Rễ cây trồng thể hiện biện pháp tiết chế trong khô hạn để dự trữ nước

Dân số thế giới đang phát triển kèm theo nữa là sự biến đổi khí hậu, hiểu biết về phương diện nông nghiệp, tầm quan trọng của cây trồng như thế nào để ứng phó với hạn hán là vấn đề cốt lõi. Công trình mới từ một nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi José Dinneny Carnegie phát hiện ra một chiến lược được sử dụng bởi những loại cây cỏ trong điều kiện khô hạn có khả năng được khai thác để nâng cao năng suất cây trồng. Công trình này được đăng trên Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cây trồng hầu hết hấp thu nước thông qua rễ của chúng. Tuy nhiên, có nhiều loại rễ khác nhau trong các loại thực vật khác nhau. Nghiên cứu này tập trung vào các loại cây thân cỏ, thuộc một họ bao gồm ngô, lúa miến, và mía, là những loài chính được sử dụng làm lương thực thực phẩm cho người, thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học tái tạo.

Các ống dẫn chính mà cây thân cỏ hút nước là những rễ chân nôm/kiềng, mà nó là loại rễ duy nhất đối với họ cây trồng này và chúng phát triển từ các khu vực của thân ở phần trên bề mặt đất, được gọi là chân nôm/kiềng. Hệ thống rễ chân nôm/kiềng bắt đầu hình thành sau khi cây con đã mọc lên và tiếp tục mở rộng/phát triển trong suốt chu kỳ sống của cây.

“Những rễ chân nôm/kiềng giống như các làn đường của đường cao tốc kết nối các vùng ngoại ô thành phố. Khi cây trồng phát triển, những đường mới được bổ sung vào đường cao tốc này để tăng dòng chảy của nước và chất dinh dưỡng từ đất đến thân" Jose Sebastian - nghiên cứu chương trình Sau tiến sĩ tại Viện Khoa học Carnegie và là tác giả chính của công trình nghiên cứu giải thích.

Cho đến bây giờ, rất ít công trình được biết đến hạn hán và điều kiện thiếu nước ảnh hưởng thế nào đến sự phát triển rễ chân nôm/kiềng khi so sánh với các loại rễ khác và sư thay đổi thế nào có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu stress.

Nhóm làm việc của Dinneny  bao gồm những nhà sinh học thực vật Carnegie hiện tại và trước đây như: Jose Sebastian, Muh-Ching Yee (đồng tác giả ), Willian Goudinho Viana, Rubén Rellán-Álvarez, và Charlotte Trontin có thể chứng minh rằng tình trạng thiếu nước ngăn cản rễ chân nôm/kiềng phát triển trong những loại cây thân cỏ này.

Các khu vực rễ chân nôm/kiềng của cây trồng là rất quan trọng cho việc phát hiện nguồn nước sẵn có trong tầng đất mặt. Khi khan hiếm nước, sự phát triển của rễ chân nôm/kiềng bị hạn chế và cây thân cỏ này duy trì một hệ thống rễ hạn chế hơn, nhóm nghiên cứu đã phát hiện.

Thông thường, chúng ta nghĩ đến bộ rễ khi được cung cấp đường truy cập nước, vì thế, lúc ban đầu nó chưa được rõ ràng lý do tại sao một cây sẽ ngưng phát triển rễ dưới điều kiện hạn hán, Dinneny đã giải thích. "Chúng tôi đã phát hiện ra, tuy nhiên, phản ứng này cho phép cây trồng làm chậm quá trình hút nước từ đất và ngân hàng này dự trữ nước cho tương lai; đây là cách giống như các phiên bản cây trồng thắt lưng buộc bụng về kinh tế”.

Điều thú vị là những "biện pháp thắt lưng buộc bụng cây trồng" không phải thường xuyên. Khi độ ẩm đất tăng, rễ chân nôm/kiềng được nhanh chóng hoạt động trở lại, cho phép cây thân cỏ được hưởng lợi từ khả năng hút nước mạnh mẽ của rễ nôm/kiềng. Sự ức chế của rễ chân nôm/kiềng là ít kịch tính đối với loại cỏ thuần/bản địa như cây ngô và cây kê hơn là trong loại hoang dã, những phiên bản không thuần/bản địa của các cây trồng tương tự.

"Những nhận định này cho chúng ta thấy rằng nhân giống cây trồng đã vô tình ảnh hưởng tới khả năng các loài cây trồng ứng phó với hạn hán", Dinneny nhận xét. Điều này làm cho rễ chân nôm/kiềng phát triển như một mục tiêu tiềm năng thú vị cho những cố gắng để cải thiện năng suất cây trồng, đặc biệt là trong điều kiện nước hạn chế. Mục đích chọn giống nhằm điều chỉnh phản ứng hạn hán ở ngô và các cây trồng khác có thể cải thiện năng suất của chúng và bảo vệ nguồn nước ngầm quý giá.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận - IAS, theo Viện Khoa học Carnegi.