Phương pháp mới hiệu quả hơn để giảm sử dụng nước và cải thiện sự phát triển của cây trồng

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Glasgow đã tiết lộ một phương pháp mới và bền vững tạo điều kiện cho cây trồng tăng khả năng hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp, đồng thời giảm sử dụng nước. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sử dụng một kênh ion mới được kích hoạt bằng ánh sáng, được hình thành từ các protein virus của thực vật và tảo, để tăng tốc độ mở và đóng khí khổng - các lỗ trong lá cây, cho CO2 đi qua phục vụ quá trình quang hợp.

Khí khổng cũng là con đường chính khiến cho thực vật bị mất nước. Những nỗ lực trước đây để giảm lượng nước sử dụng bằng cách điều chỉnh các lỗ khí này thường ảnh hưởng đến việc hấp thụ CO2. Do đó, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Glasgow đã biến đổi được các cây trồng để chúng có khả năng tăng trưởng mạnh, đồng thời bảo tồn sử dụng nước. Các cây trồng được biến đổi đã sinh trưởng như bình thường và tăng trưởng tốt hơn nhiều trong điều kiện ánh sáng của cánh đồng, cố định nhiều CO­2 hơn trong khi thải ít nước vào khí quyển.

Hoạt động tưới tiêu cho cây trồng sử dụng khoảng 70% lượng nước ngọt trên hành tinh và việc sử dụng nước đã mở rộng với tốc độ không bền vững trong ba thập kỷ qua. Các nhà khoa học đã cố gắng tìm cách để cây trồng vẫn sinh trưởng nhưng chỉ sử dụng ít nước. Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu đã giảm được lượng nước cây trồng tiêu thụ, nhưng lại phải trả giá bằng việc giảm hấp thụ CO2 và cản trở tốc độ sinh trưởng của thực vật. Đây không phải là một cách tiếp cận phù hợp do nhu cầu sản xuất nông sản đang gia tăng.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu cây Arabidopsis, cùng họ với cây mù tạc. Khi sử dụng kênh ion được kích hoạt bằng ánh sáng, được gọi là BLINK, các phản ứng của khí khổng ở cây trồng được tăng tốc và đồng bộ hóa tốt hơn khi phát triển dưới điều kiện ánh sáng dao động - các điều kiện đặc trưng cho môi trường tự nhiên (ví dụ: khi trời đầy mây hoặc bị bóng cây bên cạnh che khuất). Các cây trồng biến đổi đã được chứng minh có thể cải thiện về sinh trưởng và sản xuất sinh khối, đồng thời bảo tồn nước.

Đồng tác giả nghiên cứu GS. John Christie cho biết: "Phát hiện của chúng tôi chứng minh tính khả thi trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng nước của cây trồng trong khi làm tăng khả năng hấp thụ CO2 và tốc độ sinh trưởng của thực vật".

N.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-03-efficient-growth.html, 3/2019