Nghiên cứu mới giúp giảm hấp thụ Asen ở cây lúa

Asen tồn tại tự nhiên trong đất đá, không khí, nước, thực vật và động vật. Nó được sử dụng trong nhiều sản phẩm và hoạt động công nghiệp, từ bảo quản gỗ, thuốc trừ sâu, phân bón đến luyện đồng. Tiếp xúc nhiều với Asen được cho là nguyên nhân dẫn đến những bệnh nguy hiểm như ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường.

Nghiên cứu của đại học Daleware đã mang đến triển vọng cho một giải pháp sinh học giá thành thấp, một chế phẩm vi sinh cho lúa giúp bảo vệ nguồn thực phẩm quan trọng này khỏi tích tụ đến mức độc hại Asen - một trong những chất độc hàng đầu trên thế giới. Lúa gạo hiện là thành phần chính trong mỗi bữa ăn của hơn một nửa dân số thế giới.

Harsh Bais, Phó giáo sư chuyên ngành khoa học đất và cây trồng, trưởng nhóm nghiên cứu Đại học Daleware đã thực hiện nghiên cứu trên. Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia (National Science Foundation) sau đó đã được đăng tại tạp chí quốc tế Planta. Cộng sự của ông gồm các giáo sư, tiến sĩ Angelia Seyfferth, Janine Sherrier, Venkatachalam Lakshmanan, Gang Li và Deepak Shantharaj, tất cả đều đang công tác tại Khoa Khoa học đất và Cây trồng, Đại học Daleware.

Loại vi khuẩn đất mà các nhà khoa học phát hiện ra được đặt tên là “EA106” theo tên cựu sinh viên Emily Alff, người đã tách biệt được vi khuẩn này khi cô còn là sinh viên nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Bais. EA106 được tìm thấy trong rễ của một giống lúa Bắc Mỹ trồng với mục đích thương mại tại California. Nó thuộc nhóm vi khuẩn gram âm dạng que Pantoea, loại vi khuẩn này hình thành những khuẩn lạc nhầy màu vàng ở rễ cây.

 

 

Thí nghiệm của Đại học Daleware chứng minh tác động của vi khuẩn EA106 (Ở ngoài cùng bên trái là lúa đối chứng không được xử lý EA106 hay Asen. Lúa được xử lý EA106 cho thấy sự tăng trưởng vượt trội trong khi lúa được xử lý Asen bị còi cọc và có lá vàng. Ở ngoài cùng bên phải, lúa được xử lý Asen hồi phục khi rễ của chúng được cấy EA106)

Vì lúa được trồng ở những ruộng ngập nước, thường trong nước chứa Asen tại những điểm nóng như Băng-la-dét, Ấn Độ, Trung Quốc, do đó chúng hấp thụ Asen nhiều hơn 10 lần so với các loại ngũ cốc hạt khác như lúa mỳ, yến mạch.

Trong khi lúa hấp thu phốt phát, một chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển, chúng cũng hấp thụ Asen – loại chất có cấu trúc hóa học tương tự phốt phát. “Loại vi khuẩn đặc biệt này, EA106, rất hiệu quả trong việc huy động sắt, từ đó ngăn cản sự hấp thụ Asen của lúa” ông Bais giải thích. “Một mảng bám sắt trên bề mặt rễ sẽ cản trở Asen bị hấp thụ vào cây lúa”

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với hàng trăm giống lúa bao gồm cả lúa cạn và lúa nước trong nhà kính của đại học Daleware. Việc cấy EA106 cải thiện việc hấp thu sắt trong rễ cây đồng thời giảm việc tích tụ chất độc Asen trong cây.

Mặc dù các kết quả có được đều rất khả quan, theo ông Bais, các bước tiếp theo của nghiên cứu sẽ quyết định liệu có giải pháp tự nhiên khả thi nào cho vấn đề này không. Nếu bước tiếp theo của nghiên cứu thành công, sẽ có công nghệ giá thành thấp giúp bảo vệ giống lúa bằng những vi khuẩn có ích.

Ngoài ra, sử dụng EA106 bảo vệ lúa không chỉ làm giảm hấp thụ Asen, nó còn giúp tăng hàm lượng sắt trong hạt gạo – một loại chất dinh dưỡng có ích.

“Tôi lớn lên gần những cánh đồng lúa ở Ấn Độ, do đó tôi có đam mê đặc biệt trong lĩnh vực này” ông Bais nói. “Về cơ bản, những hộ nông dân nhỏ ở đó không có nhiều để nuôi sống gia đình họ. Họ canh tác lúa ở những ô ruộng nhỏ nơi có nhiều Asen trong đất và nước. Công việc chúng ta đang làm là rất quan trọng đối với họ cũng như cho an ninh lúa gạo trên toàn thế giới”

Trong một nghiên cứu liên quan khác, Bais muốn đánh giá khả năng của những cây được cấy EA106 khi chúng phải đối mặt với những áp lực khác, từ cả Asen và bệnh đạo ôn, một loại nấm có thể làm mất khoảng 30% sản lượng gạo thế giới mỗi năm.

Nhóm của Bais trước đây đã cô lập được một loại vi khuẩn tự nhiên từ đất lúa với khả năng làm suy giảm bệnh đạo ôn. Nhóm của ông đang đánh giá làm sao một mối liên kết giữa các vi sinh có lợi và lúa có thể tăng khả năng chịu bệnh của cây trồng.