Với chất dinh dưỡng khan hiếm và trọng lực yếu, việc trồng khoai tây trên Mặt Trăng hoặc trên các hành tinh khác dường như là điều không tưởng tượng nổi. Nhưng hocmon thực vật strigolactone có thể làm được điều này, các nhà sinh học thực vật từ Đại học Zurich đã chỉ ra. Hormone này hỗ trợ sự cộng sinh giữa nấm và rễ cây, khuyến khích sự tăng trưởng của thực vật - ngay cả trong điều kiện khó khăn như ngoài không gian.

Ý tưởng này đã được bàn luận trong một thời gian - và không chỉ gây chú ý đối vớicác  chuyên gia từ NASA, mà cả các doanh nhân tư nhân như Jeff Bezos và Elon Musk: một ngày nào đó thiết lập nơi sinh sống của con người trên Mặt trăng hoặc trên những hành tinh khác. Những tầm nhìn như vậy, cũng như viễn cảnh của các cuộc thám hiểm vũ trụ dài hạn trong tương lai, đặt ra câu hỏi làm cách nào để cung cấp thực phẩm bền vững cho người dân ngoài không gian. Câu trả lời có thể là trồng trọt cây trồng tại chỗ. Tuy nhiên, các loại đất trên mặt trăng và các hành tinh khác chắc chắn là ít chất dinh dưỡng hơn so với đất nông nghiệp của chúng ta. Việc thay thế bằng cách vận chuyển đất giàu dinh dưỡng và phân bón vào không gian - đi kèm với chi phí kinh tế cao và làm mất giá trị sinh thái.

Cộng sinh nấm thực vật thúc đẩy tăng trưởng thực vật

Khi tìm kiếm một giải pháp khả thi, nhóm nghiên cứu  đã làm việc với Lorenzo Borghi của Đại học Zurich và Marcel Egli thuộc Đại học Khoa học và Nghệ thuật Ứng dụng Lucerne tập trung vào quá trình mycorrhiza, một mối liên hệ cộng sinh giữa nấm và rễ cây. Trong sự cộng sinh này, sợi nấm cung cấp cho rễ cây  thêm nước, nitơ, phốt phát và các nguyên tố vi lượng từ đất. Đổi lại chúng  có thể tiếp cận với đường và chất béo do cây tạo ra. Sự cộng sinh này được kích thích bởi kích thích tố strigolactone của cây và hầu hết thực vật đều tiết ra hocmon này vào đất xung quanh rễ của chúng. Do đó quá trình mycorrhization có thể làm tăng đáng kể sự phát triển của cây trồng và cải thiện năng suất cây - đặc biệt là trong điều kiện đất có chất dinh dưỡng thấp.

Sự vắng mặt của lực hấp dẫn cản trở sự cộng sinh giữa nấm và rễ cây

Trong không gian, cây trồng sẽ không chỉ phải đối mặt với đất có chất dinh dưỡng thấp, mà còn với các điều kiện của lực hấp dẫn thấp tức là gần như bằng không trọng lực. Để nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường như vậy đối với sự phát triển của thực vật, các nhà nghiên cứu đã nuôi dưỡng cây dạ yên thảo và nấm cộng sinh dưới các điều kiện mô phỏng trọng lực thấp. Dạ yến thảo được xem như cây  mô hình cho các loài thực vật thuộc họ cây họ đậu (Solanaceae), trong đó bao gồm cà chua, khoai tây và cà tím.

Các thí nghiệm đã cho thấy rằng lực hấp dẫn cực nhỏ cản trở sự cộng sinh và do đó làm giảm sự hấp thu chất dinh dưỡng từ đất. Nhưng hocmon thực vật strigolactone có thể chống lại tác động tiêu cực này. Thực vật tiết ra mức độ cao của strigolactone và nấm đươc các nhà nghiên cứu  xử lý bằng một hormone tổng hợp strigolactone, cho thấy chúng đã có thể phát triển mạnh trong đất dinh dưỡng thấp mặc dù các điều kiện trọng lực nhỏ.

Thực hành tốt nhất cho sản xuất lương thực ngoài không gian

"Để có thể trồng được thực vật như cà chua và khoai tây phát triển trong điều kiện khó khăn của không gian, thì việc  khuyến khích sự hình thành của mối liên hệ cộng sinh giữa nấm và rễ cây là cẩn thiết", theo trưởng nhóm Lorenzo Borghi "Điều này dường như có thể  khi sử dụng hormon strigolactone. Do đó, những phát hiện của chúng tôi có thể mở đường cho việc trồng trọt thành công ở điều kiện ngoài không gian của các loại thực vật mà chúng ta trồng trên Trái Đất".

Bùi Anh Xuân theo Sciencedaily.