Nhóm nghiên cứu UC Riverside đã tạo ra một loại hóa chất giúp cây trồng giữ được nước, qua đó ngăn chặn thiệt hại hàng năm do hạn hán và giúp nông dân trồng cây lương thực cho dù khí hậu thay đổi.

“Hạn hán là nguyên nhân số 1, bên cạnh lũ lụt, làm mất mùa trồng trọt hàng năm trên toàn thế giới”, ông Sean Cutler, giáo sư sinh học tế bào thực vật tại UC Riverside, người đứng đầu nghiên cứu đã cho biết. Hóa chất này là một công cụ mới thú vị có thể giúp nông dân quản lý tốt hơn hiệu suất cây trồng khi lượng nước thấp.

Thông tin chi tiết của nhóm nghiên cứu về công nghệ chống mất nước mới hơn, hiệu quả hơn được mô tả trong bài báo được đăng trên Science hôm nay. Hóa chất này, Opabactin, còn được biết đến với tên gọi là “OP”.

Một phiên bản trước đó của OP được phát triển bởi nhóm Cutler vào năm 2013, được gọi là Quinabactin, là phiên bản đầu tiên thuộc loại này. Nó giả axit abscisic, hoặc ABA, hormone tự nhiên được sản xuất bởi thực vật để đối phó với áp lực hạn hán. ABA làm chậm sự tăng trưởng của cây, vì vậy, nó không tiêu thụ nhiều nước hơn mức có sẵn và không héo rũ.

“Đã từ lâu các nhà khoa học biết rằng việc phun các loại cây bằng ABA có thể cải thiện khả năng chịu hạn của chúng”, Cutler đã nói. “Tuy nhiên, nó quá không ổn định và đắt tiền đối với hầu hết nông dân”.

Cả hai cây lúa mì đều bị hạn hán, nhưng chỉ có cây bên phải được xử lý bằng OP.

Quinabactin dường như là một thay thế khả thi cho hormone tự nhiên ABA và các công ty đã sử dụng nó như là cơ sở của nhiều nghiên cứu bổ sung. Tuy nhiên, Quinabactin không hoạt động tốt đối với một số loại cây quan trọng, chẳng hạn như lúa mì, cây trồng chủ yếu được trồng rộng rãi nhất thế giới.

Khi ABA liên kết với một phân tử thụ thể hoóc môn trong tế bào thực vật, nó tạo thành hai liên kết chặt chẽ, giống như bàn tay nắm lấy tay cầm. Quinabactin chỉ nắm lấy một trong những tay cầm này.

Nhóm của Cutler đã tìm kiếm hàng triệu phân tử bắt chước hormone khác nhau sẽ bám vào cả hai tay cầm. Tìm kiếm này, kết hợp với một số kỹ thuật hóa học, kết quả là phát hiện OP.

OP nắm lấy cả hai tay cầm và mạnh hơn 10 lần so với ABA, điều này khiến nó trở thành một “siêu hoóc môn”. Và nó hoạt động rất nhanh. Trong vài giờ, nhóm Cutler đã tìm thấy một sự cải thiện có thể đo được lượng nước cây giảm hấp thu.

Bởi vì OP hoạt động rất nhanh, nó có thể giúp người trồng linh hoạt hơn xung quanh cách họ đối phó với hạn hán.

Một điều chúng ta có thể làm là có thể dự đoán tương lai gần với độ chính xác hợp lý, theo ông Cutler. Sau hai tuần, nếu chúng tôi nghĩ rằng có hạn hán, chúng tôi có đủ thời gian để đưa ra quyết định - như áp dụng OP – để cải thiện năng suất cây trồng.

Giảm mất nước nhìn thấy trong cà chua sau khi xử lý bằng OP. Ảnh nhiệt cho thấy nhiệt độ lá tăng (phải), tương ứng với mất nước ít hơn.

Đội ngũ Cutler hiện đang cố gắng “khám phá” phát hiện của họ. Trong khi OP làm chậm sự tăng trưởng, nhóm hiện muốn tìm một phân tử sẽ tăng tốc nó. Một phân tử như vậy có thể hữu ích trong môi trường được kiểm soát như nhà kính, nơi lượng mưa không phải là một nhân tố lớn.

“Có thời gian bạn muốn tăng tốc độ tăng trưởng và có thời gian bạn muốn làm chậm nó”, Cutler nói. “Nghiên cứu của chúng tôi là tất cả về việc quản lý cả hai nhu cầu đó”.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo UC Riverside.