Vi sinh vật trong đất 'ghi nhớ' hạn hán để bảo vệ cây trồng

Lòng hồ khô nứt do hạn hán tại Edgworth, tây bắc nước Anh. (Ảnh: AFP/TTXVN)

Nghiên cứu mới của Đại học Kansas (Mỹ) công bố trên tạp chí Nature Microbiology cho thấy vi sinh vật trong đất có khả năng “ghi nhớ” những đợt hạn hán trong quá khứ, từ đó ảnh hưởng đến cách cây trồng sinh trưởng và thích nghi với môi trường khô hạn.

Nhóm nghiên cứu đã thu thập mẫu đất từ 6 địa điểm khác nhau ở bang Kansas - trải dài từ vùng ẩm phía Đông đến vùng đồng bằng khô hạn phía Tây - để tìm hiểu cách “ký ức hạn hán” của vi sinh vật ảnh hưởng đến cây trồng.

Sau đó, họ tiến hành so sánh hai nhóm đất: một nhóm từng được giữ ẩm đầy đủ, nhóm còn lại chịu khô hạn kéo dài trong 5 tháng.

Phó Giáo sư Maggie Wagner, Đại học Kansas, cho biết: “Các loại vi khuẩn, nấm và sinh vật khác trong đất có thể để lại những tác động lâu dài, chẳng hạn như ảnh hưởng đến sự hấp thu chất dinh dưỡng, tích trữ carbon và đặc biệt là khả năng chịu hạn của cây trồng”.

Kết quả cho thấy, dấu ấn hạn hán vẫn được lưu giữ trong cộng đồng vi sinh vật ngay cả sau hàng nghìn thế hệ. Khi trồng cây trong các mẫu đất này, nhóm nhận thấy các loài thực vật bản địa phản ứng mạnh mẽ hơn nhiều so với cây trồng nông nghiệp như ngô, cho thấy mối liên hệ tiến hóa lâu dài giữa cây bản địa và hệ vi sinh vật địa phương.

Trong thí nghiệm, nhóm so sánh một loài cỏ bản địa - gamagrass - với ngô. Cỏ gamagrass phát triển tốt hơn rõ rệt khi sống cùng vi sinh vật mang “ký ức hạn hán,” trong khi ngô phản ứng yếu hơn.

“Chúng tôi cho rằng điều này liên quan đến lịch sử đồng tiến hóa: gamagrass đã sống cùng các cộng đồng vi sinh vật này suốt hàng nghìn năm, còn ngô mới được du nhập từ Trung Mỹ,” bà Wagner giải thích.

Phân tích di truyền sâu hơn cho thấy một gen có tên nicotianamine synthase đóng vai trò then chốt. Gen này giúp cây hấp thụ sắt trong đất và đồng thời tăng cường khả năng chịu hạn.

Đáng chú ý, cây chỉ kích hoạt gen này khi được trồng cùng vi sinh vật có “trí nhớ” về điều kiện khô hạn - cho thấy phản ứng sinh học của cây phụ thuộc vào ký ức của vi sinh vật.

Theo nhóm nghiên cứu, phát hiện này có thể giúp các công ty công nghệ sinh học tìm ra những loại vi sinh vật có lợi để cải thiện sức chịu đựng của cây trồng trước biến đổi khí hậu.

Bà Wagner kết luận: “Ngành thương mại vi sinh vật nông nghiệp đang phát triển nhanh và đạt giá trị hàng tỷ USD. Những hiểu biết mới này có thể định hướng cho việc chọn lọc các cộng đồng vi sinh vật phù hợp”./.

(TTXVN/Vietnam+)