Cây trồng trên đất hấp thụ phốt phát tốt hơn khi chúng cộng tác với một số loại nấm trong đất. Arbuscular mycorrhiza (AM), một loài cộng sinh với các loại nấm như vậy, được hơn 80% thực vật sử dụng. Nấm xâm nhập vào tế bào vỏ rễ và hình thành mạng lưới sợi nấm trong đất. Những chất này hấp thụ phốt phát từ đất và vận chuyển trực tiếp vào rễ, nơi nó được giải phóng vào tế bào rễ thông qua cấu trúc nấm hình cây được gọi là phân tử.
Thực vật điều hòa sự hình thành cộng sinh
Giáo sư về Di truyền Thực vật Caroline Gutjahr cho biết: “Điều thú vị là thực vật có thể điều chỉnh việc thiết lập cộng sinh theo tình trạng sinh lý của nó. Điều này có thể xảy ra để bảo tồn các-bon hữu cơ mà thực vật cung cấp cho nấm. Mặc dù hiện tượng này lần đầu tiên được quan sát thấy cách đây khoảng 50 năm, nhưng cơ chế phân tử để ức chế mycorrhiza ở trạng thái phốt phát cao vẫn chưa được biết rõ”.
Một protein được gọi là PHR là yếu tố phiên mã quan trọng trong quá trình này. Yếu tố phiên mã là các protein kiểm soát việc sao chép ADN thành mRNA, do đó đảm bảo rằng cuối cùng số lượng protein cần thiết được hình thành. PHR kích hoạt các gien cho phép cây trồng phản ứng với sự thiếu hụt phốt phát.
Thử nghiệm với cây lúa - một trong những cây nông nghiệp quan trọng nhất
GS Gutjahr cho biết: “Chúng tôi muốn tìm hiểu sự hình thành của mycorrhiza arbuscular được điều chỉnh như thế nào tùy thuộc vào sự sẵn có của phốt phát. Giả thuyết của chúng tôi là PHR có thể là nguyên nhân”.
Ngoài các kết quả trong phòng thí nghiệm với lúa và mô hình cây họ đậu Lotus japonicus, các nhà nghiên cứu cũng đã tiến hành một thí nghiệm trên đất ruộng lúa. Họ đã có thể chỉ ra rằng PHR là cần thiết để thúc đẩy sự cộng sinh AM khi lượng phốt phát trong đất thấp để đảm bảo năng suất ngũ cốc bình thường.
Kết quả chính của nghiên cứu là PHR không chỉ điều chỉnh các gien thiếu hụt phốt phát cổ điển mà còn điều chỉnh toàn bộ nhóm gien cần thiết cho sự hình thành và chức năng của AM. Chúng bao gồm các gien sinh tổng hợp cho hoóc-môn strigolactone. Hoóc-môn này được sản xuất bởi cây và được giải phóng vào đất, nơi nó kích hoạt và thu hút nấm.
Tiềm năng cho nông nghiệp bền vững
AM cộng sinh có tiềm năng to lớn để ứng dụng trong nông nghiệp bền vững bằng cách giảm nhu cầu phân bón nhân tạo. Giáo sư Gutjahr cho biết: “Những hiểu biết của chúng tôi có thể được sử dụng để điều chỉnh độ nhạy với phốt phát của thực vật thông qua việc tạo giống chọn lọc hoặc chỉnh sửa gien”.
Sự hấp thu phốt phát được cải thiện không phải là lợi ích duy nhất của AM. Nó cũng thúc đẩy sự hấp thụ các chất dinh dưỡng khác như nitơ, kali và sulphat và cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng đối với các tác nhân gây căng thẳng khác nhau như hạn hán. Giáo sư Di truyền thực vật cho biết: “Bằng cách điều chỉnh PHR, chúng tôi có thể làm giảm độ nhạy với phốt phát của thực vật và thúc đẩy sự cộng sinh ở nồng độ phốt phát cao hơn trong đất và do đó sử dụng các lợi ích khác của nó cho sản xuất nông nghiệp”.
Nguyễn Minh Thu (Theo sciencedaily)
