Vi nấm sống cộng sinh đóng một vai trò to lớn trong việc giúp thực vật sống sót qua những điều kiện khắc nghiệt của môi trường như hạn hán và nhiệt độ cao trong tình hình biến đổi khí hậu (theo báo cáo của các nhà khoa học tại Đại học bang Washington).

Những nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Functional Ecology cho thấy phát hiện của Stephanie Porter - nhà sinh học Thực vật-Vi sinh và nhà nghiên cứu bệnh học thực vật Maren Friesen đã làm sáng tỏ cách các đối tác vi sinh vật có thể giúp nhiều loại cây trồng phát triển bền vững.

Đối tác vi sinh vật trong đời sống của thực vật

Bên cạnh một số vi nấm và vi khuẩn gây bệnh thì có một số khác sống hòa hợp với thực vật, hấp thu nước và chất dinh dưỡng để đổi lấy carbohydrate, hoặc thay đổi mội trường bên trong và bên ngoài thực vật theo nhiều cách giúp cây sinh trưởng và phát triển.

Những lợi ích này giúp thực vật chịu được những căng thẳng đến từ môi trường xung quanh. Được mệnh danh là stress phi sinh học, những thách thức như hạn hán, nhiệt độ khắc nghiệt và đất nghèo dinh dưỡng, độc hại hoặc nhiễm mặn là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mất mùa và giảm năng suất.

Những sợi tơ màu xanh của nấm nội cộng sinh, sống cộng sinh với rễ cây dưới kính hiển vi.

Ảnh: Ashley Finnestad, T.E. Cheeke Lab, WSU.

Khả năng chịu stress của cây trồng bị ảnh hưởng bởi vi khuẩn và nấm sống trên hoặc bên trong thực vật và tạo nên hệ vi sinh vật thực vật (Porter, trợ lý giáo sư tại Trường Khoa học Sinh học). Giống như cách vi khuẩn sống trong hệ tiêu hóa của cơ thể con người giúp giữ cho chúng ta khỏe mạnh, vi khuẩn đóng một vai trò cực kỳ quan trọng đối với sức khỏe thực vật.

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của vi khuẩn có ích đến thực vật trong cả điều kiện môi trường bình thường và stress, Porter và Friesen đã thực hiện 89 thí nghiệm nghiên cứu từ các loại cây lương thực phổ biến ở Tây Bắc đến các loài hoang dã.

Các nhà khoa học tại Đại học bang Michigan và WSU đã so sánh năm loại vi khuẩn và nấm cộng sinh khác nhau sống trong và xung quanh rễ cây, dưới điều kiện stress bao gồm nấm bệnh, ô nhiễm kim loại nặng, đất khô hạn và nhiễm mặn. Từ đó đánh giá hiệu quả đối với sự tăng trưởng, sinh khối và năng suất của cây trồng.

Kết quả cho thấy, trong khi vi khuẩn có lợi có ích hơn trong điều kiện bình thường thì nấm cộng sinh có tác dụng hỗ trợ thêm lợi ích trong điều kiện khủng hoảng môi trường.

Friesen, trợ lý giáo sư tại Khoa Bệnh học Thực vật cho biết: “Stress làm cho những loại nấm cộng sinh này trở nên quan trọng hơn đối với thực vật”.

Đặc biệt có lợi là nấm nội cộng sinh, xâm nhập vào các tế bào rễ cây, cung cấp nước và tăng cường hấp thu nitơ, phốt pho và các vi chất dinh dưỡng khác trong đất.

Nếu muốn mùa màng phát triển tốt trong điều kiện khắc nghiệt, nông dân nên quan tâm đến các đối tượng vi nấm này (theo Port Porter). Những vi nấm có ích này có thể là chìa khóa giúp chúng ta canh tác thêm lương thực trong những thập kỷ tới.

Một giải pháp xanh để chống stress

Dân số Trái đất dự đoán sẽ đạt 9 tỷ vào năm 2050 vì thế năng suất cây trồng hiện tại sẽ cần phải tăng gấp đôi. Do đó mở rộng diện tích trồng trọt là không tránh khỏi và chính điều này kèm với sự thay đổi khí hậu càng dẫn đến stress cho thực vật (theo Port Porter).

Các nhà khoa học đang tìm kiếm thêm bằng chứng chứng minh việc ứng dụng một cách hiệu quả nhất các vi sinh vật có ích để giảm bớt stress từ biến đổi khí hậu.

Vi sinh vật sẽ là một công cụ bền vững để vượt qua stress hơn là áp dụng hormone hoặc hóa chất (theo Friesen).

Những thách thức với bệnh hại cây trồng hiện nay là không còn đáp ứng với các phương pháp điều trị hóa học. Vì thế, việc xác định nguồn và khai thác các giải pháp vi sinh vật cho các vấn đề nông nghiệp ngày càng được quan tâm nhiều hơn.

Mai Thanh Trúc theo WSU.