Mối quan hệ chặt chẽ giữa vi sinh vật và cây trồng

Tình trạng hạn hán là trở ngại chính trong thành công mùa vụ và trở ngại này sẽ không kết thúc sớm. May mắn thay, một cặp đôi năng động giống như Batman và Robin, một số vi sinh vật liên quan đến rễ và cây mà chúng sinh sống, luôn có sẵn ở đấy để hỗ trợ.

Các tế bào bên trong rễ cây cao lương được chụp bằng kính hiển vi quang học. Ảnh: Devin Coleman-Derr.

Thực vật và động vật có mối liên hệ chặt chẽ với các vi sinh vật cũng như vi khuẩn sống cùng với chúng. Các vi sinh vật, sinh vật và môi trường chúng tạo ra đều đóng vai trò quan trọng đối với sự sống trên Trái đất.

Devin Coleman-Derr, nhà khoa học tại đại học California, Berkeley, cho biết: “Chúng tôi biết rằng quần thể vi sinh vật, là cộng đồng vi sinh vật trong môi trường nhất định, rất quan trọng đối với sức khỏe của cây trồng”.

Kết quả cho thấy một số vi khuẩn sống trong rễ cây cao lương, loại cây thường được trồng để làm thức ăn cho gia súc, cùng hoạt động với cây để giảm bớt stress khô hạn. Sự kết đôi độc đáo này giúp cây phát triển thuận lợi.

Cây cao lương một tuần sau khi trồng trong thí nghiệm ngoài đồng ở Thung lũng Trung tâm của California. Ảnh: Devin Coleman-Derr.

Coleman-Derr cho biết: “Thực vật có các kích thích tố, giúp thực vật quyết định cách sử dụng năng lượng của chúng. Vi sinh vật có thể điều khiển hệ thống này và làm cho quá trình ra quyết định của thực vật bị thay đổi”.

Một số vi khuẩn và nấm được mặc định sẵn để sinh sống trên một số cây nhất định. Và vi khuẩn muốn rễ nơi chúng sinh sống trở thành chỗ ở lý tưởng. Vi khuẩn kết hợp với cây để giúp nó phát triển trong thời tiết khô hạn và tạo một nơi ở tốt hơn cho chính nó là rất quan trọng.

Hầu như tất cả các khía cạnh của đời sống cây trồng đều được liên kết với các vi sinh vật hiện có. Khi cây cần nước, nó có thể gửi tín hiệu để làm cho toàn bộ hệ vi sinh vật đi vào hoạt động nhanh.

Hạn hán gây ra những thay đổi đáng kể trong mối quan hệ của vi khuẩn và cây trồng. Các vi khuẩn bổ sung có thể được tuyển chọn để giúp cây sống sót trong thời tiết khô hạn. Những vi sinh vật này có thể ảnh hưởng đến các kích thích tố của cây để khuyến khích sự phát triển của rễ nhiều hơn, giúp cây tiếp cận nhiều nước hơn.

Cao lương có thể được sử dụng làm thức ăn gia súc, ngũ cốc và xi-rô. Ảnh: Devin Coleman.

“Chúng tôi muốn biết liệu chúng tôi có thể kiểm soát được điều này hay không? Có khả năng điều khiển hệ vi sinh vật hiện tại để giúp cây cao lương đối phó với khô hạn hay không?” Coleman-Derr nói.

Khả năng chống chịu của cây trồng đối với áp lực môi trường ngày càng được các nhà khoa học và người nông dân quan tâm, đặc biệt là với sự thay đổi của khí hậu toàn cầu. Các phát hiện mới rất quan trọng để phát triển các loại cây trồng có thể duy trì năng suất, ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt hơn.

Derr Coleman-Derr cho biết “Chúng tôi nhận ra rằng hệ vi sinh vật rất năng động và thay đổi theo thời gian. Trong khi những vấn đề chưa được quyết định rõ ràng liệu chúng ta có thể kiểm soát các vi sinh vật trên cây cao lương hay không, một số phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng có một số vi khuẩn hiện diện trong thời kỳ hạn hán giúp cây phát triển thuận lợi hơn”.

Hiểu biết về mối quan hệ giữa vi sinh vật và cây trồng là phần quan trọng trong việc quyết định các yếu tố của năng suất cây trồng. May mắn thay, cây trồng là mô hình tốt để nghiên cứu vi sinh vật.

Bước tiếp theo trong nhiệm vụ này là xác định xem liệu vi sinh vật có thể được điều khiển và sử dụng như một giải pháp đối phó trước hạn hán trong các hệ thống canh tác cây trồng hay không.

Coleman-Derr cho biết: “Bằng cách xác định xem liệu chúng ta có thể thay đổi hệ vi sinh vật hay không, chúng ta có thể hướng tới việc đạt được mục tiêu là tạo ra cây trồng phát triển tốt hơn với chi phí đầu vào ít hơn”.

Nguyễn Tiến Hải theo Agronomy.