Các nhà khoa học phát hiện ra tín hiệu khiến rễ ngừng phát triển trong đất cứng, tín hiệu có thể bị vô hiệu hóa cho phép rễ cây đâm xuyên qua lớp đất bị nén chặt - một khám phá có thể giúp cây phát triển ngay cả ở những loại đất bị hư hại nặng nhất.

Một nhóm nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu bởi các nhà khoa học từ Đại học Nottingham's Future Food Beacon và Đại học Shanghai Jiao Tong đã khám phá ra cách thực vật phát tín hiệu 'ethylene' khiến rễ ngừng phát triển trong đất cứng, nhưng sau khi tín hiệu này bị vô hiệu hóa, rễ có thể đẩy qua lớp đất bị nén chặt. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.

Đất cứng (nén chặt) là một trở ngại lớn mà nền nông nghiệp hiện đại phải đối mặt, khi mà năng suất cây trồng giảm trên 50% do ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ, gây thiệt hại đáng kể. Châu Âu có hơn 33 triệu ha đất dễ bị nén chặt, cao nhất trên thế giới. Đất nén chặt làm giảm sự xâm nhập của rễ cây, sự hấp thụ nước và chất dinh dưỡng. Mặc dù điều này có tầm quan trọng đối với nền nông nghiệp và an ninh lương thực toàn cầu, nhưng cơ chế phản ứng của rễ trong đất bị nén chặt cho đến nay vẫn chưa rõ ràng.

Hiểu được cách rễ xâm nhập vào những tầng đất cứng có ý nghĩa rất lớn đối với ngành nông nghiệp, điều này có ý nghĩa quan trọng cho công tác nhân giống cây trồng có khả năng chống lại sự nén chặt của đất. Nhóm của chúng tôi xác định rằng tín hiệu ethylene thực vật kiểm soát phản ứng của rễ đối với đất cứng, mở ra cơ hội mới để chọn lọc các loại cây trồng mới.

Professor Malcolm Bennett, University of Nottingham, School of Biosciences.

Nghiên cứu sử dụng các máy quét hình ảnh X-ray có tại cơ sở Hounsfield, Đại học Nottingham để hình dung cách rễ cây phản ứng với đất nén. Giáo sư Sacha Mooney từ Đại học Nottingham và Giám đốc cơ sở Hounsfield giải thích: “Trước nghiên cứu này, chúng tôi giả định rằng độ cứng của đất ngăn cản rễ mọc sâu hơn. Bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận hình ảnh, chúng tôi có thể thấy rễ tiếp tục phát triển trong đất rất cứng khi tín hiệu ethylene bị tắt. Tiềm năng cho các loại cây trồng mới rằng rễ của chúng có thể đi sâu hơn trong đất và hấp thu được các nguồn dinh dưỡng không khả dụng có sẵn trước đây, điều đó thực sự rất thú vị”.

Nhóm nghiên cứu quốc tế xuất bản bài báo khoa học với sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ chín trường đại học ở Châu Âu, Trung Quốc và Hoa Kỳ, tích hợp từ các ngành chuyên môn khác nhau như khoa học đất và cây trồng, hình ảnh sinh học và toán học. Nhóm nghiên cứu ban đầu bao gồm Tiến sĩ Bipin Pandey và Tiến sĩ Rahul Bhosale, họ được tài trợ bởi Royal Society Challenge Grant, BBSRC Discovery Fellowship và Đại học Nottingham Future Food Beacon.

Nguyễn Bình Duy theo Đại học Nottingham.