Kỹ thuật ghép cây 'gần như không thể' có thể cách mạng hóa nông nghiệp

Lần đầu tiên, việc ghép cây được thực hiện trên cây đơn tính, như yến mạch, lúa mì và chuối để cải thiện khả năng chống chịu bệnh tật của nhiều cây trồng quan trọng.

Chà là là cây trồng có giá trị cao hứa hẹn sẽ được hưởng lợi từ kỹ thuật mới. Ảnh: Getty

Theo đó, kỹ thuật đặc biệt mới và lần đầu tiên được cấy ghép trên thực vật đơn tính hay còn gọi là các loại cây một lá mầm không những mở ra khả năng gia tăng sản lượng mà còn hứa hẹn loại bỏ được các bệnh tật thông thường cho một số loại cây trồng đang thuộc diện nguy ngập nhất trên thế giới, chẳng hạn như chuối và cây chà là.

Kỹ thuật ghép cây là việc sử dụng rễ của cây này được gắn với chồi của cây khác. Nó đã được phổ biến trong ngành nông nghiệp từ hàng ngàn năm để cải thiện sự phát triển của cây trồng và diệt trừ bệnh tật trên các cây trồng như táo và cây có múi.

Tuy nhiên kỹ thuật này thường không được có hiệu quả đối với nhóm thực vật chính yếu: thể đơn tính hoặc cây một lá mầm. Nhóm này bao gồm tất cả các loại cỏ, như lúa mì và yến mạch, cũng như các loại cây trồng có giá trị cao khác như chuối và chà là. Nguyên do là những loại cây này thiếu khuyết một mô gọi là cambium mạch (một hình trụ gồm các tế bào với độ dày một lớp) giúp vết ghép lành lại và hợp nhất ở nhiều cây khác.

Nhà khoa học Julian Hibberd tại Đại học Cambridge và các đồng nghiệp của ông đã tìm ra một cách tiếp cận cho phép ghép các đơn nguyên, bằng cách chiết xuất một dạng mô thực vật phôi từ bên trong hạt giống cây một lá mầm và áp dụng nó vào vị trí ghép tiềm năng giữa hai mẫu vật một lá mầm thuộc cùng một loài - chẳng hạn như lúa mì. Kết quả là mô này đã kích thích sự phát triển và hợp nhất hai nửa cây lại với nhau.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu nhuộm huỳnh quang để xác định được rằng rễ và chồi đã hợp nhất và có thể vận chuyển chất lỏng và chất dinh dưỡng lên xuống thân cây. “Tôi đã ghi vào kỷ lục mà tôi nghĩ rằng điều đó gần như không thể xảy ra. Đây là một bước đột phá khoa học, rất tuyệt”, Colin Turnbull tại Đại học Hoàng gia London nói.

Phương pháp ghép cây này được chứng minh có hiệu quả trên một loạt các họ thực vật một lá mầm, bao gồm các loại cây trồng quan trọng như dứa, chuối, hành tây, tequila, cọ dầu và chà là. Các nghiên cứu sơ bộ của nhóm trong phòng thí nghiệm cũng cho thấy, việc ghép cây có thể hoạt động tương thích giữa các loài. Các nhà khoa học đã ghép chồi lúa mì với rễ cây yến mạch kháng bệnh. Điều này có thể bảo vệ lúa mì khỏi các bệnh hại lây truyền qua đất, mặc dù hiện vẫn chưa rõ liệu biện pháp này liệu có khả thi trong thế giới thực hay không.

Theo các chuyên gia, kỹ thuật mới mẻ này có thể đặc biệt hữu ích để chống lại bệnh tật ở các loài thực vật dễ bị tổn thương như chuối Cavendish, loại chuối chiếm phần lớn nguồn cung trên thế giới hiện nay. Giống chuối Cavendish này không thể sinh sản hữu tính, mà chỉ có thể sinh sản bằng cách nhân bản vô tính, có nghĩa là cây trồng có tính đồng nhất cao về mặt di truyền và rất dễ bị các bệnh như bệnh héo rũ Panama, do một loại nấm trong đất gây ra.

Theo đó bằng cách cho phép ghép nhiều thân cây (hoặc gốc ghép) để kháng bệnh cho cây chuối Cavendish, giống chuối quan trọng này có thể tránh được bệnh héo rũ Panama.

Mặc dù quy trình này có thể không khả thi đối với các loại thực vật họ cỏ như lúa mì và yến mạch, vì sẽ phải lặp lại hàng triệu lần sau một lần thu hoạch. Nhưng đối với những cây lớn sống lâu năm và tạo ra sản phẩm có giá trị cao, như cây chà là hoặc cây agave tequilana (một loài thực vật có hoa trong họ măng tây), phương pháp này có thể tỏ ra hiệu quả về mặt chi phí.

Một trong những ứng dụng tức thì nhất cho quy trình này là trong các phòng nghiên cứu, nơi việc ghép cành đã được sử dụng thường xuyên để hiểu cách mà thực vật hai lá mầm vận chuyển vật liệu lên và xuống thân cây.

Hứa hẹn cây chà là

Chà là có thể là loại cây đầu tiên được con người trồng trọt và thu hoạch quả từ cách đây hơn 7.000 năm. Những kiến thức, kỹ năng trồng trọt, truyền thống và thực hành cây chà là đã đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường kết nối giữa con người và vùng đất trong thế giới Ả Rập, giúp người dân có thể đối mặt với những thách thức của môi trường sa mạc khắc nghiệt.

Hiện cây chà là đã được UNESCO đưa vào danh sách Di sản văn hóa phi vật thể của nhân loại. Trong khi đó, Tổ chức Nông lương Liên Hợp quốc (FAO) lưu ý rằng, cây chà là cung cấp một loại thực phẩm năng lượng cao, có thể dễ dàng cất giữ và mang theo, trong khi những thân cây cao chót vót, một số cao tới 36 mét, cung cấp nơi trú ẩn khỏi khí hậu sa mạc khắc nghiệt. “Có rất ít loài thực vật phát triển thành cây nông nghiệp và gắn bó mật thiết với đời sống con người”, FAO đề cập đến tầm quan trọng của cây chà là trong một tuyên bố.

Quả chà là cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể, giúp dễ tiêu hóa, phòng chống bệnh tật. Ngoài chà là khô chứa hàm lượng cao các loại vitamin, đặc biệt vitamin nhóm B rất có ích cho cơ thể, chà là tươi cũng có tác dụng thúc đẩy quá trình tuần hoàn máu, giúp làm sạch đường tiêu hóa cũng như cung cấp năng lượng cần thiết để hấp thụ và chuyển hóa thức ăn.

Ông Hibberd, người đã thực hiện nghiên cứu sau khi được đồng nghiệp Greg Reeves đề xuất ý tưởng, cho hay ban đầu ông cũng khá do dự. “Mọi người đều nói rằng bạn không thể nào làm được, vì vậy tôi không muốn đồng nghiệp (ông Reeves) dành tấm bằng tiến sĩ của mình để đem đi thử một thứ mà mọi người đều cho là không thể”, ông Hibberd tiết lộ và chia sẻ: “Nhưng đó thực sự là một điều kỳ diệu, chứng tỏ một đỉnh cao khoa học, nơi mà bạn tìm ra một điều gì đó mặc dù mọi người vẫn không tin là có thể, và ông ấy cũng chứng minh là tôi sai".