Tăng cường trồng cây họ đậu để khắc phục hiện tượng ô nhiễm do phân bón

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế với mục đích giảm bớt sự phụ thuộc vào các loại phân bón đã giúp cho các cây họ đậu và các cây tương tự nâng cao khả năng sản xuất nitơ của chúng ngay cả trong các khu vực có chất lượng đất thấp.

Các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Gien thực vật và Công nghệ sinh học tại trường Đại học Kỹ thuật Madrid (UPM) và Nguồn Photon tăng cường (APS) tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Bộ Năng lượng Mỹ đã có bài báo được đăng tải trên tạp chí Metallomics – tạp chí của Hội Hóa học hoàng gia về cách sử dụng phân tích X-quang để lập bản đồ đường dẫn tới sự gia tăng lượng đạm mà những cây họ đậu đưa đạm vào đất.

Trồng các cây họ đậu, họ thực vật bao gồm: đậu Hà Lan, đậu, cỏ linh lăng, đậu tương, và lạc là một trong những phương pháp chính mà nông dân bổ sung đạm tự nhiên cho các cánh đồng canh tác. Luân phiên cây đậu và ngô để tận dụng nốt sần chứa đạm của cây đậu vào trong đất từ lâu đã là một phương pháp canh tác truyền thống trong nông nghiệp trên toàn cầu. Cây họ đậu sử dụng sắt trong đất để thực hiện một quá trình hóa học phức tạp được gọi là cố định đạm, quá trình hút nitơ trong khí quyển và chuyển đổi thành các dạng hữu cơ giúp cây phát triển. Khi cây này chết đi, nitơ dư thừa được phát hành trở lại vào trong đất để hỗ trợ cho các vụ trồng tiếp theo.

Nhưng thường cây họ đậu được trồng ở những vùng đất thiếu sắt – loại đất hạn chế cố định nitơ. Nhóm nghiên cứu tại Argonne - UPM đã tạo ra mô hình đầu tiên trên thế giới về cách thức sắt được chuyển đi trong nốt sần ở rễ cây họ đậu kích hoạt cố định đạm. Đây là bước đầu tiên trong trong quá trình thay đổi của thực vật để tối đa hóa việc sử dụng sắt.

Mục tiêu lâu dài là để giúp thực hành nông nghiệp bền vững và làm giảm thiệt hại môi trường do sử dụng quá nhiều phân đạm, Manuel Gonzalez-Guerrero, tác giả chính của bài báo từ UPM cho biết. Điều này có thể được thực hiện bằng cách tối đa hóa việc cung cấp các oligonutrients kim loại cần thiết cho vi sinh vật rhizobia cố định đạm.

Lydia Finney và Stefan Vogt từ GSP đã sử dụng chùm tia mang năng lượng cao - tia X-quang từ 8-BM và 2-ID-E của APS để theo dõi việc phân phối sắt trong các vùng phát triển khác nhau của rễ chứa vi sinh vật rhizobia. Đây là phân tích tia X-quang năng lượng cao đầu tiên của tương tác thực vật-vi khuẩn.

Gonzalez-Guerrero hy vọng các nghiên cứu trong tương lai tại APS có thể mô tả và xác định các protein sinh học quan trọng đảm nhiệm vận chuyển sắt. Điều này hỗ trợ cho các nghiên cứu chọn tạo ra các giống cây họ đậu mới có khả năng tăng cố định đạm và có giá trị dinh dưỡng cao hơn.

Nguồn: Strengthening Legumes to Tackle Fertilizer Pollution

(http://www.sciencedaily.com)