Nghiên cứu thực địa: Rễ cây `thông minh` tối ưu hóa thủy lực để sử dụng nước hiệu quả | Vien Khoa Hoc Ky Thuat Nong Nghiep Mien Nam

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí New Phytologist đã tiết lộ khả năng đặc biệt của thực vật trong việc điều chỉnh cơ chế thủy lực của rễ để duy trì trạng thái nước và sử dụng nguồn nước đất một cách hiệu quả. Khi đất bắt đầu khô cạn, thực vật giảm sử dụng nước từ lớp đất mặt và tập trung hấp thụ nước ở các tầng đất sâu hơn. Ngược lại, khi lớp đất mặt được làm ẩm lại, thực vật nhanh chóng tái cơ cấu cơ chế hấp thụ nước, ưu tiên sử dụng nước gần bề mặt để tiết kiệm năng lượng, đồng thời giảm khai thác nước từ các tầng sâu.

Nghiên cứu được thực hiện trên các cánh đồng lúa mì và cỏ lâu năm, phát hiện rằng lượng nước hấp thụ của rễ sâu chịu sự kiểm soát bởi nước ở tầng đất mặt. Điều này cho thấy nước tầng đất mặt không chỉ là nguồn cung cấp nước mà còn đóng vai trò như một tín hiệu, giúp cây phối hợp và tối ưu hóa việc sử dụng nước ở các độ sâu khác nhau trong đất.

Tiến sĩ Xiaoxian X Zhang, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Những phát hiện này đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ hơn các cơ chế giúp thực vật đối phó với tình trạng thiếu nước định kỳ và hỗ trợ quá trình chọn lọc các giống cây trồng chịu hạn. Chúng tôi tin rằng đây là lần đầu tiên những cơ chế này được chứng minh trong điều kiện thực địa."

Trong môi trường thực địa, thực vật thường xuyên đối mặt với tình trạng thiếu nước định kỳ, và rễ của chúng có khả năng ăn sâu hơn nhiều so với những nghiên cứu trong chậu. Tuy nhiên, do khó khăn trong việc đo lường trực tiếp tại hiện trường, các chiến lược mà thực vật sử dụng để đối phó với áp lực này vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Zhang cho biết: "Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy nước ở tầng đất mặt không chỉ là nguồn tài nguyên mà còn đóng vai trò là một tín hiệu điều hòa, giúp phối hợp cơ chế hấp thụ nước của rễ trên toàn bộ tầng đất. Khi tầng đất mặt bị khô hạn, cây sẽ tăng cường hấp thụ nước từ tầng đất sâu hơn. Ngược lại, khi nước từ mưa làm ẩm lại tầng đất mặt, cây nhanh chóng giảm việc hút nước từ tầng đất sâu và chuyển sang tận dụng nước từ tầng đất mặt. Điều này có thể là do việc hấp thụ nước ở tầng đất mặt tiêu tốn ít năng lượng hơn, mang lại hiệu quả cao hơn cho cây."

Các nhà khoa học thực vật gọi khái niệm này là "kinh tế rễ". Nước ở tầng đất mặt, tuy dễ bốc hơi, nhưng lại chứa nhiều dinh dưỡng. Vì vậy, cây thường ưu tiên hấp thụ nước ở tầng đất mặt khi có điều kiện, trong khi vẫn giữ nước ở tầng đất sâu làm nguồn dự trữ để sử dụng khi cần thiết.

Cơ chế của quá trình này hiện vẫn chưa được làm rõ. Nghiên cứu chỉ ra rằng cây có thể điều chỉnh tính thấm thủy lực của rễ ở các độ sâu khác nhau thông qua aquaporins—các protein tạo lỗ trên màng tế bào, giúp kiểm soát đường dẫn nước giữa các tế bào. Tuy nhiên, cơ chế kích hoạt cụ thể cho sự điều chỉnh này vẫn chưa được biết đến

Trong nghiên cứu kéo dài ba tháng, nhóm khoa học đã quan sát các yếu tố như khả năng hấp thụ nước, thế nước và tính thấm thủy lực của rễ ở cánh đồng lúa mì và cánh đồng cỏ lâu năm. Kết quả cho thấy hai loại cây áp dụng chiến lược khác nhau: cỏ lâu năm có khả năng chịu khô hạn tốt hơn ở tầng đất mặt và khai thác nước từ tầng đất sâu hiệu quả hơn so với lúa mì.

Những phát hiện này có ý nghĩa lớn trong việc làm sáng tỏ các cơ chế giúp thực vật đối phó với tình trạng thiếu nước định kỳ. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng, ngoài việc đánh giá hình thái rễ và môi trường vùng rễ (rhizosphere), việc phân tích các thay đổi thích nghi trong độ dẫn thủy lực của rễ là yếu tố then chốt để phát triển và chọn lọc các giống cây trồng chịu hạn.

Bùi Anh Xuân theo Phys.org

Trở lại

Số lần xem: 96

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________