1. Mở rộng nông nghiệp là nguyên nhân chính làm tăng gấp đôi lượng thất thoát các-bon nhiệt đới hàng năm trong hai thập kỷ qua

Sử dụng nhiều bộ dữ liệu vệ tinh có độ phân giải cao, các nhà nghiên cứu từ Đại học Hồng Kông (HKU) và Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam (SUSTech) phát hiện ra rằng lượng các-bon nhiệt đới mất đi đã tăng gấp đôi trong hai thập kỷ qua do chặt phá quá nhiều rừng ở vùng nhiệt đới.

Các vùng nhiệt đới là một hệ sinh thái quan trọng vì các khu vực này lưu trữ một lượng lớn các-bon trong thảm thực vật gỗ và đất của mình, nhưng các khu vực này đã phải chịu nạn chặt phá rừng trên diện rộng kể từ năm 2001. Các nhà nghiên cứu đã phân tích tổng tổn thất các-bon của rừng liên quan đến việc chặt bỏ rừng ở vùng nhiệt đới  trong thế kỷ 21. Họ đã chỉ ra sự gia tăng gấp hai lần tổng thất thoát các-bon của rừng nhiệt đới trên toàn thế giới từ 0,97 tỉ tấn các-bon mỗi năm trong giai đoạn 2001-2005 lên 1,99 tỉ tấn các-bon mỗi năm trong giai đoạn 2015-2019 do mất rừng nhanh chóng. 

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí học thuật Nature Sustainability trong một bài báo có tựa đề “Tăng gấp đôi thất thoát các-bon hàng năm của rừng ở các vùng nhiệt đới trong đầu thế kỷ XXI”. 

Theo Giáo sư Ji CHEN từ Khoa Kỹ thuật Xây dựng của HKU, với vai trò quan trọng của vùng nhiệt đới trong chu trình các-bon, nghiên cứu cho thấy: Các phát hiện này rất quan trọng vì chúng cho thấy rằng các chiến lược hiện tại để giảm mất rừng còn nhiều nghi vấn. Thất bại này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc theo dõi các xu hướng phá rừng theo một trong những cam kết mới được đưa ra - ngăn chặn và đảo ngược nạn phá rừng - bởi hội nghị thượng đỉnh về khí hậu của Liên hợp quốc lần thứ hai mươi - Hội nghị các bên lần thứ sáu (COP26) tại Glasgow vào tháng 11 năm 2021. 

Rừng nhiệt đới là thành phần trên cạn lớn nhất của chu trình các-bon toàn cầu, lưu trữ khoảng 250 tỉ tấn các-bon sinh khối trong thảm thực vật thân gỗ và hấp thụ khoảng 70 tỉ tấn các-bon trong khí quyển mỗi năm thông qua quá trình quang hợp. Việc mất rừng nhanh chóng có thể gây tác hại nghiêm trọng vì nó dẫn đến mất lượng các-bon dự trữ trong sinh khối và đất. Phá rừng cũng cản trở quá trình hấp thụ các-bon hoặc quá trình thu giữ và giữ lại các-bon điôxit. 

Yu FENG cho biết: Việc mất đi các-bon rừng, bao gồm sinh khối và các-bon hữu cơ trong đất, tăng gấp đôi và có xu hướng ngày càng tăng, chủ yếu là do mở rộng nông nghiệp. Ngoài các-bon, việc chuyển đổi rừng thành đất nông nghiệp cũng gây ra các hậu quả môi trường khác, như sự tuyệt chủng đa dạng sinh học và suy thoái đất đai. 

Hầu hết lượng các-bon rừng nhiệt đới bị mất đi (82%) là do mở rộng nông nghiệp, ví dụ như du canh, đặc biệt là ở châu Phi. 

Thành viên nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Zhenzhong Zeng, Phó giáo sư tại SUSTech cho biết: “Trong khi một số đất nông nghiệp có thể xuất hiện trở lại thành rừng do bị bỏ hoang hoặc do chính sách, chúng tôi vẫn quan sát thấy khoảng 70% diện tích đất rừng trước đây được chuyển đổi sang nông nghiệp trong giai đoạn 2001-2019 vẫn giữ nguyên như vậy vào năm 2020, khẳng định vai trò chủ đạo của nông nghiệp trong vùng nhiệt đới dài hạn. Tuyên bố New York về rừng năm 2014 hứa hẹn giảm một nửa nạn phá rừng nhiệt đới vào năm 2020. Tuy nhiên, kết quả cho thấy sự thất bại trong cam kết và nêu bật thách thức to lớn cho Tuyên bố của các nhà lãnh đạo Glasgow về Rừng và Sử dụng đất năm 2021”.

Theo Sciencedaily

2. Chiến lược ước tính mới cải thiện việc lấy mẫu carbon trong đất nông nghiệp

Michael Douglass và Nan Li đang tiến hành khoan đất tầng sâu để xác định trữ lượng carbon hữu cơ trong đất tại một trang trại ở Piatt County. Nguồn: Dan Schaefer.

Có nhiều carbon được lưu trữ trong đất hơn là trong khí quyển. Một phần đáng kể carbon trong đất ở dạng hữu cơ (carbon liên kết với carbon), được gọi là carbon hữu cơ trong đất (SOC). Đáng chú ý, không giống như carbon vô cơ trong đất, lượng SOC và tốc độ hình thành hoặc mất đi của nó, có thể bị ảnh hưởng bởi con người. Kể từ khi ra đời cách đây khoảng 10.000 năm, nông nghiệp đã khiến một lượng đáng kể SOC thải vào khí quyển dưới dạng carbon dioxide, góp phần gây ra biến đổi khí hậu. 

Do đó, định lượng SOC trong các lĩnh vực nông nghiệp là điều cần thiết để theo dõi chu trình carbon và phát triển các phương pháp quản lý bền vững nhằm giảm thiểu phát thải carbon và cô lập carbon từ khí quyển vào đất để giảm hoặc đảo ngược các tác động của khí hậu trong nông nghiệp. 

Eric Potash, đang nghiên cứu tại Trung tâm Bền vững Hệ thống Nông nghiệp (ASC) và Khoa Khoa học Tài nguyên & Môi trường (NRES) tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, cho biết: “Ước tính SOC chính xác và hiệu quả là điều cần thiết. Các quốc gia cần ước tính SOC để thực hiện các chính sách giảm thiểu biến đổi khí hậu. Các nhà nghiên cứu cần ước tính SOC để phát triển các thực hành quản lý bền vững. Và nông dân cần ước tính SOC tham gia vào các thị trường tín chỉ carbon mới nổi ”. 

Cách truyền thống và đáng tin cậy nhất để định lượng SOC là lấy mẫu đất, với phân tích trong phòng thí nghiệm (phép đo "hóa chất ướt"). Nhưng những vị trí nào ở thực địa cần được lấy mẫu? Và nên lấy bao nhiêu mẫu để ước tính chính xác? Mỗi phẫu diện đất cần bổ sung thêm nhân công và chi phí đáng kể - và sự không chắc chắn trong cách tối ưu hóa việc lấy mẫu có thể dẫn đến chi phí phụ đáng kể. 

Trong một bài báo xuất bản từ kết quả Dự án SMARTFARM của Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), Potash và các nhà nghiên cứu khác trong dự án đã đánh giá các chiến lược để ước tính SOC. Mục tiêu của họ là phát triển một chiến lược ước tính nhằm tối đa hóa độ chính xác trong khi giảm thiểu số lượng phẫu diện đất được lấy mẫu. 

Dự án SMARTFARM, một chương trình được thực hiện bởi tác giả và Blue Waters tại NRES Kaiyu Guan và được tài trợ bởi Cơ quan Năng lượng - Dự án Nghiên cứu Tiên tiến của DOE (ARPA-E), nỗ lực phát triển một giải pháp chính xác để đo và định lượng lượng khí thải nhà kính và SOC thay đổi trong quá trình sản xuất cây trồng. 

Michael Douglass vận hành một đầu dò thủy lực để lấy mẫu đất đánh giá trữ lượng carbon hữu cơ trong đất. Nguồn: Andrew Margenot.

Ông Guan, giám đốc sáng lập ASC cho biết: “Chúng tôi mong muốn thu thập dữ liệu thật về đất theo tiêu chuẩn vàng và cũng phát triển công nghệ mới để định lượng kết quả carbon cấp đồng ruộng cho cây năng lượng sinh học, cải thiện năng suất cũng như cải thiện tính bền vững của môi trường”. 

Công việc này được thực hiện với nỗ lực thu thập dữ liệu chưa từng có. 

DoKyoung Lee, ngành Khoa học Cây trồng, làm việc cho dự án SMARTFARM và cũng là giảng viên sáng lập ASC cho biết: “Chúng tôi đã thu thập 225 mẫu đất, trong đó cứ 1 mẫu Anh (tương đương 0,4 ha) sẽ lấy 3 mẫu đất tại một trong những địa điểm nằm trong dự án SMARTFARM. Các mẫu được thu thập ở độ sâu tới 1m bằng đầu dò Giddings. Mức độ lấy mẫu dày đặc này chưa từng được thực hiện trước đây”. Trong công việc này, các nhà nghiên cứu đã tiếp cận vấn đề bằng cách đánh giá hai bước liên quan đến việc ước tính SOC: (1) quyết định nơi lấy mẫu đất trên cánh đồng; và (2) quyết định quy tắc thống kê để tính toán ước tính (được gọi là công cụ ước lượng). Bằng cách sử dụng một lĩnh vực thương mại ở trung tâm Illinois đã được lấy mẫu kỹ lưỡng để đo lường SOC, nhiều chiến lược có thể được đánh giá về hiệu suất của chúng trong việc ước tính SOC tại đồng ruộng.  

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng trong một lĩnh vực nông nghiệp điển hình của vùng Trung Tây, họ có thể tận dụng các cuộc khảo sát đất và hình ảnh vệ tinh có sẵn công khai để chọn các vị trí lấy mẫu một cách hiệu quả. Điều này sẽ làm giảm số lượng mẫu cần thiết để đạt được độ chính xác nhất định của định lượng SOC khoảng 28% so với việc chọn vị trí lấy mẫu một cách ngẫu nhiên. 

Theo Andrew Margenot, phó giám đốc ASC cho biết: “Đối với các nhà nghiên cứu và cơ quan giám sát trữ lượng SOC, nghiên cứu này đưa ra một chiến lược để tăng độ chính xác, hỗ trợ tối ưu hóa chi phí của các phương pháp lấy mẫu”. 

Tương tự, Potash cho biết thêm: “Các nghiên cứu trong tương lai có thể sử dụng những phát hiện này làm tiêu chuẩn để so sánh các chiến lược ước tính SOC mới và như một minh chứng về cách đánh giá các chiến lược đó”.

Nhóm nghiên cứu hiện đang thu thập dữ liệu từ nhiều lĩnh vực khác để kiểm tra khả năng tổng quát hóa các phát hiện của họ - cũng như phát triển cải tiến hơn nữa đối với chiến lược ước tính SOC. Các thành viên trong nhóm cũng đang phát triển một công cụ phần mềm để cung cấp các phương pháp lấy mẫu cải tiến cho nông dân và nhà nghiên cứu. 

Theo Đại học Illinois

3. Bón hoặc không bón: Cân đối tinh tế giữa sự bạc phấn trong hạt gạo và hàm lượng đạm dư thừa

Ba hạt gạo trong hình cho thấy ví dụ về các dạng bạc phấn của hạt được lấy mẫu trong nghiên cứu này: hạt không bị hư hại (hạt nằm bìa trái), bạc đáy hạt (hạt giữa) và bạc lưng (hạt nằm bìa phải). Trong những năm gần đây, cây lúa tiếp xúc với nhiệt độ không khí cao hơn trong giai đoạn chín, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hạt gạo. Nguồn: Hiroshi Nakano.

Có một vấn đề phổ biến trong canh tác lúa mà bạn có thể chưa bao giờ nghe nói đến là: cây lúa gặp nhiệt độ cao có thể tạo ra "hạt bị bạc phấn", những hạt này dễ bị nát trong quá trình xay xát, điều này dẫn đến lợi nhuận bị ảnh hưởng nghiêm trọng. 

Phân đạm có thể làm giảm tỷ lệ bị bạc phấn. Tuy nhiên, quá nhiều đạm có thể làm tăng lượng protein trong gạo, ảnh hưởng đến chất lượng của gạo một cách không mong muốn vì độ nhớt của gạo khi nấu chín sẽ thấp hơn. 

Điều này có nghĩa là bón phân đạm là một sự cân bằng tinh tế giữa việc ngăn ngừa hạt bị bạc phấn và giữ cho lượng đạm trong hạt ở mức chấp nhận được. Hiroshi Nakano, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Kyushu Okinawa, Tổ chức Nghiên cứu Nông nghiệp và Lương thực Quốc gia ở Nhật Bản, và các cộng tác viên đang nghiên cứu một giải pháp tiềm năng. 

Nghiên cứu này gần đây đã được công bố trên Tạp chí Nông học, một ấn phẩm của Hiệp hội Nông học Hoa Kỳ. 

Nhóm đã nghiên cứu các công cụ mà nông dân có thể sử dụng để dự đoán tỷ lệ hạt bị bạc phấn và hàm lượng protein trên cây lúa. Điều này sẽ cho phép họ đánh giá lượng phân đạm cần cho cây theo từng thời kỳ. Nakano nói "Mục tiêu của chúng tôi là tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất lúa ổn định trong điều kiện khí hậu thay đổi. Điều quan trọng là phải thiết lập tỷ lệ bón đạm lý tưởng bằng cách sử dụng phương pháp kiểm tra tăng trưởng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định các yếu tố hữu ích có thể giúp cân bằng hạt bị bạc bụng và hàm lượng protein." 

Ông cho biết thêm rằng ở Tây Nam Nhật Bản, cây lúa được cấy từ giữa đến cuối tháng Sáu, các hạt gạo phát triển thông qua các quá trình xảy ra vào tháng 7, 8 và 10. Có sự khác biệt nhỏ về thời tiết và sự tăng trưởng mỗi năm. Điều này có nghĩa là nhu cầu chính xác về đạm không phải lúc nào cũng giống nhau. Kết quả là việc bón phân đạm cần được điều chỉnh dựa trên các điều kiện sinh trưởng 

Kỹ thuật viên Chiemi Nagamatsu phân tích bề ngoài hạt gạo để xác định ảnh hưởng của tỷ lệ bón đạm trong các giai đoạn sinh dưỡng và sinh sản của chu kỳ sinh trưởng. Phân đạm có thể làm giảm sản sự xuất hiện hạt bị bạc phấn. Tuy nhiên, quá nhiều đạm có thể làm tăng lượng protein trong gạo, có thể làm cho gạo không ngon. Nguồn: Hiroshi Nakano.

Nakano nói "Nhiệm vụ của chúng tôi là phát triển các cách để bảo vệ cây lúa khỏi biến đổi khí hậu toàn cầu. Ở Nhật Bản, diện tích sản xuất lúa chiếm khoảng 36% tổng diện tích đất canh tác. Trong những năm gần đây, cây lúa phải tiếp xúc với nhiệt độ không khí cao hơn trong giai đoạn chín. Điều này có thể dẫn đến hạt gạo bị bạc phấn". 

Trong nghiên cứu của mình, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hai loại phép đo bằng hai thiết bị. Người ta đã xem xét nồng độ nitơ trong lá của cây lúa. Phương pháp còn lại đo mức độ cây có thể hấp thụ nitơ. Nhóm nghiên cứu cũng xác định thời điểm tốt nhất để thực hiện các phép đo này. 

Phát hiện của họ chỉ ra sự hữu ích của các kết quả đọc được, cho phép nông dân điều chỉnh việc bón phân đạm vào những thời điểm quan trọng trong quá trình sản xuất lúa, giúp giảm số lượng một số hạt bị bạc phấn và điều chỉnh hàm lượng protein của hạt. 

Nakano nói "Chúng tôi khuyến nghị nông dân nên tiến hành đo tăng trưởng bằng cách sử dụng máy đo cầm tay. Những máy đo này không đắt nhưng giúp họ thu hoạch được hạt gạo đạt chất lượng cao". 

Tuy nhiên, nông dân có thể khó có đủ dữ liệu nếu họ có điện tích ruộng quá nhiều. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển một cách để thực hiện các phép đo này bằng cách sử dụng một máy bay không người lái. Nakano cho biết thêm rằng có thể giúp nông dân nâng cao năng suất lúa trong khi vẫn duy trì chất lượng cao là điều quan trọng để giải quyết các vấn đề an ninh lương thực. Dân số toàn cầu ngày càng tăng và nhiệt độ tăng đang gây ra những vấn đề về an ninh lương thực. 

Nakano nói "Nghiên cứu này rất quan trọng vì nhiệt độ trung bình toàn cầu được dự đoán sẽ tăng lên do hiện tượng ấm lên toàn cầu. Sự xuất hiện của hạt bị bạc bụng tăng lên khi cây lúa chín trong điều kiện nhiệt độ không khí cao. Lúa gạo là lương thực chính của khoảng 50% dân số toàn cầu, vì vậy, vấn đề này không những rất quan trọng đối với nông dân mà còn đối với người tiêu dùng". 

Theo Phys.org

4. Nghiên cứu giải pháp ứng phó với bệnh gỉ sắt ở cây lúa mì

Một loài cỏ hoang dại ít người biết đến có khả năng kháng bệnh có thể được lai tạo với lúa mì để tạo khả năng miễn dịch chống lại một trong những mầm bệnh nguy hiểm nhất cho loại cây trồng này. 

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã xác định được gien kháng bệnh gỉ sắt ở thân từ loài cỏ Aegilops sharonensis. 

Nhóm nghiên cứu do Trung tâm John Innes, Phòng thí nghiệm Sainsbury và Đại học Minnesota dẫn đầu đã sử dụng những tiến bộ về định dạng sinh học để phát triển bản đồ bộ gien chính xác đầu tiên của Aegilops sharonensis. 

Tiềm năng di truyền của loài cỏ dại được tìm thấy ở Israel và miền nam Lebanon phần lớn vẫn chưa được khám phá. 

Bằng cách sử dụng bản đồ gien và một kỹ thuật công cụ tìm kiếm có tên là Mutant Hunter, nhóm nghiên cứu đã quét bộ gien để tìm các đột biến nhằm tìm kiếm những đột biến khác biệt ở những cây có khả năng miễn dịch với bệnh gỉ sắt ở thân, một căn bệnh đã gây khó khăn cho nông dân trong nhiều thiên niên kỷ. 

Cuộc tìm kiếm này đã xác định được một gien mà các nhà nghiên cứu cho rằng bảo vệ được thực vật. Họ phân lập gien quan tâm và chuyển gien này vào cây lúa mì, nơi gien có khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống lại tất cả các chủng nấm bệnh gỉ sắt đã thử nghiệm, Puccinia graminis f. sp. tritici. 

Tiến sĩ Brande Wulff, một nhà nghiên cứu lúa mì tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST), trước đây là trưởng nhóm tại Trung tâm John Innes và là một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết: “Hiện chúng tôi đã có gien này mang lại khả năng miễn dịch đáng kinh ngạc”. 

Trong nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications, các thí nghiệm đã chỉ ra rằng gien Sr62 mã hóa một phân tử gọi là Protein kinaza song song. Các nghiên cứu đang thực hiện đang xem xét cách thức hoạt động của gien này để các nhà nghiên cứu có thể thiết kế cơ chế sinh học hoạt động hiệu quả hơn. 

Nhóm nghiên cứu có kế hoạch sử dụng gien mới để lai tạo thành các giống lúa mì thường được sử dụng bằng công nghệ chỉnh sửa gien. Họ dự đoán nhiều gien kháng bệnh sẽ được xác định và nhân bản từ quần thể Aegilops sharonensis và các loại cỏ hoang dã khác. 

Aegilops sharonensis được biết đến là loài sở hữu nhiều đặc điểm có tầm quan trọng trong nông nghiệp như khả năng chống lại các bệnh chính bao gồm cả bệnh gỉ sắt. Tuy nhiên, loại cỏ này thời gian sinh trưởng lâu, lớp vỏ hạt cứng và khó lai tạp với các giống lúa mì. 

Giáo sư Brian Steffenson từ Đại học Minnesota và đồng tác giả của nghiên cứu giải thích: “Do những khó khăn lớn trong việc lai Aegilops sharonensis với lúa mì, chúng tôi khá chắc chắn rằng các gien kháng bệnh gỉ sắt đã được phát hiện trong các loài cỏ hoang dã sẽ là một điều mới lạ. Aegilops sharonensis có phạm vi sinh sống rất hẹp dọc theo đồng bằng ven biển Địa Trung Hải”. 

Giáo sư Steffenson cho biết thêm: “Do đó, điều quan trọng và kịp thời là chúng ta đã nỗ lực thu thập và xác định đặc điểm của loài này trước khi chúng bị biến mất bởi quá trình đô thị hóa. Chúng tôi hy vọng rằng gien kháng được nhân bản trong nghiên cứu này, khi kết hợp các gien khác, sẽ tạo ra sức đề kháng lâu dài ở các giống lúa mì, do đó làm giảm mối đe dọa của bệnh gỉ sắt trên thân cây”. 

Nghiên cứu nêu bật những phát triển gần đây ở Mỹ Latinh nơi lúa mì biến đổi gien được lai tạo để chịu hạn đã được phê duyệt - có khả năng mở đường cho các đặc điểm biến đổi gien được lai tạo trên lúa mì rộng rãi hơn khi đối mặt với cuộc khủng hoảng khí hậu. 

Việc tìm kiếm chất đề kháng chống lại bệnh gỉ sắt thân trở nên cấp thiết hơn khi dịch bệnh ngày càng trở nên thường xuyên hơn và biến đổi khí hậu có nguy cơ làm gia tăng sự lây lan của nó. 

Tiến sĩ Wulff cho biết: “Các mầm bệnh như bệnh gỉ sắt ở thân đã làm giảm 21% năng suất lúa mì. Nếu chúng ta có thể can thiệp bằng di truyền học, bằng cách thu nhận sức đề kháng được tìm thấy trong loài cỏ dại này thì đó sẽ là một đóng góp đáng kinh ngạc cho nông nghiệp và biến đổi khí hậu”.

Theo Sciencedaily

5. Sự biến đổi trong quá trình phân hủy Lignin: Hoạt động của các vi sinh vật và enzyme mới

Một ví dụ về cấu trúc lignin. Nguồn: GFDL ver. 1.2 hoặc CC-by-sa ver.

Các nhà nghiên cứu phân lập 8 chủng vi sinh vật mới phân cắt các liên kết của 2-phenoxyacetophenone trong cấu trúc hợp chất lignin. 

Lignin là một thành phần chính của thành tế bào thực vật, bị phân hủy tự nhiên trong đất. Việc xác định các vi sinh vật mới tham gia vào quá trình phân hủy có thể giúp thúc đẩy quá trình phân hủy lignin trên hệ thống thực vật. Hiện tại, các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học Tokyo đã phân lập được 8 vi sinh vật phân hủy 2-phenoxyacetophenone (2-PAP) trong cấu trúc hợp chất lignin. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một trong những vi khuẩn này sử dụng một loại enzyme mới chưa xác định để phân cắt liên kết trong 2-PAP, dẫn đến sự hình thành phenol và benzoate. 

Giống như tất cả các dạng sống đã biết, thực vật được cấu tạo bằng chất hữu cơ, bao gồm thành tế bào được làm từ các thành phần khác nhau như lignin, một loại polymer không đồng nhất. Lignin là chất hữu cơ phong phú thứ hai trên trái đất có tiềm năng lớn trong sản xuất hóa chất công nghiệp, chẳng hạn như các hợp chất thơm. 

Về mặt hóa học, lignin được tạo thành bởi nhiều tiểu đơn vị liên kết ‘ether’ và liên kết ‘carbon-carbon’, tất cả liên kết sẽ được chia nhỏ khi lignin phân hủy. Ai cũng biết rằng vi sinh vật phân cắt các liên kết ether một cách hiệu quả thông qua viêc sản xuất các enzyme ngoại bào, hỗ trợ cho quá trình phân hủy lignin. Hai vi sinh vật thực hiện sự phân hủy này được xác định là: nấm mục trắng thông qua sản xuất peroxidase và laccase, vi khuẩn Sphingomonad với sự trợ giúp của các enzyme nội bào. 

Những phát hiện này đã làm dấy lên nghi ngờ của một nhóm các nhà nghiên cứu bao gồm tiến sỹ Toshiki Furuya và bà Saki Oya từ Đại học Khoa học Tokyo và tiến sỹ Hiroshi Habe từ Viện Khoa học Công nghiệp và Công nghệ Tiên tiến Quốc gia Tokyo về khả năng có những vi sinh vật khác chưa được biết đến phân hủy lignin thông qua các enzyme khác nhau. Việc xác định các vi sinh vật này và tìm ra cách phân hủy lignin giúp nâng cao hiểu biết tổng thể về chu trình carbon và tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng công nghệ sinh học của các vi sinh vật để thương mại hóa lignin. Nhóm nghiên cứu cũng nhận ra rằng chưa có nghiên cứu nào trước đây tập trung vào cách vi sinh vật chuyển đổi hoặc phân hủy 2-PAP. 

Để tìm câu trả lời cho những câu hỏi này, tiến sỹ Furuya và nhóm của ông đã tiến hành một nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Scientific Reports nhằm sàng lọc các vi sinh vật sử dụng các enzyme phân cắt liên kết ether mới để chuyển đổi 2-PAP. Trước tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng phương pháp sàng lọc trực tiếp để phân lập vi sinh vật từ đất dựa trên hoạt động phân cắt liên kết ether bằng cách nuôi cấy các vi sinh vật này trên môi trường có chứa acid humic, một hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ đất làm nguồn carbon. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu tiến hành ủ các vi sinh vật được phân lập với 2-PAP để kiểm tra cụ thể hoạt động phân cắt liên kết ether 2-PAP. Hoạt động phân cắt liên kết được xác nhận tùy thuộc vào sự có mặt của phenol, thường tạo ra do sự phân cắt liên kết ether. 

Điều này dẫn đến việc phân lập không phải một mà là tám vi sinh vật chuyển đổi 2-PAP! Nhóm vi sinh vật gồm 7 vi khuẩn từ chi Acinetobacter, Cupriavidus, Nocardioides, Streptomyces và 1 loại nấm từ chi Penicillium. Tiến sỹ Furuya nhấn mạnh khi được hỏi về những kết quả này: “Theo hiểu biết của chúng tôi, đây là những vi sinh vật đầu tiên được chứng minh có thể phân cắt liên kết ether của 2-PAP”. 

Trong số các vi sinh vật được phân lập, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra một vi khuẩn gram âm là Acinetobacter sp. TUS-SO1 được mô tả và phát hiện rằng vi khuẩn này phân cắt chọn lọc và oxy hóa các liên kết ether trong 2-PAP để tạo ra phenol và benzoate. Điều này đặc biệt đáng ngạc nhiên bởi vì β-etherase, một loại enzyme đã được nghiên cứu kỹ lưỡng được biết đến để thực hiện quá trình phân cắt này, tạo ra phenol và acetophenone. Điều này ngụ ý rằng chủng vi khuẩn này phân cắt liên kết ether của 2-PAP bằng cách sử dụng một loại enzyme không xác định! 

Khi được hỏi về tác động tích cực của những phát hiện này, tiến sỹ Furuya nói, “Những vi sinh vật mới này được xác định có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy các hợp chất lignin trong tự nhiên. Bằng cách làm rõ các đặc tính của các vi sinh vật này, chúng ta có thể sử dụng các vi sinh vật cho các hợp chất lignin để tạo ra các hợp chất thơm thay thế dầu mỏ. Hơn nữa, chúng có thể được sử dụng để chuyển hóa lignin, đặc biệt là để chuyển đổi các hợp chất trọng lượng phân tử thấp có cấu trúc hóa học tương tự như 2-PAP”. 

Kỹ thuật xác định các vi sinh vật hữu ích phân giải lignin về lâu dài như thế nào? Theo tác giả, công nghệ tìm kiếm đã được thiết lập có thể được áp dụng rộng rãi để tìm kiếm các vi sinh vật có hoạt động phân cắt các hợp chất ether khác, chẳng hạn như các chất ô nhiễm môi trường. 

Những khám phá này thực sự thú vị và có thể dẫn đến sự phát triển không chỉ trong các ngành công nghiệp sử dụng lignin, mà còn trong việc giảm thiểu tác động của các chất ô nhiễm môi trường! 

Theo Đại học Khoa học Tokyo

6. Các nhà khoa học đã phát hiện những loài virus mới trong đất

Nguồn: Unsplash/CC0 Public Domain.

Đất là người hùng thầm lặng trong cuộc sống của chúng ta. Nó cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng để sản xuất lương thực cho chúng ta, cung cấp hệ thống thoát nước mưa với các tầng ngậm nước, cung cấp môi trường sống cho các loài vi sinh vật trong đất. Ở cấp độ vi mô, đất mang đến cuộc sống thịnh vượng cho các vi sinh vật sống trong đất, chẳng hạn như: nấm và vi khuẩn hợp tác với thực vật. Mặc dù là một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, còn có những điều chúng ta chưa biết rõ về những gì ở bên dưới bề mặt trái đất. 

Trong một nghiên cứu gần đây của phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL), các nhà khoa học đã sử dụng tin sinh học và kỹ thuật giải trình tự để xác định các loài virus sống trong đất và hiểu rõ hơn vai trò của chúng đối với Trái đất. Hầu hết, các loài virus này đều nhiễm vào vi khuẩn, vì thế chúng góp phần duy trì quần thể vi sinh vật. 

“Virus có rất nhiều trong tự nhiên. Bởi vì có nhiều virus trong một mẫu đất nên việc xác định các loài virus là một thách thức”, Janet Jansson thành viên của PNNL cho biết. 

Jansson đã làm việc với Ruonan Wu - nhà khoa học tính toán và Kirsten Hofmockel - nhà khoa học về Trái đất và là trưởng nhóm Khoa học Vi sinh ở  bộ môn Khoa học Sinh học thuộc PNNL để giải quyết thách thức này. 

Cùng với các cộng sự tại Đại học bang Washington, Đại học Khoa học và Y tế Oregon, Đại học bang Iowa và Phòng thí nghiệm Khoa học Phân tử Môi trường (EMSL), các nhà khoa học ở PNNL đã thu thập các mẫu đất từ những cánh đồng cỏ ở Washington, Iowa, Kansas và tiến hành tìm hiểu sâu về thành phần của đất. Họ đã tận dụng khả năng giải trình tự DNA của Viện Genome chung, khả năng tính toán của Trung tâm Máy tính Khoa học Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia và chuyên môn đa lĩnh vực của EMSL để nghiên cứu các loài virus chưa từng được biết đến trước nay. Những kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí mBio and Communications Biology. 

Các loài virus khác nhau cho các vùng khí hậu khác nhau 

Các nhà khoa học đã chọn Washington, Iowa và Kansas để thu thập mẫu đất vì mỗi vùng có lượng mưa khác nhau. Miền Đông Washington thì khô hơn Iowa, trong khi Kansas lại giao thoa giữa 2 vùng về độ ẩm của đất. 

“Chúng tôi chọn lấy mẫu ở những nơi đất có độ ẩm khác nhau để xem sự khác biệt về độ ẩm có tạo nên sự khác biệt về chủng loại và số lượng virus hay không”, Wu nói. “Đất ẩm ướt hơn thì chứa nhiều vi khuẩn hơn và nhiều virus nhiễm vào vi khuẩn”. 

Các nhà khoa học nhận thấy một số loài virus có nhiều ở đất khô hơn là đất ướt. Wu nhận  thấy: “Ở các vùng khí hậu khô hạn hơn, các loài vi khuẩn có xu hướng ít về số lượng nhưng lại đa dạng chủng loài hơn. Sự khan hiếm các vật chủ vi khuẩn có nghĩa là virus tốt nhất là virus giữ cho vật chủ sống sót”. 

Các nhà khoa học cũng phát hiện ở những vùng đất khô hơn, các loài virus có chứa những gen đặc biệt và có thể truyền qua vật chủ vi khuẩn. 

Jansson cho biết: “Những gen này có thể tạo ra siêu năng lực cho vật chủ là vi khuẩn. Những gen này có thể truyền cho vật chủ vi khuẩn và giúp chúng tồn tại ở những vùng đất khô”. 

Mặc dù cần có nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn vai trò của các gen đặc biệt này nhưng khả năng chúng có thể hữu ích đối với vi khuẩn sống trong đất là rất thú vị. Những gen này cũng rất có lợi cho vi khuẩn vì tăng khả năng tái chế carbon, vì thế tăng sức khỏe  cho đất. 

Theo Phys.org

7. Khám phá về loại protein mới tiết lộ cơ chế đồng hóa nitơ ở thực vật

Một nhóm hợp tác nghiên cứu đã phát hiện ra một loại protein ức chế sự hình thành các hợp chất nitơ hữu cơ trong thực vật. Protein này có thể được sử dụng để khuyến khích sự phát triển của thực vật, cải thiện sản lượng sinh khối và năng suất cây trồng. 

Nitơ là một trong những nguyên tố xây dựng sự sống. Con người cần nitơ để tạo ra các axit amin, protein và axit nucleic cần thiết cho sự phát triển, hình thành hormones, chức năng não, hệ thống miễn dịch, DNA và RNA. Không giống như thực vật, con người không thể tổng hợp các phân tử nitơ hữu cơ. Thay vào đó, chúng ta dựa vào thực vật để lấy nitơ. 

Thực vật sử dụng nitrat hoặc amoni trong môi trường để tổng hợp các phân tử nitơ hữu cơ qua  quá trình gọi là đồng hóa nitơ. Sản xuất cây trồng dựa vào phân bón nitơ để nâng cao hiệu quả hấp thụ nitơ của cây trồng. Tuy nhiên, các cơ chế điều chỉnh đằng sau quá trình đồng hóa nitơ vẫn chưa được làm rõ. 

Có nhiều protein làm trung gian cho quá trình đồng hóa nitơ. Sự biểu hiện của các protein này cao lên khi đất và nước xung quanh có chứa một lượng thấp các ion amoni và nitrat cho thấy sự tồn tại của một chất điều hòa âm phụ thuộc vào các yếu tố này. 

Nghiên cứu trước đây của nhóm đã báo cáo rằng protein MYB1 đóng một vai trò quan trọng trong việc gây ra sự biểu hiện của các gen cần thiết cho quá trình đồng hóa nitơ và các gene này bị ức chế trong môi trường nitơ cao. Các phát hiện hiện tại cho thấy protein mới NDB1 đã bất hoạt MYB1. NDB1 giữ MYB1 trong tế bào chất và ngăn không cho nó hoạt động như một yếu tố phiên mã. 

NDB1 kiểm soát quá trình đồng hóa nitơ theo cách phụ thuộc nitơ vào môi trường. Trong môi trường nghèo nitơ, việc hút nitơ phải được thực hiện với tốc độ cao. Yếu tố phiên mã MYB1 được chuyển vào nhân và kích hoạt phiên mã của các gen liên quan đến đồng hóa nitơ. Trong điều kiện giàu nitơ, có thể hiểu rằng MYB1 được liên kết bởi protein NDB1. Tương tác này cản trở sự chuyển vị hạt nhân của MYB1 và do đó, quá trình đồng hóa nitơ bị ngăn chặn. ⒸImamura và cộng sự.

“Con đường NDB1-MYB1 là một chìa khoá trong việc điều chỉnh quá trình đồng hóa nitơ", Kazuhiko Igarashi, giáo sư tại Khoa Hóa sinh tại Trường Đại học Y khoa, Đại học Tohoku và là đồng tác giả của bài báo của Baifeng Zhou thuộc Viện Nghiên cứu Sáng tạo tại Viện Công nghệ Tokyo cho biết. "Khám phá của chúng tôi là một bước đột phá trong lĩnh vực khoa học thực vật". 

Nhóm cộng tác do Sousuke Imamura thuộc Viện Nghiên cứu Sáng tạo thuộc Viện Công nghệ Tokyo dẫn đầu cũng phát hiện ra rằng việc xóa gen NDB1 cho phép tảo đỏ duy trì biểu hiện gen đồng hóa nitrat phụ thuộc MYB1 ngay cả trong điều kiện giàu nitơ, cho thấy rằng thao tác với NDB1 có thể thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. 

Tảo đỏ Cyanidioschyzon merolae là một sinh vật đơn bào nhỏ bé và cấu trúc của nó cực kỳ đơn giản. Bởi vì tính đơn giản của nó, C. merolae có thể là một chất dẫn tuyệt vời giúp các nhà khoa học trong việc khám phá vương quốc thực vật. ⒸImamura và cộng sự.

Sắp tới, giáo sư Igarashi rất háo hức khám phá thêm mạng lưới yếu tố phiên mã MYB1, "Chúng tôi muốn xác định các protein khác có liên quan đến việc điều chỉnh sự đồng hóa nitơ và điều tra xem liệu sự đồng hóa nitơ có thể tăng lên thông qua thao tác NDB1 hay không". 

Theo Đại học TOHOKU

8. Cách cây trồng đồng hành “đẩy-kéo” giúp quản lý sâu keo mùa thu

Sơ đồ biểu diễn của một cánh đồng Đẩy-Kéo và các giả thuyết nghiên cứu: (1) Các chất bay hơi của thực vật đồng hành [Desmodium spp. cây trồng xen (greenleaf desmodium, D. intortum hoặc silverleaf desmodium, D. uncinatum) và cây hàng rào (Brachiaria Mulato II)] ảnh hưởng đến hành vi và giảm sự rụng trứng của Spodoptera ridgiperda cái trên cây ngô (cây trồng chính). (2) Thực vật đồng hành bay hơi thu hút ong bắp cày ký sinh để tăng tỷ lệ ký sinh trên loài ăn cỏ. Nguồn: Frontiers in Ecology and Evolution (2022). DOI: 10.3389 / fevo.2022.883020. 

Một nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng áp dụng một kỹ thuật trồng mới được gọi là "canh tác đẩy-kéo" có thể giúp giảm thiệt hại hàng loạt do sâu bệnh và cải thiện an ninh lương thực ở vùng cận Sahara. 

Sâu keo mùa thu - một loài dịch hại xâm lấn - gần đây đã xâm nhập và nhanh chóng lây lan trên các khu vực rộng lớn của châu Phi, nơi nó trở thành mối đe dọa lớn đối với nông nghiệp, sản xuất lương thực bền vững, an ninh lương thực và sinh kế, ảnh hưởng đến ít nhất 400.000 ha và gây thiệt hại ước tính về mùa màng 3 tỷ đô la một năm. Sâu keo mùa thu đặc biệt bị thu hút bởi ngô, là cây lương thực chính và thu nhập của 300 triệu nông dân sản xuất nhỏ ở Châu Phi. Điều này có nghĩa là sự xâm nhập không chỉ có tác động đáng kể đến an ninh lương thực, mà còn gây thiệt hại về tài chính. 

Canh tác đẩy-kéo bao gồm việc trồng các loại cây đồng hành xung quanh cây lương thực như ngô, như một cách bảo vệ chúng chống lại các loài gây hại như sâu keo mùa thu. Tổn thất cây trồng thấp hơn mười lần khi sử dụng canh tác đẩy-kéo. 

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Frontiers in Ecology and Evolution, đã chỉ ra rằng canh tác bằng phương pháp đẩy-kéo có thể giúp bảo vệ những cây trồng bằng cách không chỉ đẩy lùi sâu bệnh ngay từ đầu (đẩy) mà còn bằng cách thu hút các loài côn trùng khác như ong bắp cày ký sinh kiểm soát sâu keo mùa thu (kéo) như một cơ chế bảo vệ tự nhiên. Nghiên cứu xác định các hợp chất hoạt tính sinh học gây ra những hiệu ứng này. 

Các nhà nghiên cứu, bao gồm cả đồng tác giả chính, giáo sư Toby Bruce từ Đại học Keele, đã thử nghiệm tiềm năng sử dụng phương pháp canh tác đẩy-kéo trong nhiều bối cảnh khác nhau bao gồm điều kiện đồng ruộng và trong phòng thí nghiệm. 

Kết quả của họ cho thấy các hợp chất có mùi hương hóa học do thực vật tạo ra, được gọi là "chất bay hơi", có tác dụng xua đuổi những con bướm sâu keo mùa thu. Các ghi âm thu được từ râu côn trùng cho thấy côn trùng nhạy cảm với hóa chất nào và phản ứng hành vi với các hóa chất xác định được định rõ trong các bài kiểm tra hành vi côn trùng. 

Cũng như mùi của cây đồng hành ít hấp dẫn đối với bướm đêm so với mùi của cây ngô, mùi của cây đồng hành cũng hấp dẫn đối với ong bắp cày ký sinh, là kẻ thù tự nhiên của sâu bọ. 

Điều này có nghĩa là những cây đồng hành không chỉ đẩy lùi hầu hết các loài gây hại mà còn được gọi là những người bảo vệ tự nhiên để đối phó với những loài đã tấn công cây ngô, với những phát hiện làm nổi bật tác động tích cực của việc áp dụng kỹ thuật canh tác này. 

Giáo sư Bruce cho biết: "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các cơ chế mà cây trồng đồng hành "đẩy-kéo" có thể kiểm soát hiệu quả sâu keo mùa thu. Chúng tôi đã xác định và đặc trưng hóa chất tạo mùi hương từ các loại cây trồng đồng hành có tác dụng xua đuổi và giảm sự đẻ trứng của bướm sâu keo mùa thu đồng thời thu hút các loài có lợi, côn trùng thiên địch tấn công sinh vật gây hại". 

Tiến sỹ Amanuel Tamiru, từ Trung tâm Sinh lý và Sinh thái Côn trùng Quốc tế, cho biết: "Đây là nghiên cứu toàn diện đầu tiên liên quan đến cả điều tra trong phòng thí nghiệm và thực địa nhằm làm sáng tỏ các cơ chế sinh thái hóa học nền tảng cho phép hệ thống canh tác nông nghiệp 'đẩy-kéo' chống lại sự phá hoại của sâu keo mùa thu”. 

"Sâu keo mùa thu sử dụng các tín hiệu khứu giác để xác định vị trí vật chủ ưa thích của chúng để đẻ trứng, tạo điều kiện cho ấu trùng của nó dễ dàng tìm thấy nguồn thức ăn sau khi nở. Quá trình này bị gián đoạn khi bướm đêm phát hiện ra các dấu hiệu mùi không ưa thích xung quanh cây chủ của chúng dẫn đến ngăn cản bướm đẻ trứng. Điều hấp dẫn là những dấu hiệu có mùi giống nhau lại hấp dẫn ong bắp cày ký sinh, kẻ thù tự nhiên của loài gây hại, gây khó khăn cho việc tìm kiếm thức ăn để sinh tồn của bất kỳ loài gây hại nào". 

Các nhà nghiên cứu cũng đã phát triển một ứng dụng di động cung cấp cho nông dân thông tin thực tế về cách họ có thể bắt đầu sử dụng canh tác đẩy-kéo.

Theo Phys.org

9. Tiềm năng giảm sự phụ thuộc vào phân bón không thể tái tạo trong nông nghiệp

Một loại enzyme có thể giúp giải phóng phốt pho từ các dạng hữu cơ của nó đã được xác định trong một nghiên cứu từ Viện Thực phẩm Bền vững của Đại học Sheffield, được công bố trên tạp chí khoa học hàng đầu PNAS. 

Hình ảnh một chiếc máy cày đang cày xới cánh đồng.

Enzyme có khả năng giúp giảm tiêu thụ phân bón hóa học phốt phát, nguồn nguyên liệu quan trọng đối với các hệ thống sản xuất lương thực toàn cầu, nhưng được sản xuất bằng cách khai thác các nguồn phốt phát đá vô cơ không thể tái tạo và ngày càng đắt đỏ. 

Tất cả các sinh vật trên Trái đất, thực vật và động vật, đều cần phốt pho để sinh trưởng và phát triển khỏe mạnh, nhưng việc tiếp tục sử dụng một lượng hạn chế phân bón hóa học phốt pho không tái tạo được trong nông nghiệp đe dọa năng suất cây trồng và tính bền vững của hệ thống sản xuất lương thực toàn cầu. Nông nghiệp là ngành tiêu thụ phốt pho không tái tạo lớn nhất, vì vậy nguồn cung hạn chế của nó có ý nghĩa quan trọng đối với an ninh lương thực toàn cầu, đa dạng sinh học và điều hòa khí hậu. 

Dạng photpho đơn giản nhất được sử dụng trong phân bón là photphat vô cơ không thể tái tạo, vì tiếc là sự sẵn có của các chất dinh dưỡng photphat hữu cơ trong môi trường thường đủ thấp để hạn chế sự phát triển tự nhiên của thực vật và tảo.

Trong đại dương và đất, hầu hết tổng lượng phốt pho tồn tại ở dạng hữu cơ phức tạp, đòi hỏi các enzym, thường được gọi là phosphatase, để giải phóng phốt phát để thực vật và tảo có thể sử dụng nó như một chất dinh dưỡng. 

Các nhà nghiên cứu tại Viện Thực phẩm Bền vững của Đại học Sheffield đã xác định được một loại vi khuẩn phosphatase duy nhất có nhiều trong môi trường gọi là PafA, có thể giải phóng hiệu quả phốt phát được sử dụng trong phân bón từ các dạng hữu cơ của nó. 

Nghiên cứu sử dụng mô hình Flavobacterium để xem xét chức năng PafA trong cơ thể sống và cho thấy nó có thể nhanh chóng khoáng hóa phosphate hữu cơ tự nhiên độc lập, một quá trình được phát hiện là bị ức chế với các enzyme phổ biến khác như PhoX và PhoA phosphatases, đặc biệt là nếu xung quanh đã có dư lượng phốt phát. 

Tiến sĩ Ian Lidbury, từ Viện Thực phẩm Bền vững của Đại học Sheffield và Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Arthur Willis, cho biết: “Sự tích tụ của phốt phát có thể ức chế hoạt động của enzym trong các loại phốt phát phổ biến nhất, nhưng PafA đặc biệt ở chỗ chức năng của nó không bị ảnh hưởng khi phốt phát tích lũy. Do có sự xuất hiện nhiều và đa dạng của PafA trong môi trường, cả trên đất liền và môi trường nước, điều này làm cho nó trở thành một nguồn tài nguyên quý giá bị bỏ qua để giúp thực vật và động vật thu nhận các chất dinh dưỡng thiết yếu hiệu quả hơn và sẽ rất quan trọng để giúp chúng ta giảm bớt sự phụ thuộc nguồn dự trữ phân lân hóa học không thể tái tạo có hạn trên thế giới và những thiệt hại do việc sử dụng nhanh chóng nguồn dự trữ này. 

Nghiên cứu sâu hơn sẽ xem xét cách thức hoạt động của PafA, vì các dạng vi khuẩn Flavobacterium tỏ ra đặc biệt tích cực so với các dạng khác. Vì vậy, hiểu được điều này là rất quan trọng để các nhà nghiên cứu có thể tạo ra các enzym tối ưu hóa để sử dụng trong nông nghiệp. 

Nhóm hiện đang nghiên cứu điều gì làm cho một số dạng PafA hoạt động mạnh hơn các dạng khác, với mục tiêu thiết kế một loại enzyme có thể được sử dụng để thúc đẩy nông nghiệp bền vững, thông qua việc cung cấp nhiều nguồn phốt pho hữu cơ sẵn có hơn cho cây trồng, với khả năng đưa nó vào thức ăn chăn nuôi.  

Theo Sciencedaily

10. Danh sách những cây nhiệt đới khử độc đất hiệu quả, có cả rau má và dương xỉ

Quá trình giải độc trong đất bằng cây trồng, thuật ngữ chuyên ngành là “phytoremediation”, sẽ lọc và loại bỏ chất có hại khỏi đất nhiễm độc. Khả năng giải độc tùy thuộc vào từng loại cây, và khả năng tách kim loại hay á kim khỏi đất lại khác nhau theo từng loài thực vật. 

Nghiên cứu mới thực hiện bởi nhóm các nhà khoa học Singapore phát hiện thấy một số cây nhiệt đới đại trà có thể đóng vai trò quan trọng trong giải độc đất trồng. Nhiều cây góp mặt trong nghiên cứu là loài bản địa tại miền nhiệt đới, vậy nên việc giới thiệu những loài thực vật này tới với những quốc gia có cùng khí hậu sẽ đôi phần dễ dàng hơn. 

Chủ tịch Trường Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, giáo sư Lam Yeng Ming nhận định: “Với một quốc gia nhỏ bé như Singapore, đất có thể được tái sử dụng để hậu thuẫn những dự án quy hoạch mới, vì thế một cách thức chữa lành đất nhiễm độc có thể vừa thân thiện với môi trường, lại vừa lâu dài là rất quan trọng”. 

Nhóm nghiên cứu chụp ảnh với những chậu cây "giải độc". 

Cũng theo lời ông, đội nghiên cứu sẽ tận dụng cây nhiệt đới để giải độc cho đất, khi phương cách này vừa đơn giản, vừa hiệu quả lại vừa xanh và đẹp. Chiến lược trồng cây vừa chống xói mòn lại vừa ngăn kim loại lan tới những vùng đất khác, qua đó ngăn tốc độ nhiễm độc của đất. 

Trong báo cáo khoa học, nhóm chỉ ra 46 loài cây có khả năng khử độc đất. Trong số đó có thể kể tới những cây đại trà như: cỏ lá gừng (Axonopus compressus), dương xỉ (Pteris vittata) hay rau má (Centella asiatica) rất hiệu quả trong khử kim loại nặng và á kim khỏi đất. 

Các loài thảo mộc có thể loại trừ được những kim loại, á kim có khả năng đầu độc con người và động vật, đơn cử như cadimi, chì, arsen hay crom. Bản thân những chất này không mang độc tính cao, nhưng khi tích tụ lâu trong đất, hậu quả lên sinh vật sống sẽ rất khó lường. Chúng có thể tích tại tầng đất mặt do hoạt động xả thải đồ điện tử hau phun thuốc trừ sâu. 

Hiện các cơ quan chính phủ địa phương đã khoanh vùng được những khu vực nhiễm độc kim loại nặng, và mong muốn sớm ứng dụng được phương pháp khử độc mới. Dự án trồng cây loại bỏ chất độc trong đất phù hợp với các chiến lược cải thiện chất lượng sống con người. 

Các loài thảo mộc có thể loại trừ được những kim loại, á kim...

Phương pháp phytoremediation có thể hợp lực, thậm chí thay thế những cách khử độc đất mang tính công nghiệp khác, như rửa đất hay lọc đất qua acid. Cách xử lý xanh, sạch và đẹp sẽ vẫn luôn được ưa dùng, hơn việc ứng dụng hóa chất độc hại. 

Tuy nhiên, phytoremediation sẽ cần tới sự quyết tâm của cộng đồng, khi phương pháp chắc nhưng chậm. Ấy là chưa kể tới việc xử lý thực vật đã hút chất độc khỏi đất. 

Các nhà khoa học hiện đang tìm cách tích hợp hạt vô cơ vào cây để vừa tăng tốc độ sinh trưởng của cây, lại vừa cải thiện khả năng hút chất ô nhiễm của chúng. Nếu thành công, những vạt cỏ, vựa rau lớn sẽ nhanh chóng lan tỏa sức xanh trong nội thành, lọc sạch đất khỏi những phụ phẩm phát sinh từ quá trình lao động, sinh hoạt của con người. 

Theo Pháp luật & bạn đọc