Hiểu biết mới về phản ứng dinh dưỡng thực vật có thể cải tiến chiến lược quản lý phân bón

 Hiểu biết mới về phản ứng dinh dưỡng thực vật có thể cải tiến chiến lược quản lý phân bón 

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Viện Khoa học Carnegie.

 

 Màu xanh lá cây là một màu sắc mà hầu như liên quan đến thực vật đây là lý do hợp lý. Sắc tố diệp lục màu xanh lá cây cần thiết cho khả năng tạo ra thức ăn của thực vật, tuy nhiên điều gì sẽ xảy ra nếu chúng không có đầy đủ?

 

Công trình mới từ Carnegie, Đại học Bang Michigan và Viện Nghiên cứu Quốc gia về Nông nghiệp, Thực phẩm và Môi trường ở Pháp cho thấy các phản ứng dinh dưỡng phức tạp, phụ thuộc lẫn nhau làm cơ sở cho một trạng thái có khả năng gây chết cây, diệp lục thấp được gọi là úa vàng lá mà nó có liên quan đến tình trạng thiếu sức sống (xanh tái nhợt nhạt), sự xuất hiện màu vàng. Phát hiện của họ, được công bố bởi Nature Communications, có thể mở ra cách thực hành nông nghiệp thân thiện hơn với môi trường đó là sử dụng ít phân bón hơn và ít tài nguyên nước hơn.

 

Quang hợp là quá trình sinh hóa phức tạp trong đó các tế bào thực vật chuyển đổi năng lượng của mặt trời thành năng lượng hóa học, sau đó được sử dụng để cố định carbon dioxide từ khí quyển thành các phân tử đường. Nó xảy ra bên trong các bào quan của tế bào thực vật chuyên biệt cao được gọi là lục lạp.

 

Các chất dinh dưỡng tích tụ trong lục lạp và cũng là cần thiết cho hoạt động tối ưu của chúng. Nhóm nghiên cứu - do Hatem Rouached, Đại học Bang Michigan, đứng đầu và Sue Rhee, Hye-In Nam, Yanniv Dorone, Sophie Clowez và Kangmei Zhao - đã chỉ ra rằng sự cân bằng của cả sắt và phốt pho là cần thiết để ngăn ngừa úa vàng lá. Dự án được bắt đầu khi Rouached là học giả thỉnh giảng tại Carnegie từ Pháp, dự án này được thực hiện một phần nhờ sự hỗ trợ hào phóng bởi Brigitte Berthelemot nhằm thúc đẩy hợp tác nghiên cứu Pháp-Mỹ.

 

Rhee đã giải thích: “Trong một thời gian dài, các chuyên gia đã nghĩ rằng hàm lượng sắt thấp là nguyên nhân duy nhất gây ra bệnh úa vàng lá và nông dân thường bón sắt để chống lại bệnh vàng lá. Nhưng nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các chất dinh dưỡng khác cũng có vai trò trong việc gây ra phản ứng thiếu dinh dưỡng, sức sống này”.

 

Để hiểu rõ hơn điều gì khiến lá cây bị úa vàng, các nhà nghiên cứu quyết định xem xét phản ứng của nhiều chất dinh dưỡng trong một sự kết hợp, thay vì từng chất một. Họ phát hiện ra rằng những cây có biểu hiện úa vàng lá do thiếu sắt sẽ có màu vàng và hoạt động quang hợp sẽ bị ảnh hưởng như mong đợi. Tuy nhiên, khi phốt pho dinh dưỡng cũng bị loại bỏ, lá cây bắt đầu tích tụ chất diệp lục và xanh trở lại.

 

Lời giải thích cho phản ứng bất ngờ này nằm ở việc truyền tín hiệu giữa lục lạp, nơi xảy ra quá trình quang hợp và nhân tế bào, nơi lưu trữ mã di truyền của nó.

 

Các phân tích liên ngành chỉ ra rằng khả năng điều chỉnh biểu hiện gen của hạt nhân để đáp ứng với lượng sắt thấp phụ thuộc vào sự sẵn có của phốt pho. Kiểu phân lớp phức tạp của các phản ứng dinh dưỡng cho thấy vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về các kênh thông tin giữa hai bào quan thực vật quan trọng này.

 

Phát hiện của nhóm đã có thể có ý nghĩa đối với khả năng phục hồi của cây lương thực — đặc biệt quan trọng trong điều kiện biến đổi khí hậu.

 

Rouached kết luận: “Chúng ta cần phải xem xét lại việc quản lý phân bón. Nếu chúng ta thực hiện các hành động không xem xét cách các chất dinh dưỡng tương tác với nhau, chúng ta có khả năng tạo ra các điều kiện khiến thực vật suy yếu. Điều quan trọng là chúng tôi phải sửa đổi suy nghĩ này để tiến tới vì lợi ích của việc sản xuất lương thực trên toàn thế giới”.