Ở các quốc gia như Việt Nam, lúa gạo ngày càng khó phát triển hơn do hiện tượng xâm nhập mặn. Ảnh: Phys.org

Khi mực nước biển dâng lên do hậu quả của biến đổi khí hậu, nhiều quốc gia trên thế giới phải vật lộn với tình trạng ngập lụt. Và nước mặn từ biển sẽ xâm nhập vào sâu hơn trong đất liền, làm chết các loại cây trồng không thể thích ứng với nước ngày một mặn hóa.

Lúa là một trong những cây trồng bị ảnh hưởng nặng nề nhất trong khi nó là nguồn cung cấp carbohydrate quan trọng nhất trên trái đất, là thức ăn mỗi ngày của 3,5 tỷ người. Ở các quốc gia như Việt Nam, lúa gạo ngày càng khó phát triển hơn do hiện tượng xâm nhập mặn.

Với mong muốn giải quyết tình trạng này, các nhà nghiên cứu từ Viện Thực phẩm Bền vững của Đại học Sheffield đã hợp tác với Viện nghiên cứu Nông nghiệp công nghệ cao Đồng bằng sông Cửu Long (HATRI) để xem xét 72 giống lúa, cả tự nhiên và biến đổi gene. Họ muốn biết liệu việc lựa chọn các tính trạng về kích thước và số lượng khí khổng (stoma) ở cây lúa có thể giúp cây lúa đối phó với tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn, nhiệt độ tăng hay không.

Khí khổng, còn gọi là khí khẩu hay lỗ thở là những lỗ nhỏ được thực vật sử dụng để điều chỉnh sự hấp thụ carbon dioxide cho quá trình quang hợp, cùng với giải phóng hơi nước. Cách đây vài năm, các nhà khoa học tại Đại học Sheffield đã phát hiện ra, việc giảm số lượng và kích thước của khí khổng giúp cây lúa tiêu tốn lượng nước ít hơn tới 60% - từ đó gia tăng khả năng sống sót và sinh trưởng ở những nơi dễ bị hạn hán.

Khi những thay đổi của môi trường kéo dài liên tục, nhiều loài thực vật sẽ điều chỉnh kích thước khí khổng và/hoặc mật độ khí khổng. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp sự biến đổi này trong “các loài thực vật sống, các mẫu tiêu bản và thậm chí cả các mẫu hóa thạch, và điều này cũng trùng khớp với các dao động carbon dioxide đã xảy ra trong các kỷ nguyên địa chất khác nhau”, các nhà khoa học cho biết. Theo đó, họ phát hiện ra rằng việc biến đổi gene lúa để giảm số lượng khí khổng (stoma) sẽ giúp gia tăng khả năng kháng mặn.

Những phát hiện từ trước cùng với những kết quả mới đây đã giúp các nhà khoa học kết luận được rằng lúa có thể thích nghi để tồn tại trong môi trường ngày càng khắc nghiệt hơn do biến đổi khí hậu, điều này sẽ giúp giải quyết tình trạng mất an ninh lương thực trên toàn cầu. Nhóm nghiên cứu đã công bố kết luận này trên New Phytologist.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc giảm số lượng và kích thước của khí khổng có thể khiến cây lúa khó phát triển hơn nếu nhiệt độ quá nóng. Do đó, để đảm bảo cây lúa có thể phát triển hiệu quả nhất có thể ở các môi trường khác nhau, các nhà khoa học sẽ cần phải thực hiện các sửa đổi riêng biệt tùy theo điều kiện từng vùng. Ví dụ — lúa có ít khí khổng hơn, lớn hơn, sẽ phù hợp để trồng ở khu vực có nhiệt độ ấm áp.

"Lúa là loại cây lương thực cực kỳ quan trọng, nuôi sống hơn một nửa dân số thế giới mỗi ngày”, tiến sĩ Robert Caine, tác giả chính của nghiên cứu, thuộc Trường Khoa học Sinh học của Đại học Sheffield, cho biết. Việc lúa có thể tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu sẽ giúp đảm bảo nguồn lương thực cho người dân, nhất là khi dân số thế giới được dự đoán sẽ đạt mốc 10 tỷ người trong thời gian 60 năm tới

"Những phát hiện của chúng tôi cho thấy phương pháp biến đổi cây lúa có thể phù hợp ở các vùng khí hậu khác nhau — các giống lúa có ít khí khổng hơn có thể tồn tại với ít nước, ở những nơi nước mặn. Trong khi đó, các giống lúa tự nhiên có khí khổng lớn hơn lại có thể phát triển mạnh ở khu vực có nhiệt độ nóng."

Hiện các nhà khoa học tại Đại học Sheffield và Viện Nghiên cứu Nông nghiệp công nghệ cao đang có kế hoạch thử nghiệm xem liệu họ có thể tạo ra các giống lúa lùn cho năng suất cây trồng cao nhất, chịu nhiệt tốt hơn hay không.