Những manh mối mới trong việc sử dụng một loài nấm phổ biến nhằm thúc đẩy sự sinh trưởng và cải thiện sức khỏe cây trồng

Theo các nhà nghiên cứu, một số loài nấm nhất định đã được phát hiện có khả năng thúc đẩy sinh trưởng của cây cà chua, thể hiện qua việc làm tăng đáng kể trọng lượng trung bình của phần chồi. Nguồn: Dan Gold/Unsplash.

Theo một nghiên cứu do các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Pennsylvania (Penn State) dẫn đầu, các loài thuộc chi Trichoderma – là một loài nấm phổ biến được tìm thấy trong đất – có khả năng khác nhau trong việc thúc đẩy sự phát triển của cây cà chua đồng thời tạo ra những ảnh hưởng khác nhau đến số lượng của một số nhóm vi khuẩn trong đất.

Giáo sư Seogchan Kang, Khoa Khoa học Nông nghiệp và đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết công trình này là nghiên cứu mới nhất trong chuỗi các nghiên cứu đánh giá việc sử dụng nhóm nấm phổ biến này như một giải pháp thay thế thuốc trừ sâu nhằm kiểm soát mầm bệnh trong đất.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí The Microbe phát hiện ra một số vi khuẩn trong vùng rễ – khu vực đất trực tiếp bao quanh rễ cây – có thể ảnh hưởng đến khả năng thúc đẩy sinh trưởng cây trồng của nấm Trichoderma thông qua việc tác động đến số lượng và khả năng tồn tại của loài nấm này trong đất.

Ông Kang cho biết nghiên cứu này là một phần trong nỗ lực của phòng thí nghiệm nhằm đảm bảo tính hiệu quả, khả năng dự đoán và việc áp dụng rộng rãi các biện pháp kiểm soát sinh học trong phòng trừ các bệnh có nguồn gốc từ đất, như một giải pháp thay thế cho thuốc trừ sâu.

Kang cho biết: “Một số loài nấm và vi khuẩn không chỉ bảo vệ cây trồng khỏi bệnh hại mà còn giúp tăng cường khả năng chịu đựng và thúc đẩy sinh trưởng của cây trồng. Nhiều nghiên cứu đã ghi nhận việc ứng dụng thành công các vi sinh vật này như những tác nhân kiểm soát sinh học và một số đã được thương mại hóa. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng vẫn gặp phải một số trở ngại và khó khăn, làm giảm lòng tin của một bộ phận người trồng trọt khi sử dụng chúng”.

Các nhà nghiên cứu cho biết, nông dân đang phải đối mặt với nhiều thách thức phức tạp đe dọa đến lợi nhuận và tính bền vững trong hoạt động sản xuất của họ, đồng thời những thách thức này cũng làm suy giảm khả năng cung cấp thực phẩm an toàn, giàu dinh dưỡng và có giá cả phải chăng.

Ananda Y. Bandara là một nhà nghiên cứu thuộc Trường Khoa học Nông nghiệp và đồng tác giả chính cho biết việc giảm thiểu các mối đe dọa như mầm bệnh gây hại trong đất, đồng thời vẫn đảm bảo trách nhiệm bảo vệ môi trường, là một trong những thách thức lớn hàng đầu hiện nay.

Ông nói: “Những tác nhân gây bệnh này làm giảm đáng kể năng suất và chất lượng cây trồng, đồng thời làm tăng chi phí sản xuất do làm giảm hiệu quả sử dụng phân bón, nước, nhân công và nhiên liệu. Thuốc diệt nấm giúp giảm thiểu những mối đe dọa này, nhưng việc phụ thuộc quá nhiều vào thuốc diệt nấm không chỉ làm tăng chi phí sản xuất mà còn kéo theo những tổn thất về mặt sinh thái và sức khỏe con người”.

Trong hơn một thế kỷ qua, nhiều nghiên cứu chuyên sâu đã được tiến hành nhằm xác định các loại vi khuẩn, nấm và côn trùng cụ thể có thể giúp kiểm soát sâu bệnh và mầm bệnh. Tuy nhiên, các tác nhân kiểm soát sinh học này đã gặp phải một số trở ngại, cho thấy cần nhiều nghiên cứu hơn và nâng cao hiểu biết về những lý do khiến chúng không phát huy hiệu quả trong một số điều kiện nhất định.

Kang nói: “Trong nghiên cứu này, chúng tôi muốn đặt ra một số câu hỏi. Khi được bổ sung vào đất trồng cà chua, liệu các loại Trichoderma khác nhau có tạo ra những mức độ thúc đẩy sinh trưởng cây trồng khác nhau hay không? Chúng có ảnh hưởng đến quần thể vi sinh vật liên quan đến rễ cà chua và thành phần hóa học của đất không? Và liệu những thay đổi này có thể giải thích được cơ chế kiểm soát sinh học dựa trên Trichoderma hay không?”.

Để thực hiện nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã thu thập lớp đất mặt (topsoil) từ Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Russell E. Larson thuộc Đại học Bang Pennsylvania (Penn State). Một phần mẫu đất được khử trùng bằng phương pháp hấp tiệt trùng – một quy trình sử dụng hơi nước để khử trùng đất. Sau đó, cây cà chua con được trồng vào trong cả hai loại đất này.

Tiếp theo, các cây con trong mỗi loại đất được chia thành bốn nhóm xử lý: Một nhóm được xử lý bằng loài Trichoderma T. harzianum (Th), một nhóm được xử lý bằng loại T. virens (Tv), một nhóm được xử lý kết hợp cả hai loài (Tvh) và một nhóm được xử lý bằng nước vô trùng làm đối chứng.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã phân tích tác động của từng biện pháp xử lý lên sự sinh trưởng của cây cà chua và lên quần thể vi khuẩn vùng rễ. Họ cũng đánh giá xem liệu các hợp chất dễ bay hơi do các quần thể vi khuẩn đã bị thay đổi này phát thải có ảnh hưởng đến sự phát triển của Trichoderma và Fusarium oxysporum là một loại nấm gây bệnh trong đất ảnh hưởng đến nhiều loại cây trồng bao gồm cả cà chua hay không.

Theo Kang cho biết, các nhà nghiên cứu đã lựa chọn tập trung vào các bệnh có nguồn gốc từ đất vì chúng đe dọa nhiều loại cây trồng then chốt nhưng lại đặc biệt khó phát hiện và kiểm soát ở giai đoạn sớm do chúng lây lan và phát triển dưới bề mặt đất.

Họ phát hiện ra rằng Tv và Tvh loại bỏ sự hiện diện của vi khuẩn trong vùng rễ ở đất không được khử trùng bằng nồi hấp, đồng thời phục hồi một phần sự đa dạng vi khuẩn trong đất đã được khử trùng bằng nồi hấp. Các nghiệm thức xử lý bằng Tv và Tvh cũng giúp thúc đẩy sự phát triển của cây cà chua ở cả hai loại đất, thể hiện qua việc làm tăng đáng kể trọng lượng trung bình của phần chồi.

Theo các nhà nghiên cứu, các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung đánh giá tính khả thi của việc sử dụng Trichoderma nhằm khôi phục sự đa dạng vi khuẩn trong đất sau các biến động do tự nhiên hoặc do tác động của con người gây ra.

Bandara cho biết: “Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng chỉ ra rằng nhóm vi khuẩn đất nhất định có thể ảnh hưởng đến số lượng và khả năng tồn tại lâu dài của Trichoderma, điều này có thể góp phần lý giải sự thiếu nhất quán của loài nấm này trong việc thúc đẩy sinh trưởng cây trồng cũng như hiệu quả kiểm soát sinh học khi được áp dụng ở quy mô lớn hơn”.

Những nỗ lực trong tương lai, bao gồm việc sử dụng máy học (machine learning) kết hợp với dữ liệu hệ vi sinh vật đất thu thập từ các loại đất khác nhau, có thể giúp dự đoán những điều kiện môi trường mà Trichoderma có nhiều khả năng mang lại lợi ích như mong đợi.

Bùi Thị Huyền Nhung theo Đại học Bang Pennsylvania.