Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Current Biology cho thấy các thành viên của họ protein đồng xanh, Uclacyanins rất quan trọng trong việc hình thành vành đai Casparian. Vành đai này là cấu trúc thiết yếu giúp kiểm soát hiệu quả sử dụng nước và dinh dưỡng khoáng bằng cách hình thành các vòng đệm không thấm giữa các tế bào trong cây, ngăn chặn chất dinh dưỡng và nước rò rỉ giữa các tế bào.

Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy ảnh hưởng của họ này trong quá trình sinh tổng hợp lignin, một trong những polyme hữu cơ phong phú nhất trên trái đất.

Nghiên cứu này cũng tiết lộ cơ chế phân tử cần cho lắng đọng của lignin ở vành đai Casparian được sắp xếp rất có thứ tự bằng cách tạo thành các nguyên tử nhỏ gắn chặt với nhau (nano-domains) mà có thể có ảnh hưởng lớn đến dinh dưỡng cây trồng, một phát hiện có thể giúp phát triển các loại cây trồng có hiệu quả trong việc hấp thu chất dinh dưỡng. 

An ninh lương thực là một vấn đề toàn cầu cấp bách. Sản lượng cây trồng phải tăng gấp đôi vào năm 2050 để theo kịp tốc độ tăng dân số toàn cầu. Mục tiêu này thậm chí còn nhiều thách thức hơn do tác động của biến đổi khí hậu đối với nguồn nước có sẵn và động lực giảm đầu vào phân bón để làm cho nông nghiệp trở nên bền vững hơn với môi trường. Trong cả hai trường hợp, phát triển cây trồng với hiệu quả hấp thụ nước và dinh dưỡng được cải thiện sẽ là một giải pháp. 

Chủ nhiệm dự án nghiên cứu, Guilhem Reyt từ Trường Khoa học Sinh học và Báo hiệu Thực phẩm Tương lai tại Đại học Nottingham cho biết: “Nghiên cứu này rất quan trọng trong việc tiết lộ cơ chế phân tử, làm nền tảng cho những nỗ lực cải thiện hiệu quả sử dụng nước và dinh dưỡng khoáng cũng như tăng cường khả năng chịu stress, làm cho cây trồng có khả năng chống chịu lũ lụt, hạn hán, thiếu dinh dưỡng và độc tố vi lượng”.

Những cải tiến trên đối với cây trồng nông nghiệp có thể mang lại lợi ích cho nông dân tự cung tự cấp với khả năng tiếp cận hạn chế với phân bón vô cơ bao gồm nitơ, phốt pho và kali cũng như lưu huỳnh và magiê. Điều này sẽ giúp giảm gánh nặng chi phí do phân bón gây ra và giảm tác hại về môi trường và sinh thái do sản xuất và sử dụng quá mức gây ra. Cải thiện hiệu quả sử dụng nước và khả năng chống chịu stress cũng sẽ cải thiện năng suất cho nông dân canh tác trên những vùng đất canh tác khó khăn. 

Tăng sự hiểu biết về cách rễ cây hút các nguyên tố vi lượng và khoáng chất quan trọng sẽ cung cấp nền tảng về cơ chế phân tử quan trọng cho những nỗ lực cải thiện chất lượng thực phẩm bằng cách giúp tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu và giảm sự độc hại của các nguyên tố vi lượng cho cây lương thực”.

Hải Nguyễn