Cây thức ăn gia súc phát triển mạnh nhờ các loài vi khuẩn có lợi mới được phát hiện

Rễ cây sainfoin với các nốt sần đặc trưng được tạo thành từ loài vi khuẩn cố định đạm có lợi Mesorhizobium onobrychidis, cụ thể là loài OM4. Nguồn: Samad Ashrafi/JKI.

Từ dự án đến sản phẩm thực tế - những câu chuyện như vậy rất hiếm gặp trong lĩnh vực nghiên cứu nông nghiệp cơ bản. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu tại Viện Julius Kühn (JKI) ở Braunschweig đã phát hiện một loài vi khuẩn tạo đốt sần mới ở rễ cây sainfoin, vi khuẩn này giúp cây thức ăn gia súc phát triển mạnh hơn nhờ cung cấp nguồn đạm cần thiết cho cây.

Các loài cây họ đậu, được biết đến với mối quan hệ cộng sinh cùng các loài vi khuẩn cố định đạm tạo đốt sần ở vùng rễ, giúp cây hấp thụ đạm hiệu quả. Tuy nhiên, mối quan hệ cộng sinh này không phải lúc nào cũng giúp cây trồng đạt hiệu quả tốt trên mọi loại đất hay tất cả các cây họ đậu. Ví dụ: Đậu tương và cây lupin không phải lúc nào cũng phát triển tốt ở mọi nơi và đôi khi cần thêm sự hỗ trợ để đạt năng suất cao.

Điều này cũng xảy ra tương tự với cây sainfoin (Onobrychis viciifolia), chính vì vậy mà loài cây họ đậu làm thức ăn gia súc này chỉ đóng vai trò phụ trong quá trình luân canh cây trồng ở Đức. Tuy nhiên, điều này sắp thay đổi nhờ loài vi khuẩn Mesorhizobium onobrychidis OM4 được phân lập tại JKI.

Điểm yếu của cây sainfoin trên đồng ruộng

“Mặc dù sainfoin mang lại nhiều lợi ích cho dinh dưỡng vật nuôi và hệ sinh thái nông nghiệp nhưng loại cây này hầu như không còn được trồng tại Đức nữa”, tiến sỹ Torsten Thünen ở JKI giải thích.

Cây sainfoin (Onobrychis viccifolia) tại khu vực thử nghiệm thực địa của JKI ở Braunschweig. Nguồn: Torsten Thuenen/JKI.

Nguyên nhân chính là do cây này có yêu cầu cao về vị trí trồng, nhạy cảm ở giai đoạn đầu phát triển và khả năng cạnh tranh kém khi trồng xen canh.

“Nhiều điểm yếu này có thể bắt nguồn từ việc các vi khuẩn đốt sần cộng sinh vùng rễ không cung cấp đủ đạm cho cây, như được ghi nhận trong các tài liệu nghiên cứu”, chuyên gia về sản xuất cây trồng giải thích.

Một loài vi khuẩn ưu việt lộ diện

Trong một dự án do tiến sỹ Thünen điều phối, đã phân lập được một loài vi khuẩn mới từ đốt sần rễ cây sainfoin. Loài này được định danh là Mesorhizobium onobrychidis OM4. Trong các thử nghiệm đưa loài vi khuẩn này vào cây trồng, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận sự gia tăng sinh khối gấp bốn lần so với các cây đối chứng.

Ở các thử nghiệm tiếp theo, các nhà khoa học đã tiếp tục phân lập thêm các loài vi khuẩn thuộc chi Mesorhizobium từ đốt sần rễ cây sainfoin, bao gồm cả các loài chưa được mô tả trước đây. Trong các thử nghiệm đưa vi khuẩn vào cây trồng, các loài này đã được so sánh với loài Mesorhizobium onobrychidis OM4. “Mặc dù chúng cũng thể hiện đặc tính kích thích sinh trưởng tốt nhưng loài OM4 vẫn cho hiệu quả tốt nhất”, tiến sỹ Thünen cho biết.

Từ kết quả trong phòng thí nghiệm đến kế hoạch thương mại hóa

Những kết quả khả quan đạt được trong phòng thí nghiệm đã khuyến khích các nhà khoa học giới thiệu hiệu quả kích thích sinh trưởng của loài vi khuẩn này đến một công ty chuyên về hạt giống.

Công ty này hiện là đơn vị duy nhất đang phân phối giống cây sainfoin tại Đức - đã tỏ ra rất quan tâm đến chi Mesorhizobium do JKI phân lập. Họ đã tiến hành các thử nghiệm đưa vi khuẩn vào cây trồng như ở JKI và ghi nhận hiệu quả kích thích sinh trưởng đặc biệt của loài Mesorhizobium onobrychidis OM4. Kết quả là công ty bày tỏ mong muốn thương mại hóa loài vi khuẩn này dưới dạng chế phẩm vi sinh chuyên dùng cho canh tác cây sainfoin.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org