Gây stress cho khoai tây

Phương pháp mới sản xuất thực phẩm chức năng mà bạn có thể tự làm để tăng cường sức khoẻ và phòng chống bệnh tật: Gây stress cho cây trồng.

Các nhà nông học trường Đại học Nông nghiệp và Thú y Thành phố Obichiro (thuộc Khu Hokkaido) đã làm những đại biểu Hôi nghị thường niên của Hội hoá học Mỹ rất sửng sốt khi báo cáo rằng, họ đã điều chế được các loại dược phẩm chữa các bệnh nặng và làm trẻ lại với nguyên liệu đầu chỉ là củ khoai tây bình thường.

Trong nhiều nămqurất nhiều nghiên cứu trên thế giới dành cho những chất chống oxi hoá, bảo vệ các tế bào khỏi sự xâm hại của các virus, điều trị các triệu chứng ngộ độc, stress và phòng chống bệnh tật… Đa số các chất này có trong rau quả.

Những chất chống ôxi hoá có hiệu quả nhất là poliphenol, có trong dâu rừng, nho, rượu vang đỏ, lựu, cà rốt, chè xanh. Chúng thường là chất tạo màu cho tự nhiên cho rau quả và dùng để phòng chống các bệnh tim mạch, ung thư, tiểu đường và nhiều bệnh khác.

Bằng phương pháp gây stress cho cây trồng, khoai tây sẽ trở thành một loại thực phẩm chức
năng tự nhiên. (Ảnh minh họa)

Nhưng vì chiếm tỉ lệ quá thấp nên giá thành của chúng trở nên khá đắt . Các nhà khoa học đã tìm ra được cách làm giàu các poliphenol trong các sản phẩm thường gặp. Họ đã tạo ra được những quả cà chua và những củ cà rốt có màu tím, những chiếc bắp cải màu da cam hoặc xanh da trời. Tất cả những rau quả này đều dựa trên sự áp dụng công nghệ gen hoặc phương pháp chọn lọc nhân tạo qua nhiều thế hệ.

Các nhà khoa học Nhật phát hiện ra rằng, hàm lượng các poliphenol rất quý này tăng lên một cách rõ rệt khi các rau quả bị… stress. Ví dụ khi đang phát triển chúng gặp khô hạn, bị hành hạ, đánh đập…

Họ đã làm giàu poliphenol trong khoai tây bằng nhiều cách để tăng hàm lượng poliphenol trong thời gian rất ngắn. Chẳng hạn họ đã gây trên chúng các sốc điện hoặc hướng vào chúng sóng siêu âm.

Họ mang khoai tây cho vào nước muối chừng 10 giây, sau đó thổi không khí đã ion hoá vào chúng 10, 20, 30 phút. Họ hướng các sóng siêu âm vào 5-10 phút. Kết quả là hàm lượng poliphenol đã tăng được 20% và các chất chống oxi hoá khác tăng tới 60%.

Theo các nhà nghiên cứu, phát minh của họ có thể mang lại cho ngành trồng trọt những khoản lợi nhuận rất lớn, bởi xu hướng hiện nay mọi người đều rất quan tâm đến thực phẩm chức năng, mang lại những lợi ích cho sức khoẻ, đồng thời phòng chống được các bệnh tật.

Thậm chí bạn có thể tự trồng trong mảnh vườn riêng của gia đình, như “khoai tây chống ung thư” chẳng hạn để dùng hàng ngày. Tất nhiên,nếu trở thành một phong trào đại trà, người ta sẽ sản xuất và cung cấp những thiết bị chuyên dùng để “gây thương tích” cho rau quả nhằm nâng hàm lượng chất chống ôxi hoá ví dụ như máy phát siêu âm để mọi người có thể tự làm các sản phẩm chức năng như mình muốn.

Theo Vietnamnet

Sản xuất hợp chất tự nhiên “phi tự nhiên” bằng thực vật

Tiến sĩ Sarah O’Connor, phó giáo sư hóa học ở Học viện công nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ) vừa công bố một công trình khoa học vào tháng 11/2010 về khả năng điều chỉnh con đường trao đổi chất của thực vật theo ý muốn.

Thực vật có khả năng tổng hợp hằng hà sa số các hợp chất thiên nhiên mà con người vẫn chưa kiểm soát được vì bản chất di truyền, phát triển và sinh thái rất phức tạp của chúng. Vì thực vật quá phức tạp nên từ lâu vi sinh vật đã chiếm vị trí thượng tôn trong các hoạt động sản xuất hợp chất thiên nhiên phục vụ con người, đơn giản chỉ vì người ta dễ dàng điều khiển các tính trạng di truyền vi sinh vật như các gene mã hóa cho các con đường sinh tổng hợp được sắp xếp và điều hòa theo trật tự rõ ràng. Ở thực vật thì trái lại, người ta vẫn chưa rõ có bao nhiêu enzyme tham gia vào việc sinh tổng hợp các hợp chất tự nhiên, gene mã hóa cho các enzyme này lại không được sắp xếp theo trật tự rõ ràng như ở vi sinh vật; ngoài ra, việc sinh tổng hợp các hợp chất này còn phụ thuộc sự phối hợp hoạt động giữa các loại tế bào chuyên biệt cho tổng hợp, vận chuyển, và lưu trữ. Sản xuất khối lượng lớn các hợp chất tự nhiên này là điều rất khó khăn, trong rất nhiều trường hợp là bất khả thi.

Hiện nay, người ta thường sản xuất hợp chất thiên nhiên bằng cách đưa vào trong vi sinh vật (như vi khuẩn Escherichia coli hoặc nấm men) một vài gene có chức năng sinh tổng hợp hợp chất tự nhiên ở thực vật. Một ví dụ thành công điển hình là công trình sản xuất tiền chất của artemisinin (thuốc chống sốt rét) với lượng đáng kể từ nấm men của Tiến sĩ Ro Dae-kyun ở Đại học California–Berkeley (Hoa Kỳ) (nay công tác tại Đại học Calgary, Canada). Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về việc biến đổi di truyền sinh tổng hợp các hợp chất tự nhiên trên chính đối tượng thực vật, đặc biệt là khi người ta vẫn chưa biết hết các enzyme tham gia vào con đường sinh tổng hợp hợp chất mong muốn, như trường hợp monoterpene indole alkaloid trong nghiên cứu của Tiến sĩ O’Connor.

Trong công trình của Tiến sĩ O’Connor, bà và các cộng sự đã chuyển tế bào của cây dừa cạn (Catharanthus roseus) thành các nhà máy sản xuất hợp chất tự nhiên bằng cách kết hợp việc sử dụng gene từ vi sinh vật, kỹ thuật biến đổi enzyme cùng kỹ thuật chuyển gene vào tế bào thực vật. Họ đã thành công trong việc tạo ra các hợp chất tự nhiên monoterpene indole alkaloid có chứa chlor (Cl). Các alkaloid này bao gồm nhiều hợp chất có vai trò quyết định trong việc chữa trị bệnh Hodgkin (ung thư hạch bạch huyết) và bệnh bạch cầu ác tính. Việc gắn thêm một nguyên tử Cl lên một phân tử alkaloid là điều trước đây người ta không thể làm được. Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng phương pháp này để thay đổi hoạt tính và tính chuyên biệt, đồng thời làm giảm tác dụng phụ của thuốc.

Các alkaloid này rất phức tạp, có chung tiền chất là acid amine tryptophan và phân tử terpene 10 carbon là geraniol. Các tiền chất này thì đơn giản, nhưng sau khi được chuyển hóa với ít nhất 14 enzyme tham gia thì sẽ trở thành hàng trăm loại monoterpene indole alkaloid khác nhau. Một bước quan trọng trong con đường sinh tổng hợp này là việc loại nhóm carboxyl từ phân tử tryptophan do enzyme tryptophan decarboxylase ở cây dừa cạn xúc tác, tạo ra carbon dioxide và chất trung gian tryptamine. Tryptamin sau đó kết hợp với hợp chất secologanin có gốc từ geraniol tạo ra strictosidine do enzyme strictosidine synthase xúc tác. Strictodine này sau đó lại tiếp tục được biến đổi nhờ nhiều enzyme khác nhau để tạo ra hàng rất nhiều loại alkaloid đa dạng ở cây dừa cạn.

Cây dừa cạn (Catharanthus roseus). Nguồn ảnh: PHOTOS HORTICULTURAL/PHOTOSHOT

Trước đây, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ O’Connor đã chứng minh rằng tế bào dừa cạn có thể thu nhận phân tử tương tự như tryptamin nhưng có thêm một nguyên tử Cl và tạo ra được sản phẩm alkaloid có gắn Cl. Ban đầu các nhà khoa học hơi bất ngờ khi thấy tính “dễ dãi” của các enzyme khi chấp nhận cơ chất không chuyên biệt (có thêm Cl); tuy nhiên, sau đó họ nhận ra rằng đây tính chất không chuyên biệt về cơ chất là điều khá phổ biến ở các enzyme tham gia sinh tổng hợp hợp chất tự nhiên. Trong công trình mới này, Tiến sĩ O’Connor còn chứng minh thêm tính không chuyên biệt của enzyme “thượng nguồn” trước tryptamin là tryptophan decarboxylase.

Sau khi đã xác định được các enzyme trong con đường sinh tổng hợp monoterpene indole alkaloid ở cây dừa cạn có khả năng chấp nhận cơ chất có thêm gốc Cl, Tiến sĩ O’Connor và các cộng sự sử dụng các enzyme halogenase từ vi khuẩn đất để gắn nhóm Cl vào hai nguyên tử carbon chuyên biệt trên vòng tryptophan. Sản phẩm tạo ra là hai loại phân tử strictosidine với hai vị trí Cl khác nhau. Kết quả cho thấy chỉ có một loại strictosidine gắn Cl được các enzyme “hạ nguồn” chấp nhận. Các tác giả đã sử dụng lại một kết quả nghiên cứu trước đây về cấu trúc enzyme strictosidine synthase để biến đổi enzyme này thành một enzyme chấp nhận cả hai loại strictosidine gắn Cl.

Nhóm nghiên cứu sau đó sử dụng một loại vi khuẩn đất phổ biến là Agrobacterium rhizogenes có khả năng chèn gene ngoại lai vào tế bào thực vật. Họ nuôi cấy rễ cây dừa cạn được chuyển gene halogenase và dạng strictosidine synthase biến đổi. Tế bào rễ cây dừa cạn sản xuất được không những tryptophan có gắn Cl mà còn rất nhiều dạng alkaloid có chứa Cl khác, chứng minh phổ cơ chất rộng lớn của các enzyme có liên quan.

Nghiên cứu của Tiến sĩ Sarah O’Connor và cộng sự đã chứng minh tính khả thi của ý tưởng biến đổi con đường sinh tổng hợp chất tự nhiên để tạo ra các hợp chất mang các tính chất mong muốn ngay bằng hệ thống thực vật mà lâu nay thường bị bỏ qua. Nhiều enzyme có liên quan vẫn chưa được tìm hiểu cụ thể nên không thể đưa vào hệ thống vi sinh vật để tổng hợp hoạt chất được. Lượng sản phẩm tạo ra từ nghiên cứu này còn thấp, tuy nhiên cũng tương đương với mức in vitro hay từ vi sinh vật trong các nghiên cứu khác. Ngoài ra, việc ứng dụng thuyết phục các công cụ biến đổi cấu trúc enzyme và gắn các nhóm chức hóa học vào hợp chất tự nhiên sẽ mở ra cơ hội cho các nhà hóa học y dược tham gia tích cực vào lĩnh vực khám phá các hợp chất tự nhiên.

Theo TTCNSH TPHCM

Các test chẩn đoán Progesterone trong sữa bò và ứng dụng của chúng trong lĩnh vực sinh sản bò sữa

Hàm lượng Progesterone trong sữa và huyết thanh có mối liên hệ chặt chẽ với động thái của chu kỳ sinh sản và thể trạng của bò. Vì thế, bản thân hormone này cũng như các phương pháp phát hiện nó đã được nghiên cứu nhiều năm trong lĩnh vực sinh sản của bò. Gần đây, kỹ thuật miễn dịch phóng xạ (RIA) có nhiều ưu việt khi dùng nó trong các phòng thí nghiệm để định lượng progesterone.

Phương pháp này rất chính xác nhưng cũng có nhiều trở ngại khi ứng dụng rộng rãi trên thị trường. Đó là: giá thành, người thực hiện cần được đào tạo kỹ và việc xử lý các chất thải độc hại của phản ứng. Tuy nhiên, kỹ thuật hiện nay đã giải quyết được các vướng mắc trên, ví dụ bộ test Open/Alert/Bovi-Pro 21 và việc kiểm tra nồng độ progesterone có thể thực hiện nhanh chóng và dễ dàng tại các trang trại với chi phí thấp nhất.

1-  Tóm tắt chu kỳ hoạt động của progesterone

Progesterone là hormone do thể vàng của buồng trứng tiết ra. Hàm lượng của nó tăng / giảm phụ thuộc vào sự phát triển / thoái hóa của thể vàng. Tóm tắt quá trình phát triển của thể vàng: có vài nang trứng cùng phát triển trong buồng trứng; nhưng gần đến lúc bò động dục, chỉ có 1 nang phát triển trội và chín. Việc tăng tiết Luteinizing hormone từ tuyến yên làm cho nang trứng vỡ và giải phóng ra tế bào trứng (rụng trứng). Sau khi trứng rụng, nang rỗng được máu lấp đầy. Sau 4-8 ngày, các tế bào của thể vàng có trong máu này sẽ phát triển và lấp đầy tạo nên thể vàng. Thể vàng tiết ra progesterone để từ đó đi vào trong máu và sữa. Nếu bò có chửa, thể vàng sẽ duy trì ở buồng trứng, tiếp tục tiết progesterone có tác dụng an thai. Nếu bò không chửa, thể vàng sẽ thoái hóa và ngừng sản xuất progesterone. Điều đó giúp cho bò tiếp tục có chu kỳ động dục mới, cách chu kỳ trước khoảng 21 ngày.

Điều quan trọng cần được lưu ý là lượng progesterone trong máu và sữa tăng một chậm sau khi rụng trứng. Trong phần lớn trường hợp, lượng progesterone sẽ thấp và tăng rất chậm trong vòng 4-6 ngày sau khi trứng rụng. Hàm lượng progesterone đạt cao nhất trong khoảng ngày thứ 10 đến 17 của chu kỳ động dục. ở những bò không chửa, lượng progesterone sẽ giảm đi đáng kể từ ngày thứ 18 hoặc 19. Vào thời điểm này, estrogen bắt đầu tăng do bò bắt đầu một chu kỳ mới.

2-  Các chỉ định và ứng dụng của progesterone trong sữa

Vài ứng dụng hàm lượng progesterone trong sữa:

a. Chẩn đoán không có chửa

Đã có rất nhiều nghiên cứu cho thấy việc chẩn đoán có thai sớm bằng progesterone chỉ chính xác khoảng 80%. Nguyên nhân: sự khác nhau về độ dài của chu kỳ động dục giữa các bò, các nhầm lẫn trong phát hiện động dục, bệnh tử cung (bọc mủ tử cung), hoạt động khác thường của buồng trứng (u nang thể vàng hoặc nang trứng) và phôi chết sớm. Tóm lại, việc sử dụng progesterone để chẩn đoán có thai là chưa đủ mà cần phải kết hợp với việc khám thai 40 ngày (hoặc muộn hơn) sau khi phối giống. Tuy nhiên, với một loạt các mẫu lấy vào ngày 0 (ngày phối tinh) và các ngày thứ 21 và 24, việc chẩn đoán sớm  sự không có chửa có thể đạt đến độ chính xác 95-100%. Do vậy, progesterone vốn được coi là công cụ để chẩn đoán có thai sớm nên được sử dụng cho mục đích chẩn đoán không có thai và từ đó có thể xác định được tình trạng có thai hay không của gia súc. Việc sớm xác định không có chửa này sẽ tránh được sự bỏ lỡ cơ hội phối giống tiếp theo.

b. Xác nhận động dục

Trong nhiều trường hợp, bò có thể biểu hiện các dấu hiệu động dục không rõ ràng dẫn đến việc quyết định phối giống sai. Trên thực tế, có khoảng 5% bò có biểu hiện động dục khi đang mang thai. Progesterone trong sữa có thể dùng để xác định các biểu hiện của bò mà ta quan sát được có phù hợp hay không với một con bò đang hoặc gần động dục. Nếu mẫu sữa kiểm tra cho thấy hàm lượng progesterone cao thì có vẻ như con bò đó không động dục và nó cần được theo dõi cẩn thận cũng như kiểm tra lại các mẫu lấy vào thời điểm muộn hơn.

Rất nhiều báo cáo đã chứng minh rằng vào thời điểm phối tinh có tới 15-20% bò sữa không động dục. ở một số trang trại, tỷ lệ phát hiện động dục sai có thể cao tới 50% hoặc hơn. Do vậy, ở những đàn bò không sinh sản, biểu hiện ở tỷ lệ có chửa thấp và có các bò được phối giống lặp lại quá nhiều thì cần phải xem xét lại độ chính xác của công tác phát hiện động dục. Việc này có thể tiến hành đơn giản bằng cách giữ lại mẫu sữa vào thời điểm bò được đưa ra để phối tinh cho đến khoảng 2 tuần hoặc một tháng sau. Nếu nhiều hơn 10% số bò được phối tinh vào thời điểm đó có hàm lượng progesterone cao thì có thể chứng minh được là việc phát hiện động dục không chính xác.

c. Bò có các vấn đề về sinh sản

Đó là những con không có biểu hiện chu kỳ hoặc mang thai trong thời gian dài sau khi đẻ. ở một số đàn, bò sẽ bị xếp vào loại có vấn đề về sinh sản chỉ 100 ngày sau khi đẻ mà không được phối giống. Nguyên nhân thì có nhiều và ở một số đàn nguyên nhân chỉ đơn giản là bò bị bỏ lỡ động dục và chúng bị xếp vào nhóm những con có vấn đề về sinh sản. Tuy nhiên, những con bò bị mắc các bệnh về tử cung và buồng trứng nếu được chẩn đoán và điều trị nhanh chóng sẽ giảm được thời gian và chi phí phối giống sau khi đẻ.

Progesterone trong sữa có thể dùng để chẩn đoán những rối loạn về tử cung (viêm tử cung) cho những bò này cũng như có thể ứng dụng để phân biệt trường hợp thể vàng hình thành u nang. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy việc khám qua trực tràng chỉ phát hiện được 65-75% trường hợp bò bị u nang buồng trứng. Do vậy, qua xác nhận kết quả chẩn đoán, có thể quyết định liệu pháp điều trị. Sau điều trị, có thể kiểm tra xem bò có phản ứng theo chiều hướng mong muốn hay không.

d. Các chương trình cấy truyền phôi

Các chương trình cấy truyền phôi đòi hỏi phải kiểm tra con cho và con nhận một cách thường xuyên. Việc gây động dục đồng pha thành công rõ ràng là bước sống còn để đạt được thành công trong quy trình cấy truyền phôi. Đã có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng độ chính xác của việc xác định thể vàng phát triển qua khám trực tràng chỉ đạt 75-80%. Như vậy, việc sử dụng các test chẩn đoán progesterone một cách có chọn lọc ở những bò cho kết quả khám thể vàng không rõ ràng sẽ cải thiện hiệu quả của cấy truyền phôi rất nhiều do tình trạng sinh sản của bò chuẩn bị cho cấy truyền phôi được xác định đúng.

e. Tinh có giá thành cao

Do việc phát hiện động dục có thể nhầm lẫn, ngoài việc quan sát các biểu hiện động dục của bò, người ta có thể đưa việc định lượng progesterone trong sữa vào trong quy trình xác định động dục. Việc kiểm tra được tiến hành trước khi phối tinh không chỉ tránh được lãng phí tinh có giá thành cao mà còn có thể ngăn chặn được sự sẩy thai.

g. Bò sữa cao sản

Chúng ta đã biết rằng các stress gây ra do năng suất sữa cao và sự chậm trễ có liên quan đến lượng thức ăn khô ăn vào đã ảnh hưởng đến chu kỳ động dục của bò sữa. Hơn nữa, cân bằng năng lượng âm  và hoạt động của hormone giai đoạn đầu sau khi đẻ làm giảm mật độ biểu hiện động dục. Như vậy, để có bò động dục và phối giống thành công là một thách thức trong chăn nuôi bò sữa. Do các biểu hiện bên  ngoài của động dục của bò sữa cao sản có thể không rõ hoặc dễ gây nhầm lẫn, định lượng progesterone trong sữa có thể giúp phân biệt hoạt động động dục của chúng so với những con bò không có hoạt động động dục.

h. Trợ giúp trong các chương trình phối giống ở các thời điểm bị stress do khí hậu

Các stress với môi trường có tác động rất lớn đến hiệu quả sinh sản. Đặc biệt, stress nhiệt là nguyên nhân dẫn đến việc giảm nghiêm trọng tỷ lệ có chửa, tăng tỷ lệ chết phôi sớm, giảm độ dài và cường độ của các biểu hiện động dục và làm  giảm thể trọng bê sinh ra. Ngày nay người ta đã sử dụng progesterone trong sữa để trợ giúp cho các chương trình phối giống trong điều kiện gia súc bị stress do môi trường.

3-  Tóm tắt

Nhờ vào ưu điểm đối với công nghệ sinh học và chẩn đoán miễn dịch, các hệ thống định lượng progesterone trong sữa và huyết thanh đã được sản xuất và bán rộng rãi trên thị trường. Giá trị của các hệ thống này phụ thuộc vào sự hiểu biết của người sử dụng về hoạt động của progesterone trong chu kỳ động dục bình thường ở bò sữa. Các hệ thống này không thể dùng để xác định chính xác thời điểm cần tiến hành phối giống, cũng như chúng không thể dùng để chẩn đoán thai một cách đáng tin cậy. Tuy nhiên, khi sử dụng một cách hợp lý và xem xét đến các hạn chế của quy trình thì các hệ thống định lượng hormone này thực sự có giá trị trong quản lý sinh sản./.

J.K. Shearer – University of Florida

Người dịch: Nguyễn Thị Kim Anh