Cuộc cách mạng lúa gạo: Giảm 70% lượng mê-tan trong khi tăng năng suất

4 giờ trướcBài gốc

Triển khai các giống lúa mới ít phát thải có ý nghĩa quan trọng trong chống biến đổi khí hậu

Bằng cách xác định các hợp chất chính trong dịch tiết của rễ lúa, họ đã lai tạo ra một giống lúa không biến đổi gien, năng suất cao với tác động môi trường thấp hơn. Các thử nghiệm thực địa tại Trung Quốc đã xác nhận hiệu quả của giống lúa này và hiện các nhà nghiên cứu đang nỗ lực đưa giống lúa này ra thị trường.

Vai trò của lúa trong lượng khí thải mê-tan

Việc trồng lúa đóng góp khoảng 12% lượng khí thải mê-tan toàn cầu, con số này dự kiến sẽ còn tăng do biến đổi khí hậu và gia tăng dân số. Các nhà khoa học hiện đã xác định được các hợp chất hóa học cụ thể do rễ lúa thải ra có ảnh hưởng đến quá trình sản xuất mê-tan. Phát hiện được công bố trên tạp chí Molecular Plant ngày 3/2, cho phép chúng ta phát triển một giống lúa mới thải ra ít hơn tới 70% khí mê-tan.

Tác giả chính Anna Schnurer là một nhà vi sinh vật học tại Đại học Khoa học Nông nghiệp Thụy Điển. Bà cho biết: "Nghiên cứu này cho thấy bạn có thể có được giống lúa có năng suất cao dù thải lượng mê-tan thấp. Và bạn có thể làm điều đó bằng các phương pháp lai tạo truyền thống, không cần GMO (giống biến đổi gien), nếu bạn biết mình đang tìm kiếm điều gì”.

Mê-tan thải ra từ ruộng lúa được tạo ra bởi các vi khuẩn khi chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ do rễ lúa giải phóng. Các hợp chất này, được gọi là dịch tiết rễ, giúp nuôi dưỡng các vi khuẩn đất, từ đó giải phóng các chất dinh dưỡng hỗ trợ sự phát triển của cây. Mặc dù các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng dịch tiết rễ và vi khuẩn đất đóng vai trò trong quá trình phát thải mê-tan, nhưng cho đến nay, họ vẫn chưa nắm rõ về các hợp chất cụ thể chịu trách nhiệm.

Nghiên cứu các hợp chất hóa học chính

Để xác định hợp chất dịch tiết rễ nào được chuyển đổi thành mê-tan, các nhà nghiên cứu đã so sánh dịch tiết rễ từ hai giống lúa khác nhau làSUSIBA2, một giống GMO phát thải mê-tan thấp và Nipponbare, một giống không biến đổi gen có lượng phát thải mê-tan trung bình. Họ phát hiện ra rằng rễ SUSIBA2 tạo ra ít fumarate hơn đáng kể, đồng thời nhận ra mối tương quan giữa lượng fumarate tiết ra và sự phong phú của vi khuẩn cổ (cổ khuẩn) giải phóng mê-tan hoặc "vi khuẩn sinh mê-tan" trong đất xung quanh.

Để xác nhận vai trò của fumarate, các nhà nghiên cứu đã thêm fumarate vào đất trồng lúa trong thùng chứa, dẫn đến lượng khí thải mê-tan tăng lên. Họ cũng chứng minh rằng việc sử dụng oxantel, một loại hóa chất ức chế quá trình phân hủy fumarate bằng enzyme, có hiệu quả làm giảm lượng khí thải mê-tan. Tuy nhiên, vì cây SUSIBA2 vẫn tạo ra ít mê-tan hơn cây Nipponbare, nên các nhà nghiên cứu nhận ra rằng fumarate không phải là biến số duy nhất phương trình tìm thủ phạm tạo khí thải.

Giải mã bí ẩn về quá trình giảm khí mê-tan

Schnurer cho biết: "Chuyện này gần giống như có một câu đố vậy. Chúng tôi nhận thấy rằng bản thân đất chứa thứ gì đó làm giảm lượng khí thải mê-tan, vì vậy chúng tôi bắt đầu nghĩ rằng phải có một chất ức chế nào đó cũng gây ra sự khác biệt giữa các giống lúa".

Khi phân tích lại dịch tiết của rễ, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng cây SUSIBA2 cũng giải phóng nhiều etanol hơn đáng kể. Việc bổ sung etanol vào đất xung quanh cây lúa làm giảm lượng khí thải mê-tan.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu xem liệu họ có thể sử dụng các phương pháp lai tạo truyền thống để tạo ra giống lúa ít phát thải mê-tan với năng suất cao hay không. Để làm được điều này, họ đã lai tạo một giống lúa năng suất cao với một giống lúa phát thải khí mê-tan thấp đã được xác định trước đó (giống Heijing) có dịch tiết rễ thấp fumarate và nhiều etanol.

Cây lúa từ giống lai này liên tục giải phóng dịch tiết rễ với hàm lượng fumarate thấp và etanol cao (LFHE). Khi các nhà nghiên cứu trồng các giống lúa LFHE này tại nhiều địa điểm đồng ruộng khác nhau trên khắp Trung Quốc, họ đã chỉ ra rằng lúa LFHE tạo ra lượng khí mê-tan trung bình ít hơn 70% so với giống năng suất cao đời trước. Các loại cây trồng LFHE cũng tạo ra năng suất tương đối cao — trung bình 8,96 tấn/ha, so với mức trung bình toàn cầu năm 2024 là 4,71 tấn/ha.

Mở rộng quy mô giải pháp

Các nhà nghiên cứu cũng đã điều tra xem liệu etanol và oxantel có thể được sử dụng để giảm lượng khí thải mê-tan trên quy mô lớn hay không. Dựa trên thử nghiệm thực địa kéo dài hai năm tại hai địa điểm khác nhau ở Trung Quốc, phương pháp xử lý này đã giúp giảm khoảng 60% lượng khí thải mê-tan mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.

Hiện tại, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực đăng ký giống lúa LFHE tại Trung Quốc và các nước khác, nghĩa là giống lúa này có thể được đưa ra thị trường cho nông dân trong tương lai. Họ cũng đang hợp tác với các công ty phân bón để nghiên cứu xem liệu có thể thêm oxantel vào phân bón đưa ra thị trường hay không.

Schnurer cho biết: "Để thực hiện được những điều này, chúng tôi cũng cần sự khuyến khích từ chính phủ để thúc đẩy và hỗ trợ nông dân sử dụng các giống lúa có hàm lượng mê-tan thấp này. Một chuyện là lai tạo các giống lúa thân thiện với môi trường, nhưng sau đó, điều quan trọng hơn cả là phải đưa chúng ra thị trường và khiến nông dân chấp nhận chúng".

Anh Tú

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/cuoc-cach-mang-lua-gao-giam-70-luong-me-tan-trong-khi-tang-nang-suat-228918.html