Đậu tương rễ sâu: Giải pháp mới lưu trữ carbon, ứng phó biến đổi khí hậu

Ảnh minh họa.

Dự án do các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Sinh học Salk (Mỹ) thực hiện, nhận được khoản tài trợ trị giá 18 triệu USD từ Quỹ Trái Đất Bezos (Bezos Earth Fund). Thay vì phát triển sang hai bên như các giống đậu tương truyền thống, với giống mới, các nhà khoa học đã chỉnh sửa DNA của cây trồng để tạo ra những giống có hệ thống rễ ăn sâu hơn vào đất.

Theo Giáo sư nghiên cứu Todd Michael thuộc Viện Salk, trong 6 năm qua, nhóm chuyên gia đã giải mã dữ liệu di truyền của hàng trăm giống cây trồng phổ biến như đậu tương và cao lương trên khắp thế giới để lập nên một "bách khoa toàn thư" về hệ gene thực vật. Sau khi xác định được 347 gene liên quan đến khả năng lưu trữ carbon và sự phát triển của rễ, các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene và lai tạo để định hình lại cấu trúc rễ cây.

Hệ thống rễ đâm sâu mang lại nhiều lợi ích, vừa giúp cây tiếp cận được nguồn nước ngầm ở các tầng đất sâu hơn trong điều kiện khô hạn, vừa đồng thời đưa một lượng lớn carbon xuống sâu dưới lòng đất - nơi carbon ít có nguy cơ bị phát tán trở lại khí quyển khi nông dân cày xới đất. Ngoài ra, các nhà khoa học cũng thúc đẩy cây sản sinh nhiều suberin (chất bần trong rễ) - một hợp chất giàu carbon và phân hủy rất chậm so với các mô thực vật thông thường. Rễ cây dài và rộng hơn cũng được kỳ vọng sẽ giúp hấp thụ lượng phân bón dư thừa, hạn chế hiện tượng rửa trôi phân đạm gây ô nhiễm nguồn nước.

Dựa trên các kết quả ban đầu trong phòng thí nghiệm, các chuyên gia Viện Salk ước tính mỗi ha đậu tương rễ sâu có thể lưu trữ thêm khoảng 1 tấn khí CO2 mỗi năm. Một nghiên cứu mô hình hóa công bố năm 2025 cho thấy, nếu các giống cây trồng biến đổi rễ sâu bao gồm: đậu tương, ngô, bông và hạt cải dầu - được ứng dụng rộng rãi tại các quốc gia cho phép trồng cây biến đổi gene, đến năm 2040, thế giới có thể loại bỏ khoảng 1 tỷ tấn CO2 trong khí quyển mỗi năm.

Hiện giống đậu tương này đang được thử nghiệm thực địa tại Đại học Illinois Urbana-Champaign cùng các điểm nghiên cứu ở bang Missouri, Kansas và Iowa. Tại các cánh đồng thử nghiệm, hệ thống mái che di động được lắp đặt để kiểm soát lượng mưa mô phỏng điều kiện hạn hán, kết hợp hệ thống camera ngầm và cảm biến để theo dõi trực tiếp cấu trúc phát triển của rễ cũng như hàm lượng carbon tích lũy trong đất.

Tuy nhiên, giới chuyên môn nhận định rào cản lớn nhất hiện nay là chứng minh hiệu quả thực tế ngoài đồng ruộng, đặc biệt là bảo đảm năng suất mùa vụ không bị suy giảm và thuyết phục các tập đoàn giống cây trồng cùng nông dân nhanh chóng chấp nhận canh tác. Tiến sĩ Wolfgang Busch, Giám đốc Sáng kiến Khai thác thực vật tại Viện Salk, nhấn mạnh nhân loại đang trong "cuộc đua với thời gian" trước các điểm bùng phát của biến đổi khí hậu, do đó việc hiện thực hóa các giải pháp đột phá từ phòng thí nghiệm ra cánh đồng cần được đẩy nhanh tiến độ hơn bao giờ hết.