Eduardo Blumwald (bên phải) thuộc Khoa Khoa học cây trồng của Đại học UC Davis, cùng với nghiên cứu sinh sau tiến sỹ Akhilesh Yadav, bên cây lúa mà họ và những người khác trong nhóm đã chỉnh sửa gen giúp cây sử dụng nitơ hiệu quả hơn. Nguồn: Trina Kleist/UC Davis.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Davis, đã phát hiện ra cách giảm lượng phân đạm để trồng lúa. Phát hiện này có thể tiết kiệm cho nông dân Hoa Kỳ hàng tỷ đô la chi phí phân bón hàng năm đồng thời mang lại lợi ích cho môi trường.

Nghiên cứu xuất phát từ phòng thí nghiệm của Eduardo Blumwald, giáo sư xuất xắc về khoa học cây trồng, người đã tìm ra con đường mới để lúa nhận được lượng nitơ mà chúng cần để phát triển.

Khám phá này giúp ích cho môi trường bằng cách giảm ô nhiễm nitơ, có thể dẫn đến nguồn nước bị ô nhiễm, tăng phát thải khí nhà kính và các vấn đề sức khỏe con người.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Plant Biotechnology.

Nitơ là yếu tố thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng và các hoạt động nông nghiệp phụ thuộc vào phân bón hóa học để tăng năng suất. Nhưng phần lớn lượng phân được bón bị mất đi, trực di vào đất và nước ngầm. Nghiên cứu của Blumwald có thể tạo ra một giải pháp thay thế bền vững.

Blumwald nói: “Phân đạm rất đắt. Bất cứ điều gì bạn có thể làm để loại bỏ chi phí đó đều quan trọng. Vấn đề một bên là tiền và một bên là những tác hại của nitơ đối với môi trường”.

Một con đường mới cho phân bón tự nhiên

Nghiên cứu của Blumwald tập trung làm tăng chuyển đổi khí nitơ trong không khí thành đạm bởi vi khuẩn trong đất - một quá trình được gọi là quá trình cố định đạm.

Các cây họ đậu như lạc, đậu tương có các nốt sần ở rễ có thể sử dụng vi khuẩn cố định đạm để cung cấp nitơ cho cây. Cây ngũ cốc như lúa và lúa mì không có khả năng đó và phải dựa vào việc hấp thụ nitơ vô cơ từ phân bón và đất.

Blumwald cho biết: “Nếu cây trồng có thể tạo ra các chất hóa học khiến vi khuẩn trong đất cố định khí nitơ trong khí quyển, thì chúng ta có thể chỉnh sửa cây trồng này để tạo ra nhiều chất hóa học này hơn. Những chất hóa học này sẽ tạo ra sự cố định đạm của vi khuẩn trong đất và cây trồng sẽ sử dụng đạm được tạo ra, làm giảm lượng phân bón được sử dụng”.

Nhóm của Blumwald đã sử dụng bộ gen và sàng lọc các hợp chất để xác định hợp chất trong cây lúa giúp tăng cường hoạt động cố định nitơ của vi khuẩn.

Sau đó, họ xác định các con đường tạo ra các hợp chất này và sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen để làm tăng sản xuất các hợp chất kích thích sự hình thành màng sinh học (biofilms). Những màng sinh học đó chứa vi khuẩn giúp tăng cường chuyển hóa nitơ. Kết quả là, hoạt động cố định nitơ của vi khuẩn tăng lên, cũng như lượng đạm trong đất cũng tăng lên cho cây trồng.

Ông nói: “Cây trồng là những nhà máy sản xuất chất hóa học đáng kinh ngạc. Điều này có khả năng cung cấp một giải pháp nông nghiệp thay thế bền vững làm giảm việc sử dụng quá nhiều phân nitơ”.

Con đường tạo ra chất hóa học này cũng có thể được sử dụng bởi các cây trồng khác. Đơn xin cấp bằng sáng chế về kỹ thuật này đã được Đại học California đệ trình và đang chờ xét duyệt.

Nguyễn Tiến Hải theo Phys.org