Schrenkiella parvula là một loại cây có thể sinh trưởng, thậm chí phát triển mạnh trong điều kiện cực kỳ mặn. Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Dinneny nghiên cứu loài cây này để tìm hiểu sự thích nghi đặc biệt này và cách thức có thể biến đổi các loài cây khác để chống chọi với môi trường bất lợi tương tự. Nguồn: José Dinneny.
Khi đối mặt với các điều kiện bất lợi quá khô, mặn hoặc lạnh, hầu hết các loài thực vật đều cố gắng bảo tồn tài nguyên. Thực vật ra ít lá và rễ hơn, đồng thời đóng các lỗ chân lông lại để giữ nước. Nếu hoàn cảnh không được cải thiện, cuối cùng chúng sẽ chết.
Tuy nhiên, một số loài thực vật, được biết đến như là các sinh vật cực đoan, đã tiến hóa để thích nghi ở những môi trường khắc nghiệt. Schrenkiella parvula, một loại cây trồng nổi trội, thuộc nhánh của cây họ cải, chúng không chỉ sống sót trong những điều kiện hầu hết các loài thực vật có thể bị chết, mà còn phát triển mạnh trong đó. Schrenkiella parvula mọc dọc theo bờ hồ Tuz ở Thổ Nhĩ Kỳ, nơi nồng độ muối trong nước có thể cao gấp sáu lần so với trong đại dương. Trong một bài báo gần đây được công bố trên tạp chí Nature Plants, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã phát hiện ra rằng Schrenkiella parvula thực sự phát triển nhanh hơn trong những điều kiện bất lợi này.
José Dinneny, phó giáo sư sinh học tại Stanford, tác giả chính của bài báo, cho biết: “Hầu hết các loài thực vật sản sinh ra một loại hormone căng thẳng, hoạt động giống như một tín hiệu ngừng sự phát triển. Tuy nhiên ở thể cực đoan này, đó là một tín hiệu xanh. Thực vật tăng tốc độ phát triển của nó để phản ứngg với hormone bất lợi này”.
Dinneny và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu Schrenkiella parvula để hiểu rõ hơn về cách một số loài thực vật đối phó với các điều kiện bất thuận. Phát hiện của họ có thể giúp các nhà khoa học tạo ra các loại cây trồng có thể phát triển trên đất chất lượng thấp hơn và thích ứng với những điều kiện bất lợi của biến đổi khí hậu.
Ying Sun, một nhà nghiên cứu sau tiến sỹ tại Viện Salk, người đã nhận bằng tiến sỹ tại Stanford và là tác giả chính của bài báo đã cho biết: “Với diễn tiến của biến đổi khí hậu, chúng ta không thể mong đợi môi trường sẽ như hiện tại. Cây trồng sẽ phải thích nghi với những điều kiện thay đổi nhanh chóng này. Nếu chúng ta có thể hiểu được cơ chế mà cây trồng sử dụng để chống chịu bất lợi, chúng ta có thể giúp chúng thực hiện điều đó tốt hơn và nhanh hơn”.
Hình ảnh về rễ của cây S. parvula được chụp bằng kính hiển vi đồng tiêu (Nguồn: Prashanth Ramachandran).
Dinneny đã cho biết: “Việc kết nối mạng lưới đó giải thích một phần lý do tại sao chúng ta nhận được những phản ứng tăng trưởng khác nhau này ở các loài chịu được bất lợi”.
Kỹ thuật cây trồng tương lai
Dinneny đã cho biết, việc hiểu được phản ứng bất lợi này - và cách thức thiết kế nó ở các loài khác - có thể giúp ích nhiều hơn cho cây lương thực. Schrenkiella parvula cũng liên quan đến một số loài hạt có dầu có tiềm năng được chế tạo và sử dụng làm nguồn nhiên liệu động cơ máy bay bền vững hoặc nhiên liệu sinh học khác. Nếu những cây này có thể thích nghi để phát triển trong điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn, điều này có nghĩa rằng sẽ có nhiều đất hơn để canh tác chúng.
“Bạn muốn trồng cây năng lượng sinh học trên đất không thích hợp để trồng cây lương thực – Với một cánh đồng đất bạc màu hoặc bị nhiễm mặn do tưới tiêu không đúng cách, những khu vực không phải là vùng đất nông nghiệp quan trọng và có khả năng bị bỏ hoang khác, bạn hoàn toàn có thể”, Dinneny cho biết.
Dinneny và các đồng nghiệp của ông đang tiếp tục khảo sát mạng lưới các phản ứng có thể giúp thực vật tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt. Bây giờ họ có một ý tưởng về cách thức Schrenkiella parvula duy trì sự phát triển của nó trong điều kiện nước bị hạn chế và nồng độ mặn cao, họ sẽ cố gắng thiết kế các cây liên quan để có thể làm được điều tương tự bằng cách tinh chỉnh gen được kích hoạt bởi ABA.
Dinneny nói: “Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu loại nước muối bí mật dành cho những loài thực vật này - điều gì cho phép chúng phát triển trong những môi trường độc đáo và cách chúng tôi có thể sử dụng hiểu biết này để tạo ra những đặc điểm cụ thể trong cây trồng của chúng ta”.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org
