Đa dạng di truyền và cấu trúc của Solanum pimpinellifolium và S. lycopersicum. Nguồn: The Plant Journal (2024). DOI: 10.1111/tpj.16894.

Khi khí hậu thay đổi và độ mặn của đất tăng lên ở nhiều vùng nông nghiệp, việc tìm ra các loại cây trồng có thể phát triển mạnh trong những điều kiện đầy thách thức này là rất quan trọng. Cà chua được canh tác, mặc dù quả cà chua là ngon, nhưng thường gặp trở ngại khi trồng ở điều kiện đất nhiễm mặn. Tuy nhiên, trong quần thể anh em họ hoang dã của chúng đã tiến hóa để tồn tại trong những môi trường đa dạng và thường khắc nghiệt. Một nghiên cứu gần đây đã đi sâu vào bản chất di truyền của cà chua hoang dã để khám phá bí mật về khả năng chịu mặn có thể được sử dụng để phát triển các giống cây trồng có khả năng phục hồi.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tập trung vào Solanum pimpinellifolium, họ hàng hoang dã gần nhất của cây cà chua yêu thích của chúng ta. Những quả nhỏ xíu, có kích thước bằng quả cherry này có thể trông không ấn tượng, nhưng chúng có sức mạnh khi nói đến sự đa dạng di truyền và khả năng chống chịu điều kiện bất thuận.

Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách cho cà chua hoang dã tiếp xúc với các nồng độ mặn khác nhau. Sau đó, họ sử dụng các kỹ thuật cao thông qua phân tích kiểu hình trong cả điều kiện nhà kính và ngoài đồng để khám phá ra những biến thể phạm vi rộng rãi trong cách thức những cây này phản ứng với điều kiện mặn.

Magda Julkowska, phó giáo sư tại Viện Boyce Thompson và là tác giả chính của nghiên cứu, vừa được công bố trên tạp chí The Plant Journal, cho biết: "Một trong những phát hiện thú vị nhất của nghiên cứu là sức sống tổng thể của cây, đó là khả năng phát triển nhanh và mạnh mẽ, điều này đóng vai trò quan trọng trong khả năng chịu mặn của cây. Điều này cho thấy việc lai tạo những cây khỏe mạnh hơn, mạnh mẽ hơn có thể gián tiếp cải thiện khả năng chịu đựng ức chế mặn”.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra các đặc điểm như tốc độ thoát hơi nước (lượng hơi nước mà cây mất qua lá), khối lượng thân (trọng lượng của các bộ phận trên mặt đất của cây) và sự tích tụ ion (sự tích tụ các ion, chẳng hạn như natri và kali, trong mô thực vật) cho thấy mối tương quan đáng kể với hiệu suất của cây dưới áp lực muối. Điều thú vị là, trong khi tốc độ thoát hơi nước là yếu tố chính quyết định hiệu suất của cây trong nhà kính, thì khối lượng phần thân trên có mối tương quan mạnh mẽ với năng suất trong điều kiện đồng ruộng.

Julkowska cho biết: "Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy rằng lượng muối mà cây tích tụ trong lá không quan trọng đối với hiệu suất chung của chúng như trước đây chúng ta vẫn nghĩ. Điều này thách thức một số ý tưởng hiện có về cách thức cây đối phó với ức chế mặn và mở ra những hướng nghiên cứu mới".

Một trong những phát hiện thú vị nhất là việc xác định các gen ứng viên trước đây không liên quan đến khả năng chịu đựng căng thẳng do muối. Julkowska nói thêm, "Những kiểu gen cụ thể này có thể được sử dụng làm gen cho alen để cải thiện hơn nữa hiệu suất cây trồng và phát triển nền nông nghiệp bền vững hơn".

Nghiên cứu này góp phần nâng cao hiểu biết về khả năng chịu đựng ức chế mặn ở các loài cà chua hoang dã và đặt nền tảng cho các cuộc điều tra sâu hơn về cơ sở di truyền của những đặc điểm này. Những phát hiện này có thể cung cấp thông tin cho các nỗ lực lai tạo để chịu mặn ở cà chua và các loại cây trồng khác. Điều này có thể dẫn đến việc mở rộng vùng trồng trọt, năng suất ổn định hơn khi đối mặt với biến đổi khí hậu và có khả năng là cà chua cần ít nước và ít tài nguyên hơn để trồng trọt.

Mặc dù chúng ta có thể không sớm thấy những quả cà chua ưa mặn trên kệ siêu thị, nhưng nghiên cứu này là một bước tiến quan trọng hướng tới việc tạo ra một hệ thống thực phẩm bền vững và kiên cường hơn. Đây là lời cảnh tỉnh mạnh mẽ rằng đôi khi, giải pháp cho những thách thức nông nghiệp cấp bách nhất của chúng ta có thể được tìm thấy ở những họ hàng hoang dã của những loài thực vật mà chúng ta đã biết và yêu thích.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Viện Boyce Thompson.