Hình ảnh dưới kính hiển vi đồng tiêu của lá cỏ ba lá cho thấy có các vi khuẩn được nhuộm màu đỏ (mũi tên) trong các tế bào lá. Tác giả: James F. White and Qiuwei Zhang – đại học Rutger. Các nhà nghiên cứu ở New Brunswick Rutgers đã phát hiện ra các vi khuẩn cố định đạm ẩn trong những tế bào lá có thể đem đến những phương pháp canh tác cây trồng hiệu quả và bền vững hơn.

Nghiên cứu gần đây được đăng trên tạp chí Biology đã nghiên cứu cách các vi khuẩn định cư trong những tế bào lá không quang hợp ở thực vật có hạt đã cung cấp nitơ cho cây một cách tự nhiên. Ngày nay, các loại phân đạm vô cơ như amoni hay nitrate được sử dụng rộng rãi đã gây nguy hại cho đất, gây ra dòng chảy nitơ làm ô nhiễm sông, suối,…

James White, nghiên cứu viên chính của nghiên cứu này – giáo sư về Sinh học Thực vật ở trường Khoa học Sinh học và Môi trường (SEBS) thuộc Đại học Rutgers New Brunwick cho biết: “Việc phát triển các giống cây trồng mới hay các công nghệ nông nghiệp dựa trên việc tái tạo và hỗ trợ quá trình cố định đạm nội cộng sinh có thể làm thay đổi đáng kể cách mà chúng ta canh tác cây trồng. Khám phá này sẽ mang lại lợi ích cho môi trường, tái tạo đất nông nghiệp và giảm hiện tượng trái đất đang nóng lên bằng cách giảm lượng khí thải do hiệu ứng nhà kính gây ra và ô nhiêm môi trường do các dòng chảy phân bón”.

Trước nghiên cứu này, người ta chỉ biết hiện tượng cố định đạm cộng sinh xảy ra ở rễ của cây họ đậu và vài loại cây khác hình thành đốt sần ở rễ chứa vi khuẩn cố định đạm. Bằng cách kiểm tra hơn 30 loài thực vật có hạt thuộc 18 họ thực vật một lá mầm và hai lá mầm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện vi khuẩn trong các tế bào lá có thể trao đổi nitơ lấy đường cho cây.

Nghiên cứu này cho thấy cách các loài thực vật hoang dại phát triển trên đất không màu mỡ và không cần bổ sung phân bón. Thay vào đó, thực vật lấy nitơ từ không khí bằng cách sử dụng các chủng vi khuẩn nội cộng sinh mà chúng lấy từ đất và chuyển vào hạt giống.

Hiện tượng nội cộng sinh cố định nitơ hiệu quả nhất được ghi nhận ở các tuyến lông ở lá (leaf hair) của thực vật hai lá mầm chẳng hạn như cây hoa bia (Humulus lupulus) và cây gai dầu (Cannabis sativa). Các tuyến lông ở lá có chứa terpenoids, cannabinoids, tinh dầu hay các chất chống oxy hóa có thể làm tăng hiệu quả của hiện tượng cố định đạm cộng sinh bằng cách loại bỏ hoặc ngăn chặn oxy ức chế sự cố định đạm.

White cho biết thêm việc tăng cường kiến thức về cách mà thực vật lấy nitơ từ vi khuẩn nội cộng sinh trong lá có thể giúp người trồng tìm ra cách bón phân hiệu quả và bền vững hơn.

Ông nói: “Nghiên cứu này cho thấy việc có thể hỗ trợ hoạt động cố định đạm của các vi khuẩn nội cộng sinh trong lá bằng cách nhân giống cây trồng để bảo tồn cơ chế nội cộng sinh bản địa hoặc nhiễm vi khuẩn vào cây con để tái thiết lập hiện tượng cố định nitơ nội cộng sinh. Chúng tôi hy vọng rằng nghiên cứu này sẽ mở ra một cánh cửa mới cho việc phát triển các phương pháp canh tác cây trồng mới hiệu quả hơn và bền vững hơn so với hiện tại”.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org