Vì sao xoài rụng trước khi chín - và cách khoa học đang giúp xoài giảm rụng

Nguồn: Unsplash/CC0 Public Domain.

Bạn đã bao giờ tự hỏi vì sao cây xoài rụng quả trước khi chúng kịp chín chưa? Mỗi mùa vụ, những người trồng xoài trên khắp nước Úc phải bất lực nhìn hàng triệu quả xoài rụng xuống đất quá sớm.

Những quả xoài này không bao giờ chín đúng thời điểm, không đến được tay người tiêu dùng và gây ra tổn thất lớn - cả về kinh tế lẫn môi trường.

Hiện tượng rụng quả sớm là nguyên nhân chính dẫn đến năng suất xoài thấp, với tỷ lệ quả trưởng thành có thể chỉ đạt 0,1%. Điều này khiến người trồng thiệt hại hàng triệu đô la và lãng phí nhiều nguồn lực quan trọng.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gay gắt, việc hiểu rõ vì sao quả xoài bị rụng trước thu hoạch mang ý nghĩa toàn cầu, ảnh hưởng đến an ninh lương thực cũng như lợi nhuận nông nghiệp.

Xoài là cây trồng có giá trị cao ở Úc, với sản lượng hơn 63.000 tấn hàng năm, đóng góp khoảng 220 triệu đô la Úc cho nền kinh tế mỗi năm.

Tuy nhiên, sự nhạy cảm với các yếu tố môi trường khiến xoài dễ bị tổn thương trong bối cảnh khí hậu ngày càng khó đoán và cực đoan. Hạn hán, nắng nóng kéo dài, thậm chí cả việc rụng lá đều có thể ảnh hưởng đến các quá trình tự nhiên dẫn đến rụng quả.

Nghiên cứu của chúng tôi (chưa xuất bản) nhằm hiểu rõ hơn quá trình này và phát triển các công cụ giúp kiểm soát hiện tượng rụng quả.

Thực vật cũng có hormone - và căng thẳng làm chúng mất cân bằng

Giống như con người, thực vật dựa vào hormone để duy trì sự sinh trưởng và hoạt động bình thường.

Những “chất truyền tín hiệu” hóa học này điều hòa mọi thứ, từ ra hoa đến phát triển quả.

Khi cây chịu ức chế, mức hormone sẽ thay đổi. Cây bắt đầu phân bổ lại nguồn dinh dưỡng để sinh tồn và việc làm rụng quả thường là một trong những “hy sinh” trước tiên.

Một nguồn dinh dưỡng quan trọng bị phân bổ lại là carbohydrate. Quả đang phát triển cần nguồn đường ổn định, nhưng khi cây bị căng thẳng - chẳng hạn do mất lá hoặc thiếu nước - khả năng sản xuất hoặc vận chuyển đường của cây bị suy giảm. Điều này có thể kích hoạt hiện tượng rụng quả, khi cây ưu tiên sống sót hơn là phát triển quả.

Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi phát hiện căng thẳng không chỉ làm gián đoạn nguồn carbohydrate mà còn phá vỡ sự cân bằng hormone trong cây xoài. Điều này kích hoạt một “tín hiệu sinh lý báo hiệu cây để cho quả rụng” ở cấp độ phân tử. Tín hiệu này là một phần của mạng lưới phức tạp gồm hoạt động gen và tín hiệu hormone, giúp cây quyết định thời điểm quả rụng.

Giải mã “tín hiệu sinh lý báo hiệu cây để cho quả rụng”

Chúng tôi đang nghiên cứu các con đường phân tử phía sau tín hiệu này bằng cách phân tích biểu hiện gen trong mô cuống quả xoài- phần thân nối quả với cây.

Mô này hoạt động như một trung tâm điều khiển, quản lý dòng chảy dinh dưỡng và tín hiệu giữa cây và quả đang phát triển. Đây là nơi cây và quả “liên lạc” với nhau, đặc biệt trong giai đoạn căng thẳng.

Bằng cách phân tích những gen nào được bật hoặc tắt, chúng tôi có thể xác định các tín hiệu phân tử liên quan đến rụng quả, đặc biệt là các tín hiệu liên quan đến hormone.

Điều này giúp chúng tôi tiến thêm bước nữa từ việc chỉ quan sát hiện tượng rụng quả sang việc phát triển các công cụ để kiểm soát nó.

Chống lại hiện tượng rụng quả

Một giải pháp đầy hứa hẹn là sử dụng chất điều hòa sinh trưởng thực vật- các phiên bản tổng hợp của hormone thực vật.

Những chất này có thể được phun lên cây xoài để giúp ổn định mức hormone trong điều kiện căng thẳng.

Nó có thể được ví như một sự tiếp thêm năng lượng cho hormone, giúp cây giữ lại quả ngay cả khi điều kiện bất lợi.

Trong các thử nghiệm, chúng tôi nhận thấy thời điểm áp dụng là yếu tố quyết định.

Việc phun chất điều hòa sinh trưởng trong giai đoạn ra hoa, trước lúc quả đậu hoàn toàn hiệu quả hơn so với áp dụng muộn hơn trong mùa vụ.

Sự can thiệp sớm này giúp củng cố các tín hiệu hormone hỗ trợ giữ quả. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy năng suất cây có thể tăng lên đến 17%.

Chúng tôi cũng đang nghiên cứu hiệu quả của các biện pháp này trên nhiều giống xoài và vùng trồng khác nhau. Không phải mùa vụ nào cũng giống nhau, và không phải cây nào cũng phản ứng như nhau.

Nghiên cứu vẫn đang tiếp tục và chưa gửi công trình cho phản biện khoa học. Sau khi hoàn tất vụ mùa thử nghiệm cuối cùng, chúng tôi dự kiến công bố kết quả vào năm tới.

Trọng tâm của nghiên cứu không phải là lai tạo giống xoài chịu căng thẳng tốt hơn, mà là hiểu rõ hơn quá trình tự nhiên dẫn đến rụng quả non, từ đó giúp người trồng quản lý hiệu quả hơn.

Vì sao điều này quan trọng - với người trồng, người tiêu dùng và hành tinh

Dù nghiên cứu tập trung vào các vườn xoài thương mại, kết quả có thể hữu ích cho cả người làm vườn tại nhà trong tương lai.

Ngay cả những người trồng quy mô nhỏ cũng có thể một ngày nào đó sử dụng các biện pháp xử lý có mục đích để giúp cây giảm rụng quả.

Đối với người tiêu dùng, việc giảm rụng quả đồng nghĩa với nguồn trái cây tươi dồi dào và giá cả hợp lý hơn. Với người trồng, đó là vấn đề sống còn trong bối cảnh khí hậu ngày càng khó lường. Với các nhà hoạch định chính sách, đó là sự chuẩn bị cho ngành rau quả trước những thách thức phía trước.

Quan trọng hơn, hiện tượng rụng quả không chỉ xảy ra ở xoài. Táo, cam quýt và bơ cũng chịu tổn thất do mất cân bằng hormone gây ra bởi căng thẳng từ môi trường.

Việc hiểu rõ các cơ chế phân tử kiểm soát rụng quả ở xoài có thể mang lại lợi ích cho nhiều loại cây ăn quả khác trên toàn cầu trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Nguyễn Tiến Hải theo Phys.org