Cây tìm kiếm chất dinh dưỡng như thế nào

Điều gì giúp cây trồng chịu được biến động dinh dưỡng? Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) dẫn đầu, có sự tham gia của Viện Di truyền Thực vật và Nghiên cứu Cây trồng Leibniz (IPK) đã nghiên cứu câu hỏi này về nguyên tố vi lượng Bo. Các nhà nghiên cứu đã phân tích 185 bộ dữ liệu gen từ cây mẫu Arabidopsis. Mục tiêu của họ là sau đó có thể chuyển giao những phát hiện này cho cây trồng quan trọng là cây cải dầu.

Trong trường hợp thiếu chất dinh dưỡng, cây trồng hiệu quả có thể phát triển rễ bên dài để mở rộng bán kính hấp thụ chất dinh dưỡng.

Bo là một trong những nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển của nhiều loại cây trồng. Tuy nhiên, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt làm giảm khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng này: Hạn hán làm giảm khả năng hấp thụ Bo, trong khi lũ lụt rửa trôi chất dinh dưỡng khỏi đất – lượng Bo đến cây trồng ít hơn. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, sự thiếu hụt này là một yếu tố gây căng thẳng bổ sung cho cây trồng. Khả năng chịu đựng những biến động này là yếu tố quyết định đến năng suất của cây.

Rễ bên mở rộng bán kính tìm kiếm

Các nhà nghiên cứu tại TUM đã phân tích 185 phân nhóm của loài Arabidopsis thaliana từ khắp nơi trên thế giới và tìm kiếm các loại cây sử dụng hiệu quả Bo. Bảy trong số đó – đặc biệt là những cây trồng ở vùng đất nghèo Bo ở Bắc Âu – có thể phát triển tốt ngay cả khi có rất ít Bo. Giáo sư Patrick Bienert, giáo sư Sinh lý học Cây trồng tại TUM giải thích: “Mỗi loại cây này có thể đã phát triển các chiến lược khác nhau để đối phó tốt với tình trạng thiếu Bo”. Một số đặc biệt tốt trong việc hấp thụ Bo, trong khi một số khác tận dụng tốt hơn ngay cả những lượng Bo nhỏ này.

Các nhà nghiên cứu đã cho cây tiếp xúc với các lượng Bo khác nhau. Một số cây cho thấy sự sinh trưởng rất tốt ngay cả khi nồng độ Bo giảm (kiểu sinh thái hiệu quả; góc trên bên trái). So với những cây kém hiệu quả hơn (góc trên bên phải), những cây này có xu hướng hình thành rễ phụ và rễ chính dài.

Phân tích của nhóm cho thấy sự thích ứng chung trong kiến ​​trúc gốc. Khi Bo khan hiếm, cây trồng sử dụng hiệu quả Bo sẽ đi tìm thức ăn: chúng có thể mọc rễ dài, rễ bên, do đó tăng bán kính hấp thu chất dinh dưỡng.

Các gen cho hiệu quả Bo được xác định

Cơ chế di truyền kiểm soát hiệu quả sử dụng Bo ở thực vật vẫn chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu đã xác định được các vùng gen chịu trách nhiệm sử dụng và hấp thu Bo ở rễ và chồi. Những phát hiện này có thể giúp nhân giống các loại cây có khả năng phục hồi dinh dưỡng.

Chuyển sang cây trồng

Dựa trên những kết quả này, các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu cây cải dầu. Vì hạt cải dầu, giống như cây Arabidopsis, là một loại cây thuộc họ cải nên các nhà nghiên cứu lạc quan rằng họ sẽ có thể chuyển giao những phát hiện này và sớm thu được những kết quả đầy hứa hẹn.

Patrick Bienert giải thích: “Cây trồng thường nhạy cảm hơn với các yếu tố gây căng thẳng phi sinh học, chẳng hạn như nguồn cung cấp vi chất dinh dưỡng biến động. Chúng tôi muốn tìm những cá thể đặc biệt hiệu quả, xác định chiến lược của chúng và sau đó nhân giống những đặc điểm này thành những dòng mang lại năng suất cao. Điều này có thể tạo ra những cây trồng vừa có năng suất cao vừa có khả năng chống chịu khí hậu tốt hơn”.

Cao Thị Hải Yến theo Đại học Kỹ thuật Munich.