Cytokinins

Cytokinin là một lớp hormone thực vật giúp thúc đẩy sự phân chia tế bào, phát triển và biệt hóa cùng với tăng trưởng. Cytokinin tham gia điều hòa các quá trình khác nhau như phát triển chồi, rễ, tăng diện tích lá và lão hóa. Nó được tạo ra trong các loại mô của cây bao gồm rễ, lá, đầu chồi và chúng tham gia vào các con đường truyền tín hiệu điều khiển sự tăng trưởng, phát triển của cây. Nó cũng tham gia vào việc điều hòa các phản ứng gây ra stress, chẳng hạn như những phản ứng gây ra bởi sự hạn hán hoặc nhiễm mặn.

Cytokinins đang được sử dụng thương mại trong nông nghiệp. Chúng được sử dụng cho cây trồng để thúc đẩy sự tăng trưởng, phát triển, tăng sản lượng trái cây, hoa và trì hoãn sự lão hóa. Nó còn được sử dụng trong nuôi cấy mô, để thúc đẩy sự phân chia và tăng trưởng tế bào, và trong việc tái tạo toàn bộ cây từ các mẩu nhỏ. Trong nông nghiệp, cytokinin được áp dụng ngoại sinh để tăng năng suất cây trồng và cải thiện chất lượng của trái cây và rau quả cũng như năng suất hạt giống và nảy mầm. Chúng cũng được sử dụng để điều chỉnh sự phát triển của hệ thống rễ, có thể giúp cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả hơn và chịu được các tác nhân gây stress môi trường như hạn hán hoặc độ mặn cao và cải thiện khả năng chống lại stress sinh học bằng cách điều chỉnh khả năng miễn dịch của thực vật. Các cytokinin được sử dụng rộng rãi nhất trong thương mại là cytokinin 6-benzyladenine (BA) và kinetin, hiện đang được sản xuất bằng cách sử dụng tổng hợp hóa học. Vì trước đây việc sản xuất cytokinin tự nhiên có chi phí cao, thành phần hoạt chất chiếm ưu thế, BA là một chất tương tự hóa học của cytokinin tự nhiên, không có trong sinh lý thực vật tự nhiên. Do đó, việc sử dụng trong nông nghiệp đưa phân tử hoạt tính sinh học không tự nhiên này vào chuỗi thức ăn mà không hiểu đầy đủ về tác dụng lâu dài của nó. Ngược lại, cytokinin tự nhiên mạnh nhất, trans-zeatin, lại không được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm kích thích sinh trưởng thực vật do chi phí sản xuất quá cao.

Acies Bio giúp trans-zeatin có chi phí cạnh tranh với các chất tương tự cytokinin hóa học.

Acies Bio (một công ty công nghệ sinh học vi sinh hàng đầu châu Âu) đã phát triển một nền tảng (platform) để sản xuất các cytokinin tự nhiên, cũng như một quy trình sinh học hiệu quả để sản xuất trans-zeatin, loại phân tử cytokinin tự nhiên hiệu quả. Quy trình này dựa trên một trong những nền tảng vi sinh vật hiệu quả cao của Acies Bio với trạng thái GRAS/QPS và dự kiến sẽ giảm chi phí sản xuất zeatin thấp 100 lần so với các phương pháp sản xuất hiện tại. Sự phát triển mang tính đột phá này mở ra một loạt các ứng dụng thương mại mới cho loại cytokinin tự nhiên vượt trội này. Một lợi thế khác của trans-zeatin được sản xuất bằng vi sinh vật là nó bền vững hơn so với các phương pháp sản xuất truyền thống. Quá trình sản xuất trans-zeatin thông qua quá trình lên men vi sinh vật có một số lợi ích so với các phương pháp tổng hợp hóa học truyền thống vì nó làm giảm các mối nguy tiềm ẩn về sức khỏe và an toàn liên quan đến quá trình tổng hợp hóa học. Điều này làm cho quá trình lên men vi sinh vật trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường hơn và an toàn hơn để sản xuất zeatin chuyển hóa.    

Dự kiến tác động lên thị trường cytokinin trong tương lai

Các chất tương tự cytokinin tổng hợp là các cytokinin được sử dụng phổ biến nhất và giá cả phải chăng trong nông nghiệp, nhưng chúng có một số nhược điểm, chẳng hạn như ức chế rễ bên, tăng trưởng không đồng nhất, khó thích nghi với thực vật trong nhà kính, hoại tử đầu chồi và thiếu hụt lục lạp không thể đảo ngược. Việc ức chế sự hình thành và phát triển của rễ được cho là do sự tích tụ nhiều các dẫn xuất cytokinin không tự nhiên, không hoạt động, là kết quả của sự bất hoạt enzym của các cytokinin tổng hợp, chẳng hạn như BA. Cytokinin trans-zeatin tự nhiên, được sản xuất bằng công nghệ sinh học với giá cạnh tranh, là một giải pháp thay thế ưu việt cho các cytokinin tổng hợp để sử dụng trong ứng dụng nông nghiệp. Trans-zeatin là một phân tử có hiệu lực, là một phần của chu kỳ tăng trưởng tự nhiên của thực vật và sẽ là điểm khởi đầu để phát triển một thế hệ sản phẩm mới mà không có tác dụng phụ.

Trong phân khúc sau thu hoạch, trans-zeatin đã được phát hiện là giúp kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây và rau quả bằng cách làm chậm quá trình lão hóa, đây có thể là điểm mấu chốt cho người trồng trọt thương mại hoặc người tiêu dùng đang tìm kiếm các sản phẩm tươi lâu hơn và không có phụ gia hóa học không cần thiết. Chất điều hòa sinh trưởng thực vật mới, giống với các phân tử tự nhiên trong chuỗi thức ăn của chúng ta, dễ sử dụng, được sản xuất bền vững và có thể là một giải pháp thay thế an toàn hơn cho các sản phẩm cytokinin hiện tại, điều này có thể khiến nó trở nên hấp dẫn đối với nhiều nông dân hơn.

Hình 1 Quy trình nhân giống in vitro của cây khoai tây cv. Desiree thực hiện trong môi trường nuôi cấy có bổ sung Acies Bio trans-zeatin. A) Tạo mô sẹo sau 1 tuần cấy trên môi trường tạo mô sẹo: B) Các chồi tái sinh từ mô sẹo sau 2 tháng cấy C) Nhân giống cây trong buồng tăng trưởng sử dụng môi trường lỏng, 2,5 tháng sau khi bắt đầu quá trình nhân giống.

Tiềm năng tương lai của nền tảng Acies Bio đối với các cytokinin tự nhiên

Sự phát triển của các công cụ công nghệ sinh học mới như biến đổi gen và tổng hợp sinh học đã giúp sản xuất nhiều loại sản phẩm cho nông nghiệp và công nghiệp với chi phí thấp hơn và tính bền vững cao hơn so với các phương pháp tổng hợp hóa học được phát triển từ nhiều thập kỷ trước. Do đó, việc cung cấp trans-zeatin với chi phí thấp chỉ là bước giới thiệu đầu tiên của nền tảng cytokinin Acies Bio. Nền tảng này có tiềm năng tạo ra nhiều loại cytokinin ít được nghiên cứu hơn, có thể được chứng minh là có nhiều hoạt động có lợi trên nhiều loại cây trồng. Acies Bio hiện đang nỗ lực tạo ra những phân tử mới này để có thể thực hiện các nghiên cứu trong tương lai về tác động phức tạp của chúng đối với sinh lý của các loại thực vật khác nhau và hình dung các ứng dụng được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động canh tác bền vững, như nông nghiệp chính xác và nông nghiệp tái tạo. Cuối cùng, việc áp dụng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật thế hệ tiếp theo này sẽ dẫn đến việc giảm sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hóa học cũng như giúp cây trồng và đất khỏe mạnh hơn. Giải quyết những nhu cầu cấp thiết nhất, cytokinin có khả năng tăng cường khả năng chống chịu stress phi sinh học như hạn hán, nhiễm mặn và lạnh ở thực vật, điều này sẽ có lợi trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.

Về lâu dài, việc cung cấp trans-zeatin và các cytokinin khác cho nông dân với chi phí thấp hơn dự kiến sẽ mang lại những thay đổi đáng kể trong lĩnh vực nông nghiệp và làm vườn, đặc biệt là tăng năng suất cây trồng, phát triển các loại cây trồng dẻo dai hơn và giảm sử dụng hóa chất trong canh tác sẽ có tác động tích cực lớn đến môi trường và an ninh lương thực.

Hợp tác với Acies Bio

Dựa trên công nghệ nền tảng cytokinin độc đáo của mình, Acies Bio đang tìm kiếm các đối tác quan tâm đến việc phát triển hơn nữa các công nghệ và ứng dụng cho trans-zeatin và các cytokinin tự nhiên khác với mục tiêu đưa chúng ra thị trường và cung cấp chúng cho nông dân. Trong các quan hệ đối tác như vậy, Acies Bio sẽ đóng góp bí quyết độc quyền và khả năng công nghệ để cải tiến hơn nữa các công nghệ hiện có và phát triển các công nghệ mới. Trong tương lai, Acies Bio cũng có thể sử dụng cơ sở lên men ở châu Âu của mình để sản xuất các hoạt chất cytokinin ở quy mô thương mại. Chúng tôi kỳ vọng các đối tác của mình sẽ là chuyên gia trong việc áp dụng các chất điều hòa sinh trưởng thực vật trong nông nghiệp và/hoặc làm vườn, có thể thực hiện kiểm tra chức năng, các hoạt động liên quan đến quy định và tung ra thị trường các sản phẩm mới được phát triển.

Giới thiệu về Acies Bio

Acies Bio là một công ty công nghệ sinh học chuyên về R&D sử dụng chuyên môn độc nhất của mình về sinh lý học vi sinh vật, phát triển và cải tiến chủng, tối ưu hóa giá thể, phát triển quy trình sinh học và phân lập các hợp chất mục tiêu để phát triển các chế phẩm sinh học cải tiến cho nông nghiệp bền vững. Sử dụng nền tảng phát triển sinh học tổng hợp tích hợp của mình, Acies Bio đã phát triển trong 15 năm qua một số công nghệ có thể áp dụng công nghiệp cho nhiều ngành khác nhau, bao gồm kiểm soát sinh học/thuốc trừ sâu sinh học và chất kích thích sinh học. Acies Bio hợp tác với nhiều đối tác trong ngành – với tư cách là nhà cung cấp dịch vụ R&D hoặc là đối tác phát triển dài hạn, tận dụng chuyên môn công nghệ của Acies Bio về công nghệ sinh học và hiểu biết sâu sắc của đối tác về nhu cầu thị trường chưa được đáp ứng.

TegoX dịch thuật

Link: https://news.agropages.com/News/NewsDetail---45716.htm