Giống như các vi sinh vật trong đường ruột của chúng ta ngày càng được công nhận có vai trò quan trọng trong sức khoẻ và hành vi của con người, nghiên cứu mới đây của Đại học Toronto Mississauga cho thấy vi sinh vật cũng quan trọng không kém đối với sự phát triển và sức khoẻ của cây trồng. Đơn cử các cây có khả năng thu nạp các vi khuẩn đặc biệt vào hệ vi sinh vật rễ thì có khả năng chịu hạn tốt hơn nhiều so với các cây đồng loại của chúng, theo lời của ứng viên tiến sỹ tại UTM, Connor Fitzpatrick.

Hệ vi sinh vật (microbiome) rễ cây là một cộng đồng đặc biệt của vi sinh vật sống trong và trên rễ cây. Tương tự như vi khuẩn trong ruột của các loài động vật, vi sinh vật rễ là giao diện giữa cây trồng và thế giới bên ngoài. Các vi sinh vật rễ có trách nhiệm cho các chức năng quan trọng như sự hấp thu chất dinh dưỡng và các tín hiệu quan trọng để phát triển cây trồng.

Nghiên cứu của Fitzpatrick đã được công bố trong số mới nhất Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (Proceedings of the National Academy of Sciences). Khám phá này của ông về vai trò của hệ vi sinh vật rễ đối với sức khoẻ của thực vật sẽ giúp nông dân trồng cây tốt hơn trong điều kiện hạn hán.

Để thực hiện nghiên cứu này, Fitzpatrick đã trồng 30 loài thực vật được tìm thấy ở khu vực Great Toronto sử dụng hạt giống trồng với hỗn hợp đất trong phòng thí nghiệm. Chúng bao gồm các cây quen thuộc như goldenrod (họ Cúc), milkweed (chi Bông tai), và asters (Cúc tây). Các cây này được trồng trong một mùa phát triển đầy đủ (16 tuần), với mỗi loài được trồng trong cả điều kiện thuận lợi và hạn hán mô phỏng.

Nghiên cứu của Fitzpatrick đã khám phá ra tính phổ biến và sự khác biệt giữa các vi sinh vật rễ của các loài cây ký chủ khác nhau, được phân chia thành vi sinh vật endosphere (vi khuẩn sống bên trong rễ) và rhizosphere  (vi khuẩn sống trong đất xung quanh rễ). Ông đã tìm thấy sự thay đổi trên 30 loài, các loài có họ hàng gần thì có sự giống nhau giữa các hệ vi khuẩn hơn các loài khác không họ hàng.

"Điều này giống như chúng ta mong đợi", Fitzpatrick nói. "Cũng như có sự giống nhau giữa hệ vi sinh trong ruột của con người và loài khỉ hơn giữa con người và chuột, các loài thực vật càng có họ hàng gần gũi thì hệ vi sinh vật rễ càng giống nhau. Nghiên cứu này rất quan trọng, để hiểu rõ hơn quá trình hình thành và tiến hóa của hệ vi sinh vật rễ”. 

Ngoài việc tăng cường sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về quá trình tiến hoá và phát triển của cây trồng, kết quả này còn cung cấp thêm nhiều phương hướng để nghiên cứu, như làm thế nào và tại sao một số cây trồng thu nạp các vi khuẩn có khả năng chịu hạn hán trong khi các cây khác thì không.

"Các cây có khả năng làm giàu các vi sinh vật rễ của chúng với một nhóm vi khuẩn đặc biệt Actinobacteria đã phát triển tốt hơn trong điều kiện hạn hán", Fitzpatrick nói. “Tất cả các cây trồng của chúng ta có mối liên hệ với nhóm vi khuẩn này, nhưng chúng cần khả năng thu nạp vi sinh từ đất".

Trong một nghiên cứu khác phù hợp với thực tiễn luân canh cây trồng, Fitzpatrick đã đánh giá phản hồi của đất trồng cây và cho thấy thành phần của hệ vi sinh vật rễ của thế hệ cây thứ hai càng giống với thành phần của cây trồng trước đây trồng trong đất đó, thì chúng càng tăng tính chống chịu.

Fitzpatrick nói: "Có một mạng lưới tương tác phức tạp diễn ra rất khó để giải thích và đòi hỏi phải có thêm thông tin chi tiết”.

Ông cho rằng: "Thực tế, chúng ta cần phải hiểu cách duy trì cây trồng trong điều kiện khó khăn đang gia tăng hiện nay, như hạn hán và dịch bệnh. Những nỗ lực để giảm thiểu những vấn đề này là tốn kém hoặc gây tổn hại đến môi trường. Nếu chúng ta có thể khai thác các tương tác xảy ra tự nhiên để giải quyết vấn đề này thì sẽ tốt hơn rất nhiều”.

Lê Thị Thanh theo Phys.org