Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một số vi khuẩn vùng rễ cây lúa miến có thể cải thiện khả năng chịu hạn hán của cây, qua đó cải thiện năng suất cây trồng trên toàn thế giới.

Hình: Phòng thí nghiệm khoa học phân tử môi trường.

Tác động tàn phá của hạn hán dự kiến ​​sẽ ngày càng tăng về mức độ nghiêm trọng và tần suất trong những năm tới. Để đảm bảo nguồn cung thực phẩm của thế giới, các nhà khoa học chuyển sang quan tâm nhiều đến kỹ thuật di truyền. Hiện nay, một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra những thay đổi trong hệ sinh thái của vi khuẩn và các vi sinh vật khác gắn liền với bộ rễ và trong đất có thể cải thiện khả năng chịu hạn ở thực vật.

Căng thẳng hạn hán là một trở ngại lớn trong nông nghiệp. Vi khuẩn vùng rễ có thể làm giảm tác động của hạn hán đối với sự phát triển của cây. Hiểu được nguyên nhân và thời điểm thay đổi của hệ vi sinh vật có thể dẫn đến các chiến lược tận dụng tối đa khả năng chống hạn hán tự nhiên này và cải thiện năng suất của cây trồng trên toàn thế giới.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học California tại Berkeley, Đại học California tại Davis, Dịch vụ nghiên cứu nông nghiệp (ARS) của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao nông nghiệp Kearney đã nghiên cứu hệ vi khuẩn liên quan đến sự phát triển của cây lúa miến. Đây là một trong số cây lương thực chính ở các nước đang phát triển cung cấp năng lượng sinh học và thức ăn chăn nuôi quan trọng. Nhóm nghiên cứu đã lấy mẫu cây lúa miến hàng tuần trong khoảng thời gian bốn tháng khi các cánh đồng đang trải qua điều kiện khô hạn. Họ đã theo dõi cách thức thay đổi theo thời gian của hệ vi sinh vật trong cây và rễ cây lúa miến. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hạn hán làm tăng hoạt động của Actinobacteria ở vùng đất xung quanh rễ và mô thực vật.

Kỹ thuật metatranscriptomics nghiên cứu các hoạt động của gen (một hồ sơ biểu hiện gen trên toàn cộng đồng) đã tiết lộ, trong điều kiện khô hạn, lớp tế bào vi khuẩn giram dương – monoderm- đã làm tăng phiên mã các gen liên quan đến vận chuyển chất chuyển hóa. Sử dụng máy quang phổ khối sắc ký khí tại EMSL, Phòng thí nghiệm Khoa học phân tử môi trường, nhóm nghiên cứu đã mô tả thêm các chất chuyển hóa ở rễ lúa miến và sự tương quan của chúng đến những thay đổi đáng kể của hệ vi khuẩn đất. Kết quả đã khiến các nhà khoa học tin rằng lúa miến sẽ tiết ra các chất chuyển hóa chọn lọc của Actinobacteria ở vùng rễ xung quanh trong điều kiện hạn hán và những vi khuẩn này có thể cho phép cây lúa miến đối phó tốt hơn với stress hạn hán. Khám phá này có thể giúp hiểu biết sâu sắc về cách của thực vật mà điển hình như cây lúa miến quản lý hoặc ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật trong đất, từ đó có thể thúc đẩy được sức chống chịu của thực vật trong điều kiện hạn hán.

Công trình này là một phần của Dự án Kiểm soát hạn hán trong điều kiện hạn hán ở vùng lúa miến (EPICON), nhằm tìm hiểu sâu về khả năng chịu hạn của cây lúa miến trên đồng ruộng và dẫn đường cho việc tăng cường sản xuất cây trồng năng lượng sinh học này.

Mai Thanh Trúc theo Phys.org