Trong bối cảnh an ninh lương thực toàn cầu và biến đổi khí hậu, ngành Công nghệ sinh học (CNSH) thực vật đang chuyển dịch mạnh mẽ sang việc tạo ra các giống cây trồng biến đổi gen hoặc chỉnh sửa gen (CRISPR/Cas9) có năng suất cao và khả năng chịu stress vượt trội.
Tuy nhiên vấn đề lớn hiện nay là: Làm sao để đánh giá chức năng sinh lý của hàng nghìn dòng lai tạo trong thời gian ngắn với độ chính xác cao?
Công ty Cổ phần Vật tư Khoa học Kỹ thuật LASI xin giới thiệu giải pháp toàn diện sử dụng Hệ thống quang hợp cầm tay LI-6800 – Tiêu chuẩn vàng trong nghiên cứu sinh lý thực vật.
Các phương pháp đo quang hợp truyền thống đang gặp phải những hạn chế lớn khi áp dụng vào quy mô sàng lọc giống công nghiệp:
Tốc độ chậm: Mất từ 30-40 phút để xây dựng một đường cong phản ứng CO₂ (A-Ci) ở trạng thái cân bằng tĩnh.
Môi trường thiếu thực tế: Các phép đo tĩnh trong phòng thí nghiệm không phản ánh được cách cây phản ứng với ánh sáng biến thiên ngoài thực địa.
Bỏ sót đặc điểm sinh lý: Khó phân tách rạch ròi giữa các yếu tố giới hạn quang hợp do khí khổng hay do bộ máy sinh hóa bên trong.
Hệ thống LI-6800 cung cấp bộ dữ liệu toàn diện dựa trên các phương trình nhiệt động học và sinh lý thực vật, giúp các nhà nghiên cứu sàng lọc chính xác các đặc tính mong muốn của giống cây trồng.
|
Nhóm chỉ số |
Ký hiệu |
Tên chỉ số |
Ý nghĩa trong CNSH |
|
Trao đổi khí |
Anet |
Net CO₂ Assimilation (Tốc độ quang hợp thuần) |
Thước đo trực tiếp năng suất tiềm năng và tích lũy sinh khối. |
|
gsw |
Stomatal Conductance (Độ dẫn khí khổng) |
Chỉ số vàng đánh giá phản ứng đóng/mở khí khổng trước stress hạn. |
|
|
Ci |
Intercellular CO₂ (Nồng độ CO₂ nội bào) |
Giúp phân biệt giới hạn quang hợp là do khí khổng hay do bộ máy sinh hóa. |
|
|
E |
Transpiration Rate (Tốc độ thoát hơi nước) |
Đánh giá mức độ mất nước của cây. |
|
|
WUE |
Water Use Efficiency (Hiệu quả sử dụng nước) |
Tỷ lệ A/E – Tiêu chí chọn giống tiết kiệm nước. |
|
|
Vcmax |
Max Rubisco carboxylation |
Hoạt tính tối đa của enzyme Rubisco. |
|
|
Huỳnh quang |
Fv/Fm |
Max Quantum Efficiency (Hiệu suất lượng tử cực đại) |
Chỉ số sức khỏe cơ bản của hệ quang hóa II (PSII). |
|
ΦPSII |
Effective Quantum Yield (Hiệu suất lượng tử thực tế PSII) |
Tỷ lệ ánh sáng thực sự được dùng cho quang hợp. |
|
|
ETR |
Electron Transport Rate (Tốc độ truyền điện tử) |
Đánh giá dòng năng lượng trong chuỗi quang hợp. |
|
|
NPQ |
Non-Photochemical Quenching (Dập tắt phi quang hóa) |
Cơ chế tản nhiệt bảo vệ lá khỏi ánh sáng dư thừa (quan trọng cho chịu hạn/nhiệt). |
LI-6800 không chỉ là một thiết bị đo lường, mà là một nền tảng công nghệ giúp giải quyết bài toán thông lượng cao (High-throughput) trong CNSH:
Toàn bộ bộ phân tích khí hồng ngoại (IRGAs) được tích hợp ngay tại đầu đo, loại bỏ độ trễ khí động học và thể tích chết. Điều này giúp hệ thống phản hồi tức thời với mọi biến động sinh lý nhỏ nhất của lá.
Đây là bước tiến hóa vượt bậc so với phương pháp RACiR™. Sử dụng nguyên lý vật lý cơ bản thay vì hiệu chỉnh thực nghiệm, công nghệ DAT cho phép:
Rút ngắn thời gian đo đường cong A-Ci xuống chỉ còn 5-7 phút/cây (nhanh gấp 6 lần phương pháp truyền thống).
Không cần đo buồng trống để hiệu chuẩn, loại bỏ sai số thủ công.
Cung cấp dữ liệu liên tục với độ phân giải cao.
LI-6800 kiểm soát chính xác các yếu tố môi trường ngay trong buồng đo để mô phỏng các điều kiện khắc nghiệt:
CO₂: Kiểm soát từ 0 – 2000 µmol.
Ánh sáng: Nguồn LED đồng nhất, cường độ tới 3000 µmol, điều chỉnh quang phổ.
Nhiệt độ: Làm nóng/lạnh cực nhanh ±10°C.
Độ ẩm: Giữ thâm hụt áp suất hơi nước (VPD) ổn định để khí khổng không đóng.
LI-6800 cho phép đo đồng thời trao đổi khí (carbon cố định) và huỳnh quang (năng lượng ánh sáng) trên cùng một diện tích lá.
Công nghệ Multiphase Flash™ (MPF): Sử dụng chuỗi xung ánh sáng biến thiên cường độ cao thay vì một xung đơn lẻ. Kỹ thuật này giúp xác định chính xác giá trị huỳnh quang cực đại thực tế (Fm’) mà các phương pháp cũ thường ước lượng thấp hơn.
Phân tích sâu: Giúp các nhà CNSH hiểu hơn về cơ chế tự bảo vệ NPQ – chìa khóa để tạo ra các giống cây chịu cường độ ánh sáng cao.
Với buồng đo chuyên dụng 6800-18 Aquatic Chamber, LI-6800 mở rộng khả năng nghiên cứu cho các đối tượng như tảo huyền phù, san hô, cỏ biển và rêu.
Hệ thống trao đổi khí hở: Khắc phục hoàn toàn hạn chế đói carbon (carbon starvation) thường gặp ở các điện cực oxy kín, cho phép đo liên tục và chính xác tốc độ đồng hóa CO₂ trong thời gian dài.
Tích hợp huỳnh quang kép: Kết hợp với đầu đo Fluorometer để đo đồng thời quang hợp và các chỉ số huỳnh quang (NPQ, ETR) ngay trên mẫu vật trong nước.
LI-6800 giúp xác định xem một gen mục tiêu có thực sự cải thiện hiệu suất quang hợp hay không.
Ví dụ: Nghiên cứu trên giống lúa siêu năng suất Takanari đã chứng minh ưu thế không nằm ở khí khổng, mà do Độ dẫn thịt lá (gm) và hoạt tính Rubisco cao hơn. Điều này định hướng chính xác mục tiêu cải tiến gen.
Hệ thống cho phép đo đồng thời Trao đổi khí và Huỳnh quang diệp lục (với công nghệ Multiphase Flash™), cung cấp cái nhìn đa chiều:
Stress Hạn: Phân biệt dòng cây tiết kiệm nước thụ động (đóng khí khổng) và dòng ưu việt (WUE cao).
Stress Nhiệt: Xác định ngưỡng nhiệt độ gây tổn thương bộ máy quang hợp.
Stress Mặn: Phân tách tác động thẩm thấu và ngộ độc Ion muối dựa trên chỉ số nồng độ CO₂ nội bào (Ci).
Đo lường tốc độ hồi phục của cơ chế bảo vệ quang (NPQ) trong điều kiện ánh sáng biến động.
Thực tiễn: Nghiên cứu đăng trên tạp chí Science (De Souza et al., 2022) sử dụng LI-6800 để xác nhận các dòng đậu tương chuyển gen có khả năng phục hồi NPQ nhanh hơn, giúp tăng năng suất thực tế tới 33%.
Liên hệ ngay để biết thêm thông tin chi tiết!
* hung@lasi.com.vn
GIẢI PHÁP ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT Trong bối cảnh an ninh lương thực toàn cầu và biến đổi khí hậu, ngành Công nghệ sinh học (CNSH) thực vật đang chuyển dịch mạnh mẽ sang việc tạo ra các giống cây trồng biến đổi gen hoặc chỉnh sửa gen (CRISPR/Cas9) có năng […]
Giới thiệu Hệ thống giám sát bốc hơi và thoát hơi nước Hệ thống giám sát bốc hơi và thoát hơi nước là giải pháp toàn diện và tiên tiến để đo lường thoát hơi nước thực tế (Evapotranspiration – ET). Khác với các phương pháp gián tiếp ước lượng ET qua chỉ số thực vật, […]
Giới thiệu Hệ thống đo phát thải khí nhà kính từ đất Hệ thống đo phát thải khí nhà kính từ đất là giải pháp đo lường linh hoạt, giúp nghiên cứu sự phát thải khí từ đất, bao gồm CO₂, CH₄ và N₂O. Hệ thống này được thiết kế để thu thập dữ liệu […]
Giới thiệu Hệ thống giám sát phát thải khí nhà kính từ đất Hệ thống giám sát phát thải khí nhà kính từ đất là giải pháp đo lường tự động và liên tục các khí nhà kính như CO₂, CH₄ và N₂O. Với khả năng kết nối đến 36 buồng đo, hệ thống cho phép […]
Hệ thống đo quang hợp LI-6800 LI-6800 của là thiết bị đo quang hợp tiên tiến nhất hiện nay, cung cấp độ chính xác cao, tốc độ đo nhanh và khả năng kiểm soát môi trường tối ưu. Đây là công cụ hàng đầu trong nghiên cứu quang hợp, sinh lý thực vật và sinh […]
