà cuối cùng có thể cải thiện năng suất cây trồng.

Họ phát hiện ra rằng một phần quan trọng của tín hiệu SIF tương quan tốt hơn với khả năng quang hợp. Năng suất SIF này chỉ chiếm một phần nhỏ của năng lượng do thực vật phát ra dưới dạng SIF so với tổng năng lượng mà thực vật thu được, nhưng nó mang thông tin quan trọng.

Peng Fu, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, người đã chủ trì nghiên cứu này tại Illinois cho biết: “Với thông tin chi tiết này, chúng tôi có thể sử dụng một số công cụ theo cách phối hợp để đưa ra các ước tính chính xác hơn”.

Trong nghiên cứu này, họ đã chọn ra các dải ánh sáng cụ thể là có liên quan đến SIF (và đã được hiểu rõ về mặt sinh lý học) để hiểu rõ hơn về dữ liệu thực sự cần thiết để thực hiện những ước tính này.

Trước đây, họ dựa vào những máy ảnh đắt tiền có thể thu được hàng nghìn dải ánh sáng. Matthew Siebers, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Illinois, cho biết: “Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy rằng những chiếc máy ảnh rẻ hơn nhiều có thể được sử dụng để thay thế khi chúng ta biết những dải ánh sáng nào là cần thiết”.

Tăng hiệu quả quang hợp (RIPE) là một dự án nghiên cứu quốc tế nhằm cải thiện khả năng quang hợp nhằm trang bị cho nông dân trên toàn thế giới những cây trồng năng suất cao hơn để đảm bảo mọi người có đủ lương thực để có một cuộc sống khỏe mạnh và hiệu quả. RIPE được hỗ trợ bởi Quỹ Bill & Melinda Gates, Quỹ Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm Hoa Kỳ, và Văn phòng Ngoại giao, Thịnh vượng chung & Phát triển Vương quốc Anh, những tổ chức cam kết đảm bảo sự tiếp cận toàn cầu và cung cấp các công nghệ của dự án cho những người nông dân.