Cục Nghiên cứu Nông nghiệp (ARS) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) thông báo chủng nấm vô hại trong không khí, Cladosporium sphaerospermum strain TC09 (TC09), có thể đẩy nhanh một cách đáng kể sự phát triển của thực vật khi một cây đang nảy mầm ở gần chủng nấm này vì nó phát ra chất bay hơi hoặc khí.

Các nhà khoa học đã sử dụng cây thuốc lá và cây ớt làm cây mô hình để nghiên cứu các điều kiện thúc đẩy nhanh sự phát triển của thực vật khi được nhiễm chủng TC09. Cây con sau một thời gian nhiễm nấm đã bắt đầu nhận các chất bay hơi và khí do nấm tiết ra. Sau đó, các nhà khoa học ở USDA có thể kích thích một cách chính xác sự phát triển nhanh của thực vật, sự ra hoa sớm và tăng năng suất cây trồng.

Thúc đẩy tăng trưởng của thuốc lá bằng cách tiếp xúc với TC09. (A) Kiểm soát cây thuốc lá không tiếp xúc với nấm (trái) và cây tiếp xúc với TC09 (phân tách vật lý, được chứa trong các ống ly tâm siêu nhỏ kín có bộ lọc (phải)). Các mũi tên chỉ ra loại nấm có sợi nấm màu sẫm. Ảnh được chụp 10 ngày sau khi tiếp xúc với nấm. (B) Cây thuốc lá tiếp xúc với TC09 chứa trong các ống kín đầu hở. Hình ảnh được thực hiện sau 20 ngày kể từ khi đưa vào nuôi cấy nấm. Hàng trái và hàng trên: cây đối chứng không tiếp xúc với TC09 trong ba cây trên mỗi bình, Hàng bên trái và dưới: cây có tiếp xúc với cấy nấm trong ba cây trên mỗi bình. Các mũi tên chỉ ra sợi nấm TC09 đang đóng. Bảng bên phải: cây đại diện của đối chứng (trái) và xử lý phơi nhiễm TC09 (phải). (C) Đánh giá sự phát triển của cây trồng trong nhà kính sau khi xử lý cây con in vitro có hoặc không phơi nhiễm TC09. Các cây có (ba phải) hoặc không (hai trái) tiếp xúc với TC09 trong 20 ngày được cấy vào đất và duy trì trong nhà kính bằng các phương pháp quản lý tiêu chuẩn. Ảnh được chụp 70 ngày sau khi gieo hạt.

Theo tiến sĩ Chris Dardick, nhà khoa học của USDA: “Điều này đã làm thay đổi cuộc chơi trong nông nghiệp và nghiên cứu nhằm tìm kiếm những cải tiến mới để thúc đẩy sự phát triển thực vật. Sự liên quan của nghiên cứu này rất rộng, sẽ giúp ARS cam kết cung cấp những thành tựu khoa học vượt trội cho nông dân và các nhà sản xuất Hoa Kỳ”.

Những ảnh hưởng của chủng TC09 phần lớn liên quan đến thời gian tiếp xúc. Quan sát bằng mắt cho thấy các cây được nhiễm chủng TC09 trong 10 ngày cho thấy sự phát triển hơn một cách đáng kể, thân cây dày hơn, lá lớn hơn và rễ khỏe hơn so với các cây không được nhiễm nấm. Các kết quả cho thấy các cây được chủng nấm sẽ ra hoa sớm hơn 20 ngày, năng suất cây ớt tăng 213%, trái nhiều hơn và thu hoạch sớm hơn 3 tuần so với các cây đối chứng. Những nghiên cứu gần đây cũng cho các kết quả tương tự trên nhiều loại cây trồng khác nhau như rau diếp, cải xoăn, húng quế và các loại rau ăn lá khác.

Sự tăng trưởng thực vật và sản xuất quả của các giống ớt (Capsicum annuum) cayenne ‘Long Thin’ và ớt ngọt ‘Minisweet Pepper Mixed’ được thúc đẩy bằng cách cho tiếp xúc in vitro với TC09. Tiếp xúc với TC09 trong 20 ngày ở giai đoạn cây con giống hệt như được sử dụng cho thuốc lá. (A) Các cây ớt cayenne đại diện từ phương pháp gieo hạt trực tiếp, nuôi cấy mô và TC09 ở 50 ngày sau khi gieo hạt. (B) Hình ảnh đại diện dưới nền của cây ớt cayenne từ các nghiệm thức khác nhau ở 116 ngày sau khi gieo hạt để mô tả mật độ và sự phát triển của khối lượng rễ. (C) Nhóm quả được thu thập từ ớt cayenne (bảng bên trái, ở 116 ngày sau khi gieo hạt) và minisweet (bảng bên phải, ở 160 ngày sau khi gieo hạt) từ tất cả các nghiệm thức.

Chủng nấm này thường được tìm thấy ở môi trường trong nhà, chủng nấm này không gây bệnh cho thực vật, động vật và con người. Vì thế, không giống như các chủng vi sinh vật khác đã được kiểm chứng, các nhà nghiên cứu cho biết chủng TC09 không gây ra phản ứng phòng vệ hay stress ở các cây được nhiễm. Các nhà khoa học hy vọng sẽ xác định được các chất bay hơi và khí để kích thích sự phát triển thực vật trong các nghiên cứu tiếp theo.

Nghiên cứu các chất kích thích sinh học có nguồn gốc vi sinh vật giúp tăng sự phát triển của thực vật gần đây đã tăng lên vì khả năng thân thiện với môi trường, hiệu quả về chi phí và có tính bền vững, đem lại nhiều lợi ích cho nông nghiệp. Các nhà khoa học của USDA sẽ tiếp tục nghiên cứu và tìm kiếm các chiến lược thực tế để áp dụng trên các cây trồng có tính thương mại, đặc biệt cho các hệ thống nông nghiệp đô thị. Họ đang chờ phê duyệt bằng sáng chế, giấy phép đánh giá thương mại và hợp tác với NASA để ứng dụng công nghệ nghiên cứu này trong các điều kiện trên vũ trụ.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo ARS.