Chọn tạo giống lúa thích ứng biến đổi khí hậu

Lập kế hoạch là điều tất cả chúng ta làm. Với tư cách cá nhân, chúng tôi có thể lên kế hoạch cho cuối tuần tới hoặc nghỉ hưu trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu theo dõi cây lúa để tìm dấu hiệu của stress trong môi trường nhân tạo. Ảnh: Kevin Hudson

Những người nông dân và các nhà chọn tạo giống cây trồng đang lên kế hoạch cho tương lai. Hiện tại các loại cây trồng mà chúng ta đang phụ thuộc sẽ cần phát triển dưới các điều kiện khác nhau - do biến đổi khí hậu.
 

Các buồng tăng trưởng thực vật dùng để nghiên cứu đất-thực vật-khí quyển (SPAR), giúp hiểu được các phản ứng của cây trồng đối với một loạt các điều kiện môi trường khác nhau. Ảnh: K. Raja Reddy.

Một số điều kiện thời tiết dễ kiểm soát, các nhà khoa học có thể thiết lập nhiệt độ trong nhà kính và kiểm soát lượng nước cây cần. Thật là không dễ dàng để thay đổi bầu khí quyển trái đất.

Tuy nhiên, những thay đổi trong bầu khí quyển của chúng ta là một phần của biến đổi khí hậu. Carbon dioxide là khí nhà kính đáng quan tâm, mức độ carbon dioxide đã tăng lên kể từ cuộc cách mạng công nghiệp. Mặc dù có nhiều nỗ lực để giảm lượng khí thải, các nhà khoa học dự đoán rằng lượng carbon dioxide sẽ tiếp tục tăng.

Sự có mặt của carbon dioxide trong khí quyển không phải tất cả là xấu. Trong thực tế, cây cần nó để phát triển. Trong quang hợp, cây sử dụng ánh sáng mặt trời và carbon dioxide để tạo ra đường. Vì vậy, nhiều carbon dioxide có nghĩa là cây có thể phát triển nhanh hơn.
 

Raja Reddy, giáo sư tại Đại học bang Mississippi, nghiên cứu cách thức thay đổi khí hậu ảnh hưởng đến cây trồng. Reddy làm việc cùng với các nhà chọn tạo giống cây trồng đang lên kế hoạch cho các kịch bản trong tương lai. Các nhà chọn tạo giống đang tìm kiếm các giống có khả năng phát triển tốt trong điều kiện khô hạn và nhiệt độ nóng hơn.

Reddy và các đồng nghiệp bắt đầu tự hỏi liệu cách thức cây trồng phản ứng với các điều kiện như hạn hán sẽ thay đổi như thế nào khi có nhiều carbon dioxide trong khí quyển.

Raja Reddy giải thích các khả năng của buồng tăng trưởng ánh sáng mặt trời được điều khiển bằng máy tính cho những sinh viên của mình tại Đại học bang Mississippi. Ảnh: Beth Wynn.

Để kiểm tra điều này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhà kính đặc thù. Các nhà nghiên cứu đã tăng lượng carbon dioxide trong nhà kính để thể hiện bầu khí quyển trong tương lai của chúng ta.
 

Reddy nói “Thật là quan trọng cho các nhà chọn tạo giống để đánh giá cây trồng dưới các điều kiện tương lai thực tế nhất có thể xảy ra”. “Khi xác định cây trồng sẽ chống chịu được hạn, các nhà chọn tạo giống cần biết rằng khả năng chịu hạn sẽ được duy trì khi có nhiều carbon dioxide trong khí quyển hay không”.
 

Mười bốn giống lúa đã được trồng bằng cả điều kiện khí quyển hiện tại và tương lai. Reddy giải thích “Lúa là một trong những cây trồng ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới, vì vậy đặc biệt quan trọng để biết lúa sẽ phản ứng như thế nào với điều kiện khí quyển mới”.

Trong cả hai điều kiện khí quyển hiện tại và tương lai, nhóm nghiên cứu đã điều tra các biến bổ sung. Những biến số này gồm nhiệt độ nhà kính và lượng ánh sáng và nước cây lúa nhận được. Nhiệt độ nóng hơn, ít nước hơn và tiếp xúc với ánh sáng ít hơn tượng trưng cho những stress môi trường mà cây sẽ phải đối mặt trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu đo đếm sự tăng trưởng của cây vào lúc thu hoạch. Những chỉ tiêu như chiều cao, diện tích lá và chiều dài rễ được so sánh.
 

Nhìn chung, cây lúa được trồng trong điều kiện tăng carbon dioxide trong tương lai thì lớn hơn. Chiều cao cây và diện tích lá lớn hơn và hệ thống rễ cũng lớn hơn.
 

Khi xem xét phản ứng của cây lúa đối với các tác nhân gây stress như hạn hán, kết quả cũng tương tự cho cả mức độ carbon dioxide hiện tại và tương lai. Nói cách khác, sự phát triển của lúa trong khí quyển với nhiều carbon dioxide hơn không ảnh hưởng đến cách cây lúa phản ứng với stress.

Reddy cảm thấy đây là tin tích cực. Ông nói “Những gì các nhà chọn tạo giống đang làm để lập kế hoạch cho tương lai nên vững tin”. “Nghiên cứu đang có để xác định lúa chịu hạn và chịu nóng có khả năng chấp nhận rằng những giống lúa này sẽ duy trì các tính trạng mong muốn khi nồng độ carbon dioxide tăng lên. Điều đó cũng có nghĩa là các nhà chọn tạo giống có khả năng sàng lọc các giống cây trồng không cần làm thay đổi nồng độ carbon dioxide, mà khó tiến hành trong hầu hết các nhà kính”.

Nguyễn tiến Hải theo Agronomy.