Ảnh minh họa: Internet

Cúc Farm (gồm Farm vàng, trắng, tím) là loại cây hoa ngày ngắn, sự phân hoá và phát dục của hoa được tác động đồng thời bởi quang chu kì và nhiệt độ. Trong quá trình sinh trưởng, phát dục, cần tác dụng phối hợp của độ dài chiếu sáng trong ngày và nhiệt độ ở mức độ nhất định mới để ra hoa, trong đó độ dài chiếu sáng là yếu tố quan trọng hơn, yêu cầu khắt khe hơn. Khi thời gian chiếu sáng kéo dài thì thời gian sinh trưởng của cây hoa cúc dài hơn, thân cao, lá to, chất lượng hoa tăng. Thời gian chiếu sáng ngắn thì sẽ kích thích phân hóa mầm hoa sớm: cây ngắn, chất lượng hoa kém. Thời kỳ để phân hóa mầm hoa tốt nhất là 10 giờ chiếu sáng trên ngày với nhiệt độ là 20 - 25ºC. Các phương pháp canh tác cây hoa cúc thường duy trì điều kiện ngày dài ở giai đoạn sinh trưởng của cây, giúp cây đạt chiều cao cây mong muốn trước khi chuyển sang giai đoạn ra hoa.

Kỹ thuật phá đêm đang được nghiên cứu ứng dụng ngày một rộng rãi trên nhiều đối tượng thực vật nhằm tăng cường giá trị sản phẩm. Tuy nhiên, có thể thấy rằng nguồn sáng sử dụng trong phá đêm vẫn là một vấn đề cần giải quyết. Bên cạnh đó, mỗi loài cây lại có cơ chế điều khiển quá trình ra hoa khác nhau và yêu cầu những phương án chiếu sáng khác nhau. Vì vậy, việc đánh giá hoạt động của những yếu tố chính kiểm soát quá trình hình thành hoa ở thực vật có thể giúp điều chỉnh và lựa chọn phương án chiếu sáng phù hợp nhất. Quá trình ra hoa chịu sự kiểm soát, điều khiển của nhiều gen và protein chức năng với cơ chế phức tạp. Cho đến nay, cơ chế của quá trình biệt hóa tạo hoa đã và đang dần được làm rõ trên đối tượng cây mô hình A. thaliana và một số loài thực vật khác. Các nhóm nghiên cứu đã phát hiện và chứng minh được chức năng của nhiều protein tham gia vào quá trình cảm ứng ra hoa như FT, TFL và COSTANST. Trong tự nhiên, giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng luôn có cơ chế đảm bảo mô phân sinh đỉnh chỉ giữ vai trò duy trì quá trình tăng sinh, không biệt hóa tạo hoa. Một trong những con đường này là dựa trên protein Terminal Flower 1 (TFL1), một protein cạnh tranh với FT và kìm hãm quá trình ra hoa. Các công bố trước đây đã cho thấy ở thực vật luôn duy trì sự cân bằng của các yếu tố LFY, AP1, FD và TFL1 để đảm bảo quá trình sinh trưởng và quá trình chuyển sang giai đoạn sinh sản là bình thường. Tuy nhiên, hoạt động của gen FT được điều khiển bởi nhiều yếu tố môi trường, trong đó có ánh sáng, đây là một trong những yếu tố quan trọng đối với quá trình ra hoa phụ thuộc ánh sáng ở thực vật. Ánh sáng có thể điều khiển hoạt động của gen CO ở cả mức độ phiên mã và độ bền của protein. Mặc dù những nghiên cứu về hoạt động của gen CO trên các đối tượng thực vật ngày ngắn vẫn còn giới hạn, cơ chế này ngày một được làm rõ ở cây dài ngày, một ví dụ điển hình là cây A. thaliana. Ở cây A.thaliana, các nhà khoa học đã ghi nhận được sự tham gia điều khiển phiên mã gen CO của các yếu tố hoạt động theo nhịp sinh học ngày - đêm. Bên cạnh sự tích lũy của mRNA và hàm lượng protein CO vào buổi chiều ở đối tượng cây ngày dài, hoạt động cũng như độ bền của protein đối với ánh sáng cũng quyết định hiệu quả cảm ứng gen mã hóa FT của protein CO vào khoảng thời gian chiều tối. Độ bền của protein CO thay đổi dưới các điều kiện chiếu sáng khác nhau và chất lượng ánh sáng là một yếu tố quan trọng do nó có ảnh hưởng đến hoạt động của protein CO. Protein CO bền hơn dưới ánh sáng xanh và đỏ xa. Ngược lại, độ bền bị suy giảm dưới ánh sáng đỏ và trong điều kiện tối.

Trong những năm gần đây, nhóm nghiên cứu Dương Tấn Nhựt và cộng sự đã và đang thực hiện nhiều nghiên cứu khảo sát phản ứng của nhiều loài thực vật có giá trị đối với ánh sáng LED, cũng như khả năng ứng dụng ánh sáng LED trong nhân giống một số loài cây như hoa cúc, Dâu tây, Hồng môn, Sâm Ngọc Linh.... Bên cạnh đó, còn một số nghiên cứu tại Viện Công nghệ sinh học kết hợp với Trung tâm Phát triển công nghệ cao ứng dụng thành công đèn LED NN vào nhân giống in vitro các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao tại Tây Nguyên như Sâm dây, cây Lan kim tuyến, cây Cà phê, cây lan Thạch hộc.... Những kết quả nghiên cứu về sinh trưởng, sinh lý - sinh hóa và quang hợp trên đã chứng minh rằng những loại cây trên khi nuôi cấy dưới hệ thống đèn LED NN tốt hơn khi so sánh với hệ thống chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang. Kết quả đánh giá của Đỗ Thị Gấm và cộng sự (2020) cũng đã cho thấy thành phần tổ hợp các ánh sáng LED đã không những ảnh hưởng đến sinh trưởng của Lan kim tuyến mà còn ảnh hưởng đến con đường sinh tổng hợp, tích lũy flavonoid trong cây. Dựa trên cơ sở đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá sự biểu hiện một số gen liên quan đến sự ra hoa ở cây cúc farm dưới điều kiện chiếu sáng bổ sung ánh sáng LED đỏ.

Đèn LED đỏ có bước sóng 660 nm có hiệu quả kìm hãm thời điểm ra hoa cũng như chất lượng hoa (chiều cao cây, đường kính thân, số lượng hoa...) tương đương với đèn compact, có thể sử dụng thay thế đèn compact trong chiếu sáng phá đêm cây hoa cúc Farm với thời gian xử lý 1 giờ. Đã xác định được mức độ biểu hiện gen CO và TFL theo thời gian sinh trưởng ở cây cúc giống Farm. Giai đoạn đầu của quá trình chiếu sáng không ảnh hưởng nhiều đến sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình ra hoa. Hiệu quả phá đêm được ghi nhận ở giai đoạn muộn. Ở lô không chiếu sáng, gen CO biểu hiện mạnh hơn đáng kể so với nhóm chiếu sáng 1 giờ. Ngược lại, sự biểu hiện của gen TFL (gen ức chế quá trình ra hoa) ở nhóm đối chứng giảm đi đáng kể, giúp hình thành nụ và hoa. Trong khi ở nhóm được chiếu sáng vẫn duy trì cường độ biểu hiện cao cho gen TFL, sự biểu hiện gen TFL ở nhóm chiếu sáng cao gấp 1,27 lần so với nhóm đối chứng. Xác định được thời gian chiếu sáng phá đêm hiệu quả về mặt kinh tế với thời gian chiếu sáng là 1 giờ. Hiệu quả phá đêm được ghi nhận khi thời gian chiếu sáng từ 1 giờ trở lên. Kết quả cũng ghi nhận không có sự sai khác đáng kể về sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình ra hoa, khi thời gian chiếu sáng được tăng từ 1 giờ lên 2 giờ và 4 giờ.