Nghiên cứu đột phá từ nitơ của đậu tương
Mechthild Tegeder – nhà sinh học của trường Đại học bang Washington đã phát triển một biện pháp giúp tăng nhanh năng suất và chất lượng của đậu tương.
Cây đậu tương trồng trong nhà kính của bà cố định gấp đôi nitơ từ không khí so với cây đối chứng ngoài tự nhiên, chúng lớn hơn và cho nhiều hạt hơn 36%.
Tegeder đã thiết kế một biện pháp mới để tăng dòng chảy của nitơ - một chất dinh dưỡng thiết yếu, từ vi khuẩn đặc biệt ở nốt sần tuyến rễ sang các bộ phận tạo hạt. Bà và Amanda Carter - một sinh viên ngành sinh học đã phát hiện ra sự gia tăng tỷ lệ vận chuyển nitơ khiến cây phát triển nhanh.
Công trình nghiên cứu của họ được công bố gần đây trên tờ Current Biology, là một đột phá lớn trong nâng cao năng suất cây trồng. Nó có thể giúp giải quyết khó khăn liên quan tới cung cấp lương thực cho dân số ngày càng tăng trong khi vẫn bảo vệ được môi trường.
"Ý nghĩa lớn nhất trong nghiên cứu của chúng tôi là thông qua tăng phân phối nitơ tự nhiên chúng ta có thể làm tăng lượng thực phẩm sản xuất ra mà không góp phần gây thêm ô nhiễm cho nông nghiệp", Tegeder nói. "Cuối cùng chúng tôi muốn chuyển giao những gì chúng ta đã nhận thức được vào các loại đậu và thực vật trồng để lấy thực phẩm khác".
Cây họ đậu chiếm khoảng 30% sản xuất nông nghiệp của thế giới. Chúng bao gồm các loài như đậu tương, cỏ linh lăng, đậu Hà Lan, đậu và đậu lăng.
Các cây họ đậu chứa vi khuẩn rễ (bacterioids rhizobia) trong nốt sần ở rễ của chúng có khả năng chuyển đổi hoặc "cố định" khí nitơ từ không khí.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã cố gắng tăng tỷ lệ cố định đạm ở cây họ đậu bằng cách thay đổi chức năng của vi khuẩn rễ (rhizobia bacterioid) hoặc những tương tác diễn ra giữa vi khuẩn và các tế bào nốt rễ.
Tegeder đã thực hiện một cách tiếp cận khác: Cô tăng số lượng prôtêin giúp chuyển nitơ từ các vi khuẩn rễ sang lá của cây, các cơ quan tạo hạt và các khu vực cần thiết khác.
Các prôtêin vận chuyển bổ sung làm tăng lượng nitơ xuất ra từ nốt sần rễ. Nó khởi đầu cho một chu trình hồi tiếp khiến vi khuẩn rễ bắt đầu cố định nitơ trong khí quyển nhiều hơn, cây trồng này sau đó sẽ sử dụng nitơ đó để tạo ra nhiều hạt hơn.
"Chúng lớn hơn, phát triển nhanh hơn và trông tốt hơn so với cây đậu tương tự nhiên," Tegeder nói. "Một số bằng chứng cho thấy chúng có thể có hiệu quả cao trong điều kiện căng thẳng, chẳng hạn như hạn hán".
Nitơ rất cần thiết trong các dưỡng chất vĩ mô để cây phát triển. Một lượng lớn phân bón nitơ tổng hợp đã được sử dụng trên thế giới để đảm bảo cây trồng cho năng suất cao.
Sử dụng phân bón nitơ hiện đang là một vấn nạn môi trường ở các nước công nghiệp phát triển như Hoa Kỳ bởi năng lượng đầu vào cao, tăng lượng phát thải khí nhà kính, ô nhiễm nước, các ảnh hưởng phụ khác về hệ sinh thái và sức khỏe con người.
Ở các nước đang phát triển, nơi phân bón nitơ khan hiếm, đạm thực vật không đủ khiến sản lượng cây trồng thấp và nguồn cung thực phẩm hạn chế.
Tegeder cho rằng nghiên cứu về đậu tương của bà cuối cùng có thể áp dụng vào các giống cây họ đậu thích ứng với đa dạng khí hậu. Lợi ích lớn của phát triển cây họ đậu như đậu xanh, các loại đậu phổ biến, đậu Hà Lan và đậu tương là chúng không chỉ sử dụng nitơ trong khí quyển cho tăng trưởng của riêng mình, mà còn để lại nitơ trong đất cho vụ sau.
Do đó, tăng cố định đạm có thể cải thiện năng suất cây trồng tổng thể cho nông dân trồng cây họ đậu ở các nước công nghiệp và các nước đang phát triển, trong khi vẫn giảm thiểu hoặc loại bỏ nhu cầu phân bón nitơ.
K.P. - Mard, theo Sciencedaily.
Số lần xem: 1409
