 |
| Cây gai dầu |
Một nhóm quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học British Columbia (UBC) dẫn đầu đã so sánh 187 mẫu cây gai dầu từ các trang trại hiện đại và vùng đất ngập nước lân cận với hơn 100 mẫu lịch sử có niên đại từ năm 1820 được lưu trữ trong các bảo tàng trên khắp Bắc Mỹ.
Giống như việc giải trình tự các di cốt của người cổ đại và người Neanderthal đã giải quyết những bí ẩn quan trọng về lịch sử loài người, việc nghiên cứu cấu tạo di truyền của thực vật trong hai thế kỷ qua cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi quá trình tiến hóa trong hành động qua các môi trường thay đổi.
Tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Julia Kreiner, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Thực vật học của UBC, cho biết: “Các biến thể di truyền giúp cây trồng phát triển tốt trong môi trường nông nghiệp hiện đại đã tăng lên với tần suất cao một cách nhanh chóng kể từ khi thâm canh nông nghiệp vào những năm 1960.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hàng trăm gen trong bộ gen của cỏ dại hỗ trợ thành công của nó trong các trang trại, với các đột biến gen liên quan đến khả năng chịu hạn, tăng trưởng nhanh và kháng thuốc diệt cỏ xuất hiện thường xuyên. Tiến sĩ Kreiner cho biết: “Các loại thay đổi mà chúng ta đang áp đặt trong môi trường nông nghiệp mạnh đến mức chúng gây ra hậu quả ở các môi trường sống lân cận mà chúng ta thường nghĩ là tự nhiên”.
Những phát hiện này có thể cung cấp thông tin cho các nỗ lực bảo tồn nhằm bảo tồn các khu vực tự nhiên trong các cảnh quan bị chi phối bởi nông nghiệp. Giảm dòng gen ra khỏi các địa điểm nông nghiệp và chọn các quần thể tự nhiên biệt lập hơn để bảo vệ có thể giúp hạn chế ảnh hưởng tiến hóa của các trang trại.
Cây gai dầu thông thường có nguồn gốc từ Bắc Mỹ và không phải lúc nào cũng là một loại cây có vấn đề. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, cỏ dại gần như không thể bị tiêu diệt khỏi các trang trại nhờ vào sự thích nghi di truyền bao gồm cả khả năng kháng thuốc diệt cỏ.
 |
| Cây gai dầu thông thường có nguồn gốc từ Bắc Mỹ và không phải lúc nào cũng là một loại cây có vấn đề |
Đồng tác giả Tiến sĩ Sarah Otto, Giáo sư Đại học Killam tại Đại học cho biết: "Mặc dù cây gai dầu thường mọc gần hồ và suối, nhưng sự thay đổi di truyền mà chúng ta đang thấy cho phép loài cây này tồn tại trên vùng đất khô hạn hơn và phát triển nhanh chóng để vượt qua các loại cây trồng khác".
Đáng chú ý, nằm trong số bảy đột biến kháng thuốc diệt cỏ được tìm thấy trong các mẫu hiện tại không có trong các mẫu lịch sử. Tiến sĩ Kreiner cho biết: “Các trang trại hiện đại áp đặt một bộ lọc mạnh xác định loài thực vật nào và các đột biến có thể tồn tại theo thời gian. Xác định trình tự gen của cây trồng, thuốc diệt cỏ nổi bật như một trong những bộ lọc nông nghiệp mạnh nhất xác định cây nào sống sót và cây nào chết."
Cây gai dầu mang bất kỳ đột biến nào trong số bảy đột biến kháng thuốc diệt cỏ đã tạo ra trung bình 1,2 lần số con còn sống sót mỗi năm kể từ năm 1960 so với cây không có đột biến.
Các đột biến kháng thuốc diệt cỏ cũng được phát hiện trong môi trường sống tự nhiên, mặc dù ở tần suất thấp hơn, điều này đặt ra câu hỏi về chi phí của những sự thích nghi này đối với đời sống thực vật trong các môi trường phi nông nghiệp.
Tiến sĩ Kreiner cho biết: “Trong trường hợp không sử dụng thuốc diệt cỏ, việc kháng thuốc thực sự có thể gây tốn kém cho cây trồng, vì vậy những thay đổi xảy ra ở các trang trại đang ảnh hưởng đến sức khỏe của cây trồng trong tự nhiên”.
Các hoạt động nông nghiệp cũng đã định hình lại nơi các biến thể di truyền cụ thể được tìm thấy trên toàn cảnh. Trong 60 năm qua, một giống cỏ dại ở phía tây nam đã phát triển ngày càng nhiều về phía đông trên khắp Bắc Mỹ, truyền gen của chúng vào các quần thể địa phương do lợi thế cạnh tranh của chúng trong bối cảnh nông nghiệp.
Tiến sĩ Stephen Wright, đồng tác giả và Giáo sư về Sinh thái học và Sinh học Tiến hóa tại Đại học Toronto cho biết: “Những kết quả này làm nổi bật tiềm năng to lớn của việc nghiên cứu bộ gen lịch sử để hiểu sự thích nghi của thực vật trong khoảng thời gian ngắn. Mở rộng nghiên cứu này trên quy mô và loài sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về cách canh tác và biến đổi khí hậu đang thúc đẩy sự tiến hóa nhanh chóng của thực vật."
Giáo sư John Stinchcombe của Đại học Toronto, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Hiểu được số phận của các biến thể này và cách chúng ảnh hưởng đến thực vật trong quần thể phi nông nghiệp, ‘hoang dã’ là bước quan trọng tiếp theo cho công việc của chúng tôi”.
