Các nhà khoa học đã tạo ra thực vật có các tế bào và mô 'ửng hồng' với sắc tố củ dền khi bị nấm xâm chiếm giúp chúng hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất.

Cây càng có nhiều chất dinh dưỡng tự nhiên thì càng cần ít phân bón nhân tạo. Hiểu được quá trình tự nhiên này, như là bước đầu tiên để nâng cao tiềm năng của nó, là một thách thức đòi hỏi sự nghiên cứu liên tục. Việc nghiên cứu sẽ giúp cải thiện đáng kể năng suất nông nghiệp.

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí PLOS Biology, các nhà nghiên cứu đã sử dụng sắc tố đỏ tươi của củ dền - được gọi là betalain - để theo dõi trực quan nấm đất khi chúng xâm chiếm rễ cây trên cây sống.

Tiến sĩ Sebastian Schornack, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sainsbury của Đại học Cambridge và là tác giả chính của bài báo cho biết: Giờ đây, chúng tôi có thể theo dõi mối quan hệ giữa nấm và rễ cây phát triển như thế nào trong thời gian thực, kể từ khi chúng tiếp xúc với nhau. Trước đây chúng tôi không biết điều gì đã xảy ra vì không có cách nào để hình dung nó trong một thực vật sống.

Để đạt được kết quả, các nhà nghiên cứu đã thiết kế hai loài thực vật mô hình - cây họ đậu và cây thuốc lá - để chúng tạo ra sắc tố betalain có thể nhìn thấy rõ khi có nấm rễ cây arbuscular mycorrhiza. Điều này liên quan đến việc kết hợp các vùng kiểm soát của hai gien được kích hoạt bởi nấm rễ với các gien tổng hợp sắc tố betalain màu đỏ.

Sau đó, cây được trồng trong một cấu trúc trong suốt để có thể nhìn thấy hệ thống rễ, và hình ảnh của rễ có thể được chụp bằng máy quét phẳng mà không làm ảnh hưởng đến cây.

Sử dụng kỹ thuật của họ, các nhà nghiên cứu có thể chọn các bộ phận có sắc tố đỏ của hệ thống rễ để quan sát nấm kỹ hơn khi nó xâm nhập vào các tế bào thực vật riêng lẻ và hình thành các cấu trúc giống cây phức tạp - được gọi là các phân tử - mọc bên trong rễ cây. Các phân tử lấy chất dinh dưỡng từ đất.

Có các phương pháp khác để hình dung quá trình này, nhưng những phương pháp này liên quan đến việc đào lên và giết chết cây trồng và sử dụng hóa chất hoặc kính hiển vi đắt tiền. Kỹ thuật này giúp con người lần đầu tiên có thể quan sát bằng mắt và bằng hình ảnh đơn giản về cách nấm cộng sinh bắt đầu xâm nhập vào rễ cây sống và cư trú tại các bộ phận của hệ thống rễ cây theo thời gian.

Tiến sĩ Sam Brockington, một nhà nghiên cứu tại Khoa Khoa học Thực vật của Đại học Cambridge, đồng thời là tác giả chính của bài báo cho biết: “Đây là một công cụ mới thú vị để hình dung quá trình này và các quá trình thực vật quan trọng khác. Sắc tố của củ cải đường là một màu đặc biệt, vì vậy chúng rất dễ nhìn. Chúng cũng có lợi thế là sắc tố thực vật tự nhiên, vì vậy chúng được dung nạp tốt”.

Nấm Mycorrhiza đang thu hút sự quan tâm ngày càng tăng trong nông nghiệp. Kỹ thuật mới này cung cấp khả năng theo dõi và truy tìm sự hiện diện của nấm cộng sinh trong đất từ ​​các nguồn và vị trí khác nhau. Các nhà nghiên cứu cho biết điều này sẽ cho phép lựa chọn các loại nấm xâm nhập vào thực vật nhanh nhất và mang lại lợi ích lớn nhất trong các kịch bản nông nghiệp.

Hiểu và khai thác các động lực của sự xâm chiếm hệ thống rễ cây bằng nấm có khả năng nâng cao sản lượng cây trồng trong tương lai theo hướng bền vững với môi trường. Nếu thực vật có thể hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng hơn một cách tự nhiên, điều này sẽ làm giảm nhu cầu phân bón nhân tạo giúp tiết kiệm tiền và giảm ô nhiễm nước liên quan.