Hạn hán làm thay đổi hoạt động của hệ rễ, làm giảm khả năng hấp thụ sắt ở các cây lương thực chủ lực

Tóm tắt bằng đồ họa. Nguồn: Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.04.027

Các nhà khoa học tại University of Calgary vừa công bố một nghiên cứu cho thấy thực vật, từ cây cải dầu, lúa đến cà chua, chủ động làm suy giảm khả năng hấp thu sắt của chúng khi gặp hạn hán. Phát hiện này có thể có những tác động quan trọng đối với giá trị dinh dưỡng của các loại cây trồng nông nghiệp.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell đặt ra câu hỏi về việc liệu thực vật có phát đi một “tín hiệu cầu cứu” khi bị stress do hạn hán để thu hút các vi sinh vật đất có lợi (bao gồm vi khuẩn và nấm) cộng sinh với rễ hay không.

“Chúng tôi phát hiện rằng sự thay đổi này là kết quả của những biến đổi cụ thể diễn ra ở hệ rễ của cây”, tiến sỹ Connor Fitzpatrick, tác giả chính của nghiên cứu và hiện là trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học thuộc Khoa Khoa học của University of Calgary, cho biết. “Hiện tượng này xảy ra vì khi chịu căng thẳng do hạn hán, thực vật đồng thời làm suy giảm hoạt động của hệ miễn dịch và bộ máy hấp thu sắt của mình”.

Fitzpatrick cho biết điều này cho phép một nhóm vi khuẩn đặc biệt thuộc chi Streptomyces phát triển mạnh. Tuy nhiên, điều đó không đồng nghĩa với việc cây trồng sẽ khỏe mạnh hơn. Ông giải thích rằng trong khi một số chủng Streptomyces có lợi cho cây, thì những chủng khác lại có thể gây cản trở.

“Tổng hợp lại, những kết quả này mở ra một cách nhìn mới về tương tác giữa thực vật và vi sinh vật trong điều kiện hạn hán”, ông nói. “Hạn hán không chỉ gây áp lực lên cây trồng, mà còn tái lập trình một cách căn bản cách cây quản lý dinh dưỡng và tương tác với thế giới vi sinh vật xung quanh”.

Nghiên cứu sinh tiến sỹ Oluwadamilola Elizabeth Ajayi (bên trái) và tiến sỹ Connor Fitzpatrick, tác giả chính của nghiên cứu và hiện là trợ lý giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học, Khoa Khoa học của University of Calgary. Nguồn: Colette Derworiz, Khoa Khoa học/University of Calgary.

Fitzpatrick cho biết nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng đối với sinh học thực vật, đồng thời cung cấp thêm hiểu biết về an ninh lương thực toàn cầu và dinh dưỡng con người.

“Thiếu sắt vốn đã là một trong những rối loạn dinh dưỡng phổ biến nhất trên thế giới, ảnh hưởng đến hàng tỷ người”, ông nói. “Phần lớn lượng sắt trong khẩu phần ăn của con người đến từ các loại thực vật như ngũ cốc và cây họ đậu”.

“Trong khi đó, hạn hán đang ngày càng xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng hơn ở nhiều khu vực nông nghiệp do biến đổi khí hậu”.

Fitzpatrick, người từng thực hiện nghiên cứu sau tiến sỹ tại University of North Carolina at Chapel Hill và hoàn tất nghiên cứu tại University of Calgary, cho biết nghiên cứu cho thấy các thách thức này có thể liên kết chặt chẽ với nhau hơn so với trước đây.

“Điều đó có nghĩa là hạn hán không chỉ làm giảm năng suất cây trồng, mà còn có thể làm suy giảm chất lượng dinh dưỡng của nông sản do hạn chế hàm lượng sắt trong các mô ăn được”, ông nói.

Fitzpatrick cho biết nhóm nghiên cứu đã phát hiện sự suy giảm khả năng hấp thu sắt trong quá trình tìm hiểu hiện tượng gia tăng vi sinh vật ở rễ cây.

“Chúng tôi đã chủ động điều chỉnh điều kiện hạn hán và mức độ sẵn có của sắt để làm rõ cơ chế”, ông giải thích.

Nhóm nghiên cứu ban đầu sử dụng một sinh vật mô hình Arabidopsis thaliana, loài thường được xem như “ruồi giấm của thế giới thực vật”, sau đó xác nhận kết quả trên nhiều loài cây khác nhau.

“Chúng tôi đã chứng minh điều này trên lúa, trên cà chua và gần đây nhất là trên cây cải dầu”, Fitzpatrick cho biết.

Ông bổ sung rằng nghiên cứu mở ra khả năng phát triển các chế phẩm vi sinh vật đất dạng probiotic hoặc các phương pháp chọn tạo giống cây có khả năng duy trì hấp thu sắt trong điều kiện hạn hán.

Huỳnh Thị Đan Anh theo Phys.org