Phát hiện bước đầu tiên hướng tới giảm nhu cầu phân đạm của thực vật

 Phát hiện bước đầu tiên hướng tới giảm nhu cầu phân đạm của thực vật

Các nhà khoa học tại trường đại học Missour (MU) cho biết, phát hiện này có thể tiết kiệm hàng tỷ cho nông dân và bảo vệ môi trường.

Phân bón đạm làm nông dân Mỹ tiêu tốn khoảng 8 tỷ đô một năm, và phân bón dư thừa có thể chảy vào sông suối, làm tổn hại đến hệ thống nước mỏng manh. Hiện nay, một khám phá của một nhóm các nhà nghiên cứu trường Đại học Missouri (MU) có thể là bước đi đầu tiên hướng tới việc giúp cây trồng sử dụng ít đạm hơn, mang lại lợi ích cho cả nông dân lẫn môi trường.

Gary Stacey, giáo sư về khoa học thực vật tại trường Cao đẳng Nông nghiệp, Lương thực và Tài nguyên thiên nhiên, phát hiện ra rằng, những cây trồng như ngô đang "bối rối" khi phải đối mặt với một vi khuẩn xâm lấn nhưng có lợi gọi là vi khuẩn rhizobia. Khi vi khuẩn này tương tác một cách chính xác với cây trồng thì vi khuẩn nhận được một số thức ăn từ cây và, đồng thời, tạo ra nitơ mà hầu hết thực vật đều cần. Trong nghiên cứu của mình, Stacey phát hiện ra rằng nhiều loại cây trồng khác nhận ra vi khuẩn này, nhưng không cố gắng tương tác chặt chẽ với chúng.

"Vấn đề là ngô, cà chua và các cây trồng khác có phản ứng khác và không hỗ trợ sự tương tác mật thiết với rhizobia, do đó làm cho nông dân bón lượng phân đạm nhiều hơn mà đáng lý không cần thiết," Stacey giải thích. "Các nhà khoa học lâu nay đã biết về mối quan hệ có lợi này từ năm 1888, nhưng nó chỉ tồn tại trong các cây họ đậu như đậu nành và cỏ linh lăng. Chúng tôi đang nghiên cứu để đưa tính trạng này vào trong các cây khác như ngô, lúa mì hay lúa gạo, và chúng tôi tin rằng điều này có thể thực hiện vì những cây này nhận ra vi khuẩn đó. Đó là một bước khởi đầu tốt".

Khi cây họ đậu như đậu nành cảm nhận được một tín hiệu từ vi khuẩn, chúng sẽ tạo ra các nốt và ở đây vi khuẩn sẽ tụ tập và sản xuất nitơ trong khí quyển mà cây sau đó có thể sử dụng để kích thích sự tăng trưởng cho mình. Phản ứng này không xảy ra ở các cây khác.

 "Không có trận chiến qua lại giữa một thực vật và một tác nhân gây bệnh," Yan Liang, một đồng tác giả của nghiên cứu và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MU cho biết. "Rhizobia cuối cùng đã phát triển một chất hóa học để ức chế phản ứng phòng vệ ở cây họ đậu và làm cho các cây này nhận ra rằng nó là một người bạn. Trong khi đó, ngô, cà chua và các cây trồng khác vẫn đang cố gắng bảo vệ mình chống lại vi khuẩn này".

Trong nghiên cứu này, Stacey và Liang đã xử lý ngô, đậu tương, cà chua và các loại cây khác để xem cách chúng phản ứng khi tiếp xúc với tín hiệu hóa học từ vi khuẩn rhizobia. Họ nhận thấy rằng, các cây này thật sự nhận được tín hiệu và, như các cây họ đậu, chúng ức chế hệ miễn dịch bình thường của cây. Tuy nhiên, đậu tương, ngô và các loại cây trồng khác không thực hiện thêm bước hình thành các nốt để cho phép vi khuẩn phát triển.

"Phát hiện quan trọng là các cây này  không phớt lờ vi khuẩn rhizobia," Stacey nói. "Chúng nhận ra nó, nhưng chỉ kích hoạt một cơ chế khác. Bước tiếp theo của chúng tôi là xác định làm thế nào chúng tôi có thể làm cho cây hiểu rằng đây là một mối quan hệ có lợi và làm cho chúng kích hoạt một cơ chế khác để tạo ra các nốt thu hút vi khuẩn thay vì cố gắng chống lại chúng".