Ảnh minh họa. Khả năng chịu hạn của cây lúa

Nhóm nghiên cứu do các nhà nghiên cứu tại Đại học California ở Davis (UCD) đã phát hiện ra rằng: Hạn hán có thể có tác động lâu dài đến cộng đồng vi sinh vật sống trong và xung quanh rễ cây lúa. Các vi sinh vật có liên quan đến rễ giúp thực vật hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất, do đó, phát hiện này có thể giúp hiểu được cách cây lúa phản ứng với các đợt khô hạn và làm thế nào để cây lúa có thể chống chịu tốt hơn với hạn hán.

Hệ vi sinh vật rễ của cây lúa được tưới nước trải qua một chuỗi thay đổi khi cây phát triển và ổn định khi chúng ra hoa. Trình tự thay đổi trong hệ vi sinh vật rễ phù hợp với một giống lúa và vị trí địa lý cụ thể. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi cây lúa đang phát triển bị thiếu nước, nó sẽ tạm dừng sự liên tiếp của những thay đổi trong hệ vi sinh vật ở rễ.

Venkatesan Sundaresan, giáo sư về sinh học thực vật tại Khoa học Sinh học - UCD và các đồng nghiệp đã xem xét những thay đổi của vi khuẩn rễ lúa theo thời gian khi cây bị thiếu nước trong 11, 21 hoặc 33 ngày. Sundaresan cho biết loại tình trạng hạn hán gián giai đoạn này phổ biến ở các loại cây trồng tưới bằng nước mưa hơn là hạn hán giai đoạn cuối.

Đúng như dự đoán, cộng đồng vi sinh vật thay đổi khi nước bị lấy đi. Đáng ngạc nhiên hơn là những thay đổi vẫn tồn tại trong nhiều tuần sau khi cây được tưới nước trở lại.

Sundaresan cho biết: Cây lúa mang 'ký ức' về thời kỳ hạn hán trong hệ vi sinh vật rễ của chúng, do đó, các cây đã trải qua hạn hán có thể được phân biệt chỉ dựa trên cơ sở vi sinh vật của chúng.

Nhóm nghiên cứu đã có thể nuôi cấy và giải mã trình tự các vi khuẩn phong phú nhất trong hệ vi khuẩn này. Đó là một loài Streptomyces giúp thúc đẩy sự phát triển của rễ cây, một phản ứng cổ điển đối với hạn hán. DNA của vi khuẩn bao gồm mã di truyền tương tự như gen thực vật đối với hormone tăng trưởng auxin.

Sundaresan cho biết thêm: Sự tồn tại của những thay đổi đối với hệ vi sinh vật có nghĩa là sự kéo dài của rễ tiếp tục ngay cả khi hạn hán đã kết thúc. Điều này cho phép rễ cây được chuẩn bị tốt hơn để hút nước sâu. Đối với một số giống lúa chịu hạn, sau một đợt hạn hán, rễ sẽ tiếp tục phát triển đủ dài để đâm sâu vào đất cứng.

Những thay đổi dai dẳng cũng có nghĩa là phản ứng của hệ vi sinh vật sẽ nhanh hơn vào lần tiếp theo hạn hán xảy ra, bởi vì nó bị thay đổi so với đợt hạn hán đầu tiên.

Các nhà khoa học chỉ ra rằng: khi các hiện tượng khí hậu khắc nghiệt ngày càng phổ biến, các loại cây trồng có khả năng trải qua nhiều đợt bị hạn hán gián đoạn. Hiểu được điều gì làm cho cây trồng chống chịu tốt hơn với điều kiện khô hạn có thể giúp giảm thiểu thiệt hại.

Nghiên cứu này được xuất bản trên tạp chí Nature Plants và được hỗ trợ từ các khoản tài trợ từ NSF và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.

Nguồn tham khảo: Christian Santos-Medellín, Zachary Liechty, Joseph Edwards, Bao Nguyen, Bihua Huang, Bart C. Weimer, Venkatesan Sundaresan. Prolonged drought imparts lasting compositional changes to the rice root microbiome. Nature Plants, 2021; DOI: 10.1038/s41477-021-00967-1

Phù Quốc Minh Phương