Khoa học nông nghiệp

Sử dụng tia laze trong quan sát sự sinh trưởng của rễ cây trong môi trường đất nhân tạo trong suốt (16/08/2013)

Nghiên cứu bộ phận rễ cây luôn là một công việc khó khăn vì rất khó để có thể quan sát sự sinh trưởng của chúng. Việc thay đất có thể gây tổn thương đến rễ cây, đồng thời không nên lặp đi lặp lại trong quá trình theo dõi sự sinh trưởng của cây. Tuy nhiên, người ta có thể áp dụng phương pháp chụp X quang, mặc dù phương pháp này tiêu tốn nhiều thời gian và tốn kém. Năm ngoái, các nhà thực vật học tại Viện Hutton James ở Dundee, Vương quốc Anh, đã phần nào giải quyết được vấn đề này khi họ cho biết đã phát minh ra một loại đất nhân tạo trong suốt. Hiện nay, nhóm nhà thực vật học này đã phối hợp với các chuyên gia hình ảnh tại Đại học Dundee để thực hiện quá trình chụp lại hình ảnh 3D phóng đại của rễ cây bằng tia laze.

Loại đất nhân tạo trong suốt này kết hợp các thành phần là những hạt nhựa trong suốt được ngâm trong chất lỏng trong suốt. Nhựa và chất lỏng có chỉ số khúc xạ như nhau, do đó, xét về phương diện quang học, thuộc cùng một dạng vật chất. Qua đó, hình ảnh rễ cây phát triển trong đất trở nên rõ ràng hơn, tuy nhiên, việc ghi lại hình ảnh của quá trình tăng trưởng của rễ cây đúng ra là cần phải có thêm thuốc nhuộm huỳnh quang, nhằm giúp tác động đến sự trao đổi chất ở thực vật, hay kỹ thuật cấy giống thực vật và sản xuất ra các protein huỳnh quang.

Zhengyi Yang cùng các đồng nghiệp tại trường đại học đã quyết định sử dụng tia laze trong quá trình thực hiện quan sát rễ cây. Nhóm nghiên cứu đã thiết lập một hệ thống quang học đơn giản có thể chiếu một chùm tia laze màu xanh xuyên qua một tấm kim loại mỏng. Ánh sáng đi xuyên thẳng qua lớp đất trong suốt, khi gặp rễ cây thì bị phản xạ lại về nhiều hướng, hiện tượng này giống hiện tượng ánh sáng bị tán xạ bởi những giọt nước nhỏ li ti trong sương mù. "Thông qua mô tả hình ảnh vuông góc với mặt phẳng của tấm kim loại mỏng, chúng ta có thể thu được một hình ảnh 2D chỉ với một lần chụp", Yang cho biết. Bằng cách di chuyển lên xuống và chụp một loạt các ảnh 2D có thể tạo nên một hình ảnh 3D mô tả rễ cây, giống như một chuỗi các tia quét tạo nên hình ảnh 3D trong máy quét CT. 

Tia laze cần thiết sử dụng trong kỹ thuật chụp cắt lớp tấm kim loại mỏng thường không gây tổn thương đến rễ cây. Thực tế này cho phép nhóm các nhà khoa học chụp ảnh tại chỗ trong khoảng thời gian kéo dài đến 18 giờ, sau đó, những phần đầu của rễ cây đang được theo dõi sẽ phát triển ra ngoài phạm vi. Phuơng pháp kỹ thuật này giúp quan sát tốt hơn những sợi rễ và nhiều bộ phận quan trọng khác, đồng thời, nó có thể được áp dụng đối với  hầu hết các loại cây trồng. Chi phí để thực hiện phương pháp này tương đối rẻ. Phương pháp này giúp hỗ trợ các nhà nghiên cứu theo dõi sự phát triển của rễ cây, từ đó nhằm phát triển các giống cây trồng có khả năng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng tốt trong những điều kiện khác nhau.

Robin Walker, một nhà nông học tại trường Cao đẳng Nông thôn Scotland ở Aberdeen cho biết phương pháp kỹ thuật này rất hữu ích. Ông nhấn mạnh “Phương pháp giúp bạn quan sát quá trình sinh trưởng của rễ cây và cách chúng hấp thu chất dinh dưỡng và nước".

Nguồn: www.vista.vn(P.K.L - Theo www.newscientist.com, 8/2013)