Podcast - Trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật
Danh mục
📚
Học tậpPhụ đề
00:00Chào mừng quý vị quay trở lại. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau đi sâu vào một chủ đề tuy quen thuộc nhưng mà cực kỳ phức tạp, đó là quá trình trao đổi nước và khoáng ở thực vật.
00:11Vâng. Chào quý vị. Chủ đề này đúng là nền tảng. Chúng ta sẽ dựa trên các nghiên cứu mới nhất để mà hệ thống lại và khám phá sâu hơn các cờ chế tinh vi từ tế bào đến cả cây và cả tương tác với môi trường nữa, rất quan trọng cho giới chuyên mùn sinh học.
00:26Dạ. Vậy thì chúng ta bắt đầu từ vai trò của các nguyên tố khoáng đi. Các nguyên tố đa lượng, vi lượng này. Chúng đóng góp thế nào vào bức tranh tổng thể của đời sống trước vật ạ?
00:36Chúng là không thể thiếu được. Giống như là những viên gạch xê nhà vậy. Các nguyên tố đa lượng như là nitr, phốt-phô, cali, lưu hình, canxi, manhê. Chúng tham gia cấu tạo tế bào, protein, acid nucleic, enzyme.
00:51Lấy ví dụ như manhê đi. Nó nằm ngay ở trung tâm của phân tử diệp lục. Không có nó thì cây không quang hợp được.
00:57À, dạ vậy. Còn lân thì sao ạ? Nghe nói nó quan trọng cho rễ lắm.
01:01Rất đúng. Lân cực kỳ cần thiết cho sự phát triển của bộ rễ, giúp rễ ăn sâu, lan rộng. Điều này thì lại giúp cây chống hạn tốt hơn, chống đổ ngã tốt hơn. Nó còn kích thích đẻ nhánh, da hoa, đậu quả sớm nữa.
01:13À.
01:14Đặc biệt là với cây họ đậu, lân rất cần cho quá trình cố định đạm. Thiếu lân thì triệu chứng khá rõ. Lá ban đầu có thể xanh đậm, nhưng sau đó vàng dần, thường là từ các lá giả bên dưới, vàng từ mép vào.
01:26Em có đọc thấy là lúa thiếu lân thì lá nhỏ, đẻ ít, trộn chậm. Còn ngô thì chậm lớn, lá chuyển màu huyết dụ nữa.
01:34Chính xác. Còn lưu hình thì nó lại tham gia cấu tạo một số acid amine quan trọng như là methionine, rồi protein, vitamin, coenzyma. Những chất này thì lại liên quan đến quang hợp, hô hấp, cố định đạm.
01:47À, có mùi vị nữa đúng không ạ? Như hành, tỏi.
01:50Đó là một điểm để phân biệt với thiếu nitr-N.
01:53Dạ, nói đến nitr-N, cây hấp thụ nó dưới dạng ion ammoni, NH4+, và nitrat, NOO3.
02:02Em thấy có một điểm thú vị trong tài liệu là thiếu N ở cây mô hình Arabidosis lại kích thích nó ra hoa nhanh hơn của một con đường tín diệu khá phức tạp liên quan đến SNRK1 và FBH4. Đây có phải là một kiểu thích nghi không ạ?
02:16Ờ, đó là một ví dụ rất hay về sự linh hoạt của thực vật. Khi mà dinh dưỡng khang hiếm, cây nó sẽ ưu tiên cho việc duy trì nổi giống, tức là ra hoa, tạo hạt nhanh hơn.
02:27Hay quá!
02:28Còn Cali-K thì vai dò chính là duy trì hoạt động của mách gỗ, giúp vận chuyển nước và dinh dưỡng hiệu quả. Nó cũng tăng cường khả năng chống chịu của cây với các điều kiện bất lợi như hạn, rét.
02:38Còn các nguyên tố vi lượng thì sao ạ? Như mangan, bò, đồng. Chúng cần ít nhưng chắc cũng quan trọng.
02:44Cực kỳ quan trọng. Tuy cần lượng rất nhỏ nhưng chúng là thành phần không thể thiếu của nhiều enzyme, hoạt động như là chất xúc tác cho các phần nướng trao đổi chất. Ví dụ như Chlor, Cl, ít người để ý nhưng nó tham gia vào quá trình quang phân ly nước trong quang hợp rồi điều hòa đóng mở khí khộng nữa.
03:00À vâng, vậy thì cây nó hấp thụ và vận chuyển tất cả những thứ này vào bên trong bằng cách nào? Qua dễ là chính nhưng mà cụ thể hơn để sao ạ?
03:08Dễ là cửa ngõ chính, đúng vậy. Đa số cây thì có hệ thống lồng hút rất phát triển để tăng diện tích hấp thụ. Nhưng mà có những loài đặc biệt, ví dụ như cây có múi.
03:17Càm, chanh, bưởi đó.
03:18Đúng rồi, chúng lại không có lồng hút. Thay vào đó, chúng phụ thuộc gần như hoàn toàn vào mối quan hệ cộng sinh với nấm rễ, gọi là Mycorrhiza.
03:26Mycorrhiza, em có nghe nói…
03:28À, cái hệ sợi của nấm này, nó lan tỏa trong đất, hoạt động như một bộ dễ nối dài, giúp cây hấp thụ nước và khoáng, đặc biệt là lân, hiệu quả hơn rất nhiều. Nó còn giúp phân giải chất hữu cơ khó tiêu nữa. Đổi lại thì cây cũng cấp đường cho nấm.
03:44Một sự hợp tác hiệu quả. Điều này chắc hẳn nhấn mạnh tầm quan trọng của đất tơi sốt, nhiều hữu cơ.
03:49Chính xác. Đất tốt thì nấm cộng sinh phát triển tốt, cây cũng được lợi.
03:54Thế còn khí khổng trên lá thì sao? Vai trò của nó có phải chỉ là để thoát hơi nước không ạ?
03:59Không chỉ vậy. Khí khổng đúng là nơ thoát hơi nước chính, tạo ra cái lực hút để kéo dòng nước từ rễ lên ngọn, nhưng đồng thời nó cũng là cửa ngõ để CO2 từ không khí đi vào bên trong lá, phục vụ cho quá trình quang hợp.
04:12À, vừa thoát hơi nước, vừa lấy CO2.
04:15Đúng thế. Và cái việc đóng hay mở khí khổng này được điều tiết cực kỳ tinh vi. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố lắm, ánh sáng này, lượng nước trong cây này, rồi các tín hiệu hormone từ rễ gửi lên như là acid abscissic, ABA, rồi tín hiệu canxi, K2+, các peptide tín hiệu như CLE, thậm chí cả các loại oxy phản ứng, ROS nữa.
04:36Nghe phức tạp quá. Có vẻ như là có một sự trao đổi thông tin liên tục giữa phần rễ bên dưới và phần thân lá bên trên.
04:43Chính xác. Đó là một mối quan hệ hai chiều, phối hợp vô cùng chặt chẽ. Rễ thì hút nước khoáng và sản xuất hormone cytokinin gửi lên trên, kích thích trồi lá phát triển. Ngược lại, lá quang hợp tạo ra đường, ví dụ sucrose và hormone auxin gửi xuống, nuôi dưỡng và kích thích dễ phát triển.
05:00Kiểu như trên bảo dưới nghe, dưới bảo trên cũng phải đáp lời.
05:04Có thể nói nôm na là vậy. Cái sự liên lạc này diễn ra qua hệ thống mạch dẫn, mạch gỗ, mạch dây, thông qua cả tín hiệu hóa học như hormone peptide, thậm chí cả các phân tử RNA nhỏ lẫn tín hiệu vật lý như át suất thủy lực. Sự giao tiếp này đặc biệt quan trọng khi cây đối mặt với stress môi trường.
05:20Stress như là hạn hán hay là mặn?
05:23Đúng rồi. Hạn, mặn, nhiệt độ cao. Khi đó, các tín hiệu cảnh báo sẽ được truyền đi giữa các cơ quan. Ví dụ, tín hiệu từ dễ như ABA hay peptide CLE có thể báo lên lá để đóng bất khí khổng lại, giảm mất nước. Ngược lại, tín hiệu từ trồi như đường sucrose hay yếu tố phiên mã HI5 cũng có thể điều chỉnh sự phát triển của hệ dễ để tìm kiếm nước hiệu quả hơn.
05:48Rất thú vị. Vậy, rõ ràng là môi trường bên ngoài có tác động rất lớn. Ví dụ như độ ẩm đất và độ pH thì ảnh hưởng cụ thể thế nào ạ?
05:56Độ ẩm đất thì rõ rồi. Nó quyết định lượng nước mà dễ có thể hấp thụ. Tưới tiêu không hợp lý, hoặc là ngập úng, hoặc là khô hạn đều ảnh hưởng xấu. Còn pH đất thì nó lại ảnh hưởng đến độ hòa tan và tính hữu dụng của các chất dinh dưỡng.
06:10Tức là cùng một lượng dinh dưỡng trong đất nhưng pH không phù hợp thì cây cũng không lấy được ạ?
06:15Đúng vậy. Mỗi loại dinh dưỡng lại được hấp thụ tốt nhất ở một khoảng pH nhất định. Nhìn chung thì khoảng pH tối ưu cho đa số cây trồng là từ 5.5 đến 7.5.
06:24Đất mà chua quá, pH 5.5, thì thường khó hấp thu lân, canxi, maze, mà lại dễ bị ngộ độc nhôm, mangan. Đất kiềm quá, pH 7.5, thì lại hạn chế hấp thu sắt, mangan, kém, bò.
06:37Dạ. Thế còn độ mặn thì sao ạ? Đây là vấn đề lớn ở các vùng ven biển. Tài liệu có nói về việc lá có cơ chế xử lý muối hiệu quả hơn dễ?
06:44Vâng. Stress mặn là một thách thức lớn. Nồng độ muối cao trong đất gây ra hai vấn đề chính. Một là stress thầm thấu, làm cây khó hút nước. Hai là ngộ độc yông, do tích lũy quá nhiều yông Na+, Cl-.
06:59Điều này làm giảm hấp thu nước, dinh dưỡng, tổn thương tế bào, giảm quảng hợp. Và đúng là có bằng chứng cho thấy, ở một số loài, lá có khả năng tích lũy và thải muối vào không bào hiệu quả hơn.
07:11Cơ chế này ở lá dường như ít phụ thuộc vào tín hiệu canxi, hơn so với con đường SOS, Salt Overly Sensitive, đã được biết đến nhiều ở dễ.
07:20Đây có lẽ là một hướng nghiên cấu tiềm năng để cài tạo giống trịu mặn.
07:23Cryza hay là các vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn phân giải lân. Chúng đều góp phần quan trọng vào dinh dưỡng của cây.
07:30Và cuối cùng là phân bón, một yếu tố con người can thiệp trực tiếp.
07:34Đúng vậy, bón phân là để bổ rung dinh dưỡng cho cây, nhưng cần phải đúng cách. Nguyên các năm đúng, đúng loại, đúng liều lượng, đúng lúc, đúng đối tượng, đúng phương pháp là rất quan trọng.
07:46Bón thừa phân, nhất là phân đạm, vừa lãng phí, vừa có thể gây hại cho cây như cháy mép lá, xoăn lá, ô nhiễm môi trường.
07:54Như vậy, qua buổi trao đổi, chúng ta thấy rằng, từ vai trò của từng nguyên tố khoáng nhỏ bé, đến cơ chế hấp thụ phức tạp ở dễ với sự trợ giúp của Mycoreza,
08:03sự điều tiết tinh di của khí khổng, mạng lối giao tiếp 2 chiều giữa dễ và trồi, cùng với tác động của các yếu tố môi trường như pH, độ ẩm, độ mặn,
08:12tất cả đã tạo nên một hệ thống trao đổi vật chất vô cùng nông động và hiệu quả ở thực vật.
08:16Chính xác, việc hiểu rõ từng mắt xích, từng cơ chế trong hệ thống phức tạp này là chìa khóa để chúng ta có thể quản lý cây trồng một cách biền vững
08:23và phát triển những giống cây mới có khả năng thích ứng tốt hơn với những thách thức phía trước.
08:27Và điều này cũng mở ra một câu hỏi lớn, một hướng đi cho tương lai.
08:31Khi mà chúng ta ngày càng giải mã được vai trò của các phân tử tín hiệu như hormôn, peptide hay thậm chí là các RNA nhỏ trong việc điều phối các phản ứng của cây chức stress,
08:40liệu chúng ta có thể can thiệp hay nói cách khác là lập trình lại các mạng lới tín hiệu này không?
08:45Để từ đó tạo ra những giống cây trồng có khả năng chống chịu, phục hồi vượt trội, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng khắc nghiệt.
08:52Đó thực sự là một viễn cảnh đầy hứa hẹn.
09:00Xin chào quý vị, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu sâu hơn về một quá trình phải nói là cực kỳ cơ bản nhưng cũng vô cùng phức tạp ở thực vật.
09:09Vâng, đó là cách mà cây cối hấp thụ và vận chuyển nước cùng các chất khoáng.
09:14Đúng vậy, một hoạt động nền tảng cho sự sống, cho sinh trường, năng suất, nhất là trong bối cảnh môi trường đang thay đổi khá nhiều hiện nay.
09:21Chính xác, quá trình này rất tinh vi, hôm nay chúng ta sẽ đi vào chi tiết vai trò của từng loại khoáng, rồi thì cơ chế hấp thụ, vận chuyển chúng ra sao.
09:30Và cả những yếu tố môi trường, hay là những phản ứng của cây khi gặp điều kiện bất lợi, ví dụ như stress chẳng hạn.
09:37Đúng thế, đặc biệt là cái mối liên hệ, cái sự đối thoại giữa rễ và phần thân lá bên trên, nó thực sự là một điểm mấu chốt.
09:44Vậy mình bắt đầu từ thực đơn của cây đi, các khoáng chất thường thì chia làm đa lượng và vi lượng, phải không ạ?
09:50Vâng, khoáng đa lượng thì nó giống như vật liệu xây dựng chính, cấu tạo tế bào, protein, lipid, acid nucleic, còn vi lượng thì cần ít thôi, nhưng lại như những chỉa khóa để khởi động các phản ứng sinh hóa quan trọng.
10:03À, như chất xúc tác?
10:04Đúng vậy, lấy ví dụ như Phosphor, tức là P đấy ạ, nó không chỉ có trong DN, ATP, cung cấp năng lượng đâu, mà còn giúp dễ phát triển tốt này, rồi thì kiểm soát việc đẻ nhánh, ra hoa.
10:16Quan trọng thế cơ à?
10:17Vâng, thậm chí nó còn giúp cây chống chịu tốt hơn với hạn, dét, hay sâu bệnh, thiếu P thì lá thường nhỏ, màu xanh đậm rồi chuyển hoàng, cây lúa thì đẻ nhánh ít đi hận.
10:27Hay thật, thế còn Liu Huynh, S thì sao? Ngoài việc tạo mùi đặc trưng cho hành, tỏi…
10:33À, Liu Huynh cũng rất cần thiết, nó là thành phần của một số acid amine quan trọng, cậu tặng nên protein, vitamin, rồi nó còn tham gia vào coenzyme A nữa, một phân tử trung tâm trong cả quang hợp và hô hớp.
10:45Thiếu nó thì biểu hiện thế nào ạ?
10:47Thường là vàng lá, nhưng mà là ở lá non trước, cái này hơi khác thiếu đạm hay Phosphor một chút.
10:55Vâng, còn Nitr, N, cái này thì quá khen thuốc rồi.
10:59Đúng thế, cây hấp thụ chủ yếu dạng Ion Ammoni, NH4+, hoặc là Nitrat, NO3-. Cái NH4- thì cây dùng được nhanh hơn, nhưng mà, ờ, nếu nồng độ cao quá thì dễ gây độc.
11:13À.
11:14Còn NO3- thì an toàn hơn ở nồng độ cao, nhưng cây lại phải tốn năng lượng để chuyển hóa nó. Thậm chí, Nitr còn ảnh hưởng đến thời điểm ra hoa nữa cơ.
11:24Ra hoa cơ à? Thông qua cơ chế nào vậy?
11:27Người ta tìm thấy vai trò của một số protein điều hòa, ví dụ như FbH4 ở cây Arabidopsis, nó liên quan đến việc cảm nhận mức độ Nitr để quyết định ra hoa.
11:37Hóa ra là phức tạp vậy. Thế còn Maze, MH và Cali-K thì sao? Mg thì mình biết là nằm giữa phân tử Diệp Lục rồi.
11:45Vâng. Mg là trung tâm của Diệp Lục. Không có nó thì không quang hợp được. Còn Cali-K thì giống như người điều tiết dòng chảy vậy. Nó giúp duy trì hoạt động của mạch gỗ để vận chuyển nước, dinh dưỡng đi khắp cây.
11:57Nó còn giúp cây giữ nước và chống stress nữa.
12:00Chính xác. Cân bằng nước, vận chuyển dinh dưỡng, tăng khả năng chống chịu. Ngay cả Clor, Cl, một nguyên tố vi lượng thôi, cũng quan trọng cho phản ứng quang phân ly nước trong quang hợp và điều hòa đóng mở khí khổng.
12:12Vậy làm thế nào cây hút và vận chuyển hết những thứ này lên trên? Chắc chắn là quá dễ rồi.
12:16Hệ dễ đúng là cửa ngõ chính. Chúng hút nước và khoáng từ đất. Đôi khi chúng còn bắt tay với nấm Microrhiza như ở cây có múi chẳng hạn.
12:24À, cộng sinh với nấm dễ.
12:26Đúng rồi. Mối quan hệ này giúp tăng diện tích hấp tụ lên rất nhiều, phân giải cả chất hữu cơ khó tan nữa. Rất có lợi.
12:33Nhưng mà cái sự phối hợp giữa dễ và phần thân lá bên trên mới thực sự đáng nói, đúng không ạ?
12:38Vâng. Đó là một hệ thống liên lạc hai chiều cực kỳ tinh vi. Giống như một cuộc đối thoại liên tục vậy.
12:44Đối thoại bằng cách nào?
12:45À, qua các tín hiệu hóa học và cả vật lĩ nữa. Hormones này, ví dụ cytokinên từ dễ gửi lên báo tình hình nước, dinh dưỡng, ngược lại oxyne từ trồi lại điều khiển dễ phát triển.
12:57Không chỉ có hormones?
12:59Không chỉ vậy. Còn có các peptides, protein, tín hiệu, rồi tín hiệu thủy lực, tức là áp suất nước, ion canxi K2+, các phân tử oxy hóa hoạt động, ROS, rồi cả đường sucrose nữa.
13:11Khi gặp stress như hạn hán, tín hiệu từ dễ có thể ra lệnh cho lá đóng bất khí khổng lại.
13:16À, để giữ nước.
13:17Đúng vậy. Ngược lại, tín hiệu từ lá, như các protein liên quan đến cảm nhận ánh sáng HI5 hay ELF4, lại ảnh hưởng xuống cách dễ phát triển.
13:27Khí khổng đúng là vừa lợi vừa hại nhỉ. Phải mở để lấy CO2, nhưng mở thì lại mất nước.
13:32Chính xác. Một sự cân bằng rất mong manh, và nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi môi trường, ví dụ như độ pH đất.
13:38Vâng, pH ảnh hưởng đến tính hòa tan của dinh dưỡng.
13:42Nó quyết định xem chất nào cây có thể hấp thụ được. Phosphor thì ưa môi trường hơi acid đến trung tính khoảng 6.0-7.0, nhưng canxi, maze lại cần pH kiềm hơn một chút, 7.0-8.5. Sai pH là dù đất có chất đó, cây cũng khó mà lấy được.
13:57Độ ẩm đất thì khỏi nói rồi. Chắc chắn là quan trọng.
14:00Rô cùng quan trọng. Thiếu nước thì dễ khó phát triển, khó hút khoáng, nhưng thừa nước, uống nước cũng gây vấn đề.
14:06Còn một yếu tố stress nữa là độ mặn. Đất bị nhiễm mặn.
14:09Vâng, stress mặn là một thách thức lớn. Nồng độ muối cao làm cây khó hút nước hơn, kiểu như bị khát dù đất vẫn ẩm. Rồi thì muối cao cũng gây độc trực tiếp cho tế bào, làm giảm quang hợp.
14:20Có một điểm thú vị là lá thường chịu mặn tốt hơn dễ.
14:23Đúng vậy. Có vẻ như lá có khả năng tốt hơn trong việc cô lập muối, chữ nó vào trong không bào để giảm độc tính. Cơ chế tự vệ chính ở dễ, gọi là con đường SOS, cần tín hiệu canxi. Nhưng mà...
14:33Sao ạ?
14:34Nghiên cứu gần đây lại cho thấy là cơ chế giải độc muối ở lá có thể lại không cần cái tín hiệu canxi đó. Đây là một điểm khác biệt khá thú vị giữa dễ và lá.
14:43Những hiểu biết này chắc chắn ứng dụng nhiều trong nông nghiệp. Ví dụ như việc bón phân.
14:47Chắc chắn rồi ạ. Phải bón phân, cân đối, đúng loại, đúng liều lượng, đúng thời điểm. Thừa phân, nhất là đạm và ca ly, cũng rất nguy hiểm, có thể làm cháy lá hỏng dễ.
14:57Rồi cả kỹ tật tưới nữa.
14:59Vâng, tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa, đều là các cách để tối ưu việc cung cấp nước và dinh dưỡng hòa tan cho cây.
15:05Rõ ràng, toàn bộ quá trình trao đổi nước vào khoáng này là một mạng lưới vô cùng phức tạp, thể hiện khả năng thích ứng đáng kinh ngạc của thực vật.
15:12Hoàn toàn chính xác, đó là một sự cân bằng động, một sự phối hợp nhịp nhàng từ cấp độ phân tử lên đến toàn bộ cơ thể, phản ứng linh hoạt với mọi thay đổi của môi trường xung quanh.
15:22Vậy thì, tôi có một câu hỏi cuối cùng mang tính gợi mở một chút.
15:26Khi chúng ta ngày càng hiểu rõ hơn về các cơ chế vận chuyển này, các con đường tín hiệu phân tử như HGN, SBH4 hay là cái cơ chế chịu mặn đặc biệt ở lá mà chị vừa đề cập,
15:37liệu chúng ta có thể tiến xa hơn không? Ví dụ như sử dụng kỹ thuật di chuyển hay là các công nghệ mới như quang di chuyển học, tức là dùng ánh sáng để kiểm soát tế bào, để tạo ra những giống cây trồng được thiết kế để chống chịu tốt hơn với hạn hán, với xâm nhập mặn trong tương lai.
15:53Đó chắc chắn là một hướng đi đầy hứa hẹn. Việc hiểu biết sâu sắc về các cơ chế phân tử này mở ra tiếm năng rất lớn để chúng ta có thể cải thiện cây trồng, giúp chúng thích ứng tốt hơn với điều kiện khí hậu ngày càng khắc nghiệt và góp phần đảm đảo an ninh lương thực.
16:07Chào mừng quý vị đến với buổi thảo luận chuyên sâu hôm nay. Chúng ta sẽ cùng khám phá một quy trình, phải nói là nền tảng của sự sống thực vật, trao đổi nước và khoáng.
16:23Vâng, chào quý vị. Thực sự đây là một chủ đề cốt lõi. Nó không chỉ là chuyện sống còn của cây cây đâu.
16:30Mà còn là nền tảng cho nông nghiệp, cho cả hệ sinh thái nữa, đúng không ạ?
16:34Chính xác. Năng suất cây trồng, sức khỏe môi trường, tất cả đều phụ thuộc vào quá trình này cả.
16:40Vậy thì chúng ta bắt đầu từ gốc rẽ nhé, cơ quan hấp thụ chính.
16:44Đúng vậy, bộ rẽ, nhiệm vụ chính là hút nước và các ion khoáng hỏa tan trong đất.
16:50À, nhưng tôi đọc thấy có điểm thú vị. Ví dụ như cây có múi, hình như chúng lại thiếu lông hút.
16:56Rất đúng. Một điểm khá đặc biệt đấy. Cây có múi, ờ, chúng không có lông hút như đa số các cây khác.
17:02Vậy chúng hấp thụ thế nào?
17:03Chúng cộng sinh. Cộng sinh với nấm rẽ, gọi là Microriser. Cái mạng lưới sợi nấm này, nó kiểu như mở rộng bộ rẽ ra vậy.
17:12Tức là tăng diện tích tiếp xúc?
17:14Vâng, tăng diện tích hấp thụ lên rất nhiều lần. Mà không chỉ thế, nấm còn giúp phân giải các chất hiệu cơ khó tan trong đất, rồi thì tăng khả năng chống chịu cho cây nữa.
17:24Hay thật. Thế còn độ ẩm đất thì sao ạ? Nó ảnh hưởng đến rẽ chứ?
17:28Chắc chắn rồi. Độ ẩm là yếu tố quyết định. Đủ nước thì rẽ nó sẽ phát triển dài, ăn sâu. Còn nếu mà thiếu nước thì rẽ thường ngắn lại thưa hơn.
17:38Ok. Vậy sau khi nước và khoáng vào được rẽ rồi, vai trò của các khoáng chất này cụ thể là gì?
17:44À, dinh dưỡng khoáng thì người ta chia làm hai nhóm chính, đa lượng và vi lượng.
17:49Đa lượng chắc là cần nhiều.
17:51Đúng rồi, như đạm, lân, cali. Chúng là thành phần cấu trúc chính của tế bào, của protein, acid nucleic, những thứ cơ bản nhất. Còn vi lượng thì cần ít hơn, chủ yếu làm chất xúc tác cho các phản ứng enzyme, các quá trình trao đổi chất.
18:07Có thể nói cụ thể hơn về một vài nguyên tố không ạ? Ví dụ như lân chẳng hạn.
18:11Lân à? Rất quan trọng. Nó có trong nhân tế bào, trong DNA, RNA, rồi ATP, nguồn năng lượng của tế bào. Lân còn kích thích dễ phát triển, giúp cây đẻ nhánh, gia hòa tốt hơn, và đặc biệt là tăng khả năng chống chịu, chịu rét, chịu hạn, sâu bệnh nữa.
18:29Nếu thiếu lân thì sao?
18:31Thiếu lân thì dễ thấy lắm. Lá già thường chuyển màu, từ xanh đậm chuyển sang hơi tím hoặc vàng úa. Lúa thì đẻ nhánh ít, ngô thì có khi lá tím như màu huyết rũ ấy.
18:41Còn lưu hình S, tôi nghe nói nó tạo mùi vị đặc trưng.
18:45Vâng, lưu hình có trong một số acid amin. Nó tạo mùi đặc trưng cho hành, tỏi chẳng hạn. Cũng cần cho việc tạo dịp lục nữa. Thiếu lưu hình triệu chứng hơi giống thiếu đạm, cũng vàng lá, cây còi cọc.
18:57Có cách nào phân biệt không ạ?
18:59Có chứ. Thiếu lưu hình thì nó thường bắt đầu từ lá non, và gân lá vàng trước phía lá. Còn thiếu đạm thì thường từ lá già vàng trước.
19:07À, ra vậy. Thế còn Clor, Cl, nó có vai trò gì đặc biệt?
19:12Clor thì liên quan đến các phản ứng năng lượng, rồi vẫn chuyển cacthion như canxi, maze, cali. Và một vai trò rất thú vị là điều hòa đóng mở khí không, kiểm soát thoát hơi nước đấy.
19:23Về dạng hấp thụ niter thì sao ạ? Nitrat hay ammoni?
19:27Trong đất nông nghiệp thông thường thì cây ưu tiên hấp thụ dạng nitrat, NO3 chữ hình, mặc dù dạng ammoni NH4+, cây cũng hút được.
19:36Có lý do gì đặc biệt không ạ?
19:38À, ammoni nếu nồng độ cao quá có thể gây độc cho cây. Với lại, ở đất pH cao, đất kiểm thì ammoni dễ bị chuyển thành ammoniac bay hơi mất, gây thất thoát đạm. Nitrat thì an toàn hơn và cây hấp thụ tốt ở cả môi trường pH cao.
19:53Rồi, dễ đã hút xong nước và khoáng, giờ làm sao để đưa chúng lên tận lá, có khi cao hàng chục mét, nghe như một việc phi thường ấy nhỉ?
20:00Vâng, đó là nhờ một hệ thống vận chuyển cực kỳ hiệu quả, dòng mạch gỗ hay còn gọi là dai lâm.
20:06Mạch gỗ?
20:07Đúng thế, nước và khoáng chất di chuyển thành một cột liên tục từ dễ lên lá, lực kéo chính là do sự thoát hơi nước ở lá tạo ra.
20:14Giống như mình hút nước bằng ống hút?
20:16Chính xác, kiểu như vậy. Sự bay hơi nước qua lá tạo ra một sức căng, một lực hút kéo cột nước lên.
20:22Ca ly, ca ở đây, đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất thẩm thống, giúp mạch gỗ hoạt động hiệu quả.
20:28Và sự thoát hơi nước đó diễn ra qua khí khổng?
20:31Đúng rồi, qua các lỗi nhỏ li ti trên mềm mặt lá, gọi là khí khổng.
20:35Chúng có hai vai trò chính, một là thoát hơi nước để tạo lực hút và làm mát cho cây, hai là trao đổi khí lấy CO2 vào cho quang hợp và thải O2 ra.
20:43Việc đóng mở khí khổng này chắc là phức tạp lắm.
20:46Cực kỳ phức tạp và nhạy cảm. Nó bị điều khiển bởi rất nhiều yếu tố, ánh sáng, nồng độ CO2, độ ẩm, thậm chí cả nồng độ clor mà ta vừa nói.
20:54Đặc biệt là các tín hiệu từ dễ gửi lên khi cây bị stress.
20:57Tín hiệu stress là những gì ạ?
21:00À, ví dụ như hormone acid abscissic, viết tắt là ABA. Nó được coi là hormone báo động chính khi cây thiếu nước.
21:06Rồi các peptide tín hiệu như CLE, các phần tử oxy hóa hoạt động, ROS, yồng canxi, CA2+, tất cả đều tham gia vào việc ra lệnh cho khí khổng đóng lại.
21:16Như vậy là môi trường xung quanh tác động rất mạnh mẽ. Nhưng yếu tố chính nào mình cần lưu ý ạ?
21:21Ờ, nhiều lắm. Đầu tiên phải kể đến pH đất. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc các chất dinh dưỡng có hỏa tàn và dễ cho cây hút hay không?
21:27Ví dụ như?
21:28Ví dụ lân thì cây hút tốt nhất ở pH khoảng 6-7. Nhưng mà sắt hay mang gan thì lại cần môi trường acid hơn một chút, pH tầm 4.5-6.
21:35pH thấp quá hay cao quá đều không tốt, còn ảnh hưởng cả vi sinh vật có lợi trong đất nữa.
21:40Đất chua hay đất kiềm đều cần cải tạo?
21:42Đúng vậy. Đất chua thì thường phải bón vôi, bón lân. Đất kiềm thì có thể bổ sung lưu hình chẳng hạn, để giảm pH.
21:48Còn độ mặn thì sao? Nông độ mối cao ấy.
21:51À, độ mặn là một vấn đề lớn ở nhiều nơi. Nó gây stress thầm thấu, làm cây khó hút nước, giống như bị hạn vậy.
22:00Nó còn làm giảm quang hợp, và tệ hơn là gây ngộ độc iôn trực tiếp cho tế bào.
22:06Cây có cách nào đối phó không ạ?
22:08Có một cơ chế khá thú vị. Lá thường chịu mặn tốt hơn dễ một chút.
22:14Chúng có thể tạm thời nhốt các iôn muối độc như Na-cộng hay Cl-tr, vào trong không bào, cái khoang lớn giữa tế bào thực vật, để bảo vệ phần tế bào chất quan trọng bên ngoài.
22:25Các yếu tố khác như nhiệt độ, ánh sáng?
22:27Đương nhiên rồi. Nhiệt độ, ánh sáng, độ thoáng khí của đất, tất cả đều ảnh hưởng đến tốc độ hợp thụ nước, khoáng, tốc độ thoát hơi nước và quang hợp.
22:38À, và không thể quên vai trò của vi sinh vật đất.
22:41Vi sinh vật cố định đạp và nấm Mycorrhiza mình đã nói lúc đâu?
22:44Chính xác. Chúng là những đối tác cực kỳ quan trọng của cây trồng.
22:48Nghe qua thì thấy các bộ phận của cây phối hợp rất nhịm nhàng, đặc biệt là khi gặp điều kiện khó khăn, cái mối liên kết giữa rễ và thân lá này diễn ra thế nào ạ?
22:56Đó là một mạng lưới liên lạc 2 chiều. Rất tinh vi. Bình thường thì có sự cân bằng hormone. Rễ thì sản xuất cytokinin, một loại hormone kích thích trồi lá phát triển. Ngược lại, trồi non thì sản xuất auxin, điều hòa sự phát triển của rễ.
23:12Tôn khi bị stress?
23:13Khi bị stress, ví dụ như thiếu nước hay thiếu dinh dưỡng, cây sẽ kích hoạt hàng loạt tín hiệu. Những tín hiệu này di chuyển qua hệ mạch dẫn, mạch gỗ và mạch dây, để thông báo và điều phối phản ứng trên toàn bộ cơ thể.
23:27Ngoài hormone ABA mình vừa nói, còn tín hiệu nào nữa?
23:30À, còn có các peptide ngắn như COE, một số protein điều hòa như ELF4, mấy protein này liên quan đến phản ứng với ánh sáng và nhịp sinh học của cây. Rồi tín hiệu thủy lực, tức là sự thay đổi áp suất nước trong mạch dẫn. Cả các chất chuyển hóa như đường sucrose nữa.
23:47Có ví dụ cụ thể nào về sự phối hợp này không ạ?
23:49Có chứ. Ví dụ, tín hiệu thiếu nước hoặc peptide CLT từ rễ có thể chuyển lên lá, ra lệnh cho khí khổng đóng lại để tiết kiệm nước. Ngược lại, tín hiệu từ trồi như protein HI5 chẳng hạn, khi cây nhận nhiều ánh sáng, có thể lại ảnh hưởng xuống rễ, làm thay đổi cấu trúc rễ, để nó tìm kiếm dinh dưỡng hiệu quả hơn.
24:09Thật sự là một hệ thống phức tạp và liên kết chặt chẽ đáng kinh ngạc. Từ tế bào, đến cơ quan, đến toàn bộ cây, tất cả đều tương tác và phản ứng với môi trường.
24:19Chính xác. Và việc hiểu rõ các cơ chế này, đặc biệt là cái mạng lưới tín hiệu phức tạp khi cây bị stress, ngày càng quan trọng, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu nông nghiệp bền vững hiện nay.
24:30Vậy thì, câu hỏi đặt ra là?
24:32Câu hỏi lớn cho chúng ta, cho các nhà khoa học, nhà nông nghiệp là, làm thế nào để vận dụng những hiểu biết ngày càng chi tiết này?
24:39Làm sao để chúng ta có thể kiểu như can thiệp, tinh chỉnh các con đường tín hiệu đó một cách hiệu quả?
24:45Mục tiêu là tạo ra những giống cây trồng vứa năng suất cao mà lại vừa có sức chống chịu tốt hơn với hạn hán, với mặn, với thiếu dinh dưỡng, những thách thức ngày càng lớn của nông nghiệp hiện đại.
24:54Đó là một hướng đi đầy hứa hạn.
25:02Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau đi sâu vào một chủ đề rất cốt lõi của sinh lý thực vật, dinh dưỡng, nitrogen.
25:11Chúng ta sẽ dựa trên các tài liệu giáo trình, chuyên khảo để khám phá vai trò này, rồi nguồn cung cấp, và các con đường chuyển hóa của nó.
25:20Đây là một nguyên tố đa lượng cực kỳ thiết yếu, và chúng ta sẽ tập trung vào các khía cạnh ở chuyên sâu hơn cho giới chuyên môn.
25:28Được rồi, mình bắt đầu phân tích nhé.
25:30Vâng, chắc chắn rồi. Nitrogen không chỉ quan trọng đâu, mà nó thường xuyên là yếu cố khoáng, phải nói là giới hạn hàng đầu cho năng suất cây trồng ở rất nhiều nơi.
25:39Chính vì thế mà việc tìm hiểu kỹ các cơ chế sinh lý, đôi khi rất tinh vi, mà cây dùng để lấy và sử dụng N là rất cần thiết.
25:46Bắt đầu từ những cái cơ bản nhất đi ạ.
25:48Vai trò của N trong cấu trúc cây là gì? Chúng ta biết nó chắc chắn là thành phần của protein, cùng với lưu hình nữa.
25:55Đúng rồi.
25:56Rồi, Acid Nucleic, mang thông tin di chuyển thì có N cùng với Phosphor.
26:01Ừ.
26:02Nó còn có trong diệp lục nữa, cái chất quan trọng cho quang hợp ấy, cùng với Mage.
26:07Chính xác.
26:08Thậm chí là cả hormôn điều hòa sinh trưởng như Oxin, Cytokinin cũng cần nó.
26:12Hoàn toàn chính xác. Cái điểm hấp dẫn ở đây, theo tôi, là vai trò kép và sự có mặt ở gần như khắp nơi của Nitrogen.
26:19Về cấu trúc nhé, thì nó tạo ra các Acidamin, mà Acidamin thì là viên gạch xây nên vô số loại protein, đình hình tế bào, và quan trọng là Enzyme xúc tác cho gần như mọi phản ứng sống.
26:29Vâng, vai trò Enzyme là rất rõ.
26:32Còn về điều hòa, mặc dù mình hay nhấn mạnh vi lượng trong việc hoạt hóa Enzyme, nhưng mà chính Nitrogen lại là thành phần cấu tạo nên các phân từ Enzyme và cả hormôn đó.
26:41À, còn một điểm nữa cũng đáng nói là vai trò gián thiếp của Enner trong việc giúp cây chống chịu tốt hơn, thông qua việc duy trì một bộ máy cho lưỡi chất nói chung là khỏe mạnh.
26:49Vậy cây lấy nguồn Nitrogen quý giá này từ đâu ạ? Chủ yếu là từ đất, qua dễ, đúng không ạ?
26:55Vâng, đúng là nguồn chính từ đất, qua dễ, nhưng mà cái quá trình này nó không đơn giản đâu.
27:00Nitrogen trong đất thì có nhiều dạng lắm, nhưng cây chủ yếu hấp thụ dạng ion vô cơ thôi, tức là Nitrate, nấu ba trừ, và Ammoni, n hàn 4+, hòa tan trong nước.
27:11À, ra là dạng ion hòa tan.
27:13Đúng vậy, và phải nhấn mạnh vai trò trung tâm của hệ vi sinh vật đất, chúng nó giúp chuyển hóa n hữu cơ, n từ không khí, thành mấy cái dạng mà cây ăn được.
27:22Tài liệu có nói đấy, việc bổ sung mấy loại như Trichodoma, Bacillus, xạ khuẩn, không chỉ để phân hủy hữu cơ đâu, mà còn cố định di tơ, bảo vệ cây nữa. Quan trọng lắm.
27:33Đúng là một mối quan hệ cộng sinh phức tạp.
27:35Vâng, còn việc phun qua lá thì, ờ, cũng có thể, nhưng thường hiệu quả cao nhất là với vi lượng hoặc chất điều hòa sinh trưởng liều thất thôi, chứ đáp ứng nhu cầu N lớn của cây thì hơi khó.
27:46Thế sau khi được rẽ hấp thụ vào rồi, chuyện gì sẽ ra tiếp theo? Đặc biệt là với dạng Ammoni NH4+, tôi nghe nói là nó tích lũy nhiều thì có thể gây độc.
27:56À, đó chính là điểm mấu chốt đấy ạ.
27:58Ion Ammoni NH4+, đúng là độc cho tế bào nếu nồng độ cao. Nó làm thay đổi pH do ảnh hưởng vận chuyển qua màng, đủ thứ phiền phức.
28:07Cho nên là, thực vật nó tiến hóa những cơ chế, phải nói là, cực kỳ hiệu quả để đồng hóa rất nhanh cái NH4+, tức là gắn nó vào hợp chất hữu cơ cho an toàn.
28:16Đồng hóa nhanh chóng?
28:17Đúng vậy. Có 3 con đường chính mà người ta xác định rõ ràng.
28:20Thứ nhất là amin hóa khử trực tiếp taxetoacid. Cái này là phổ biến và quan trọng nhất. Ví dụ kinh điển là acid alpha-cetoglutaric.
28:28Một sản phẩm của hô hấp ý, nó kết hợp thẳng với NH3 từ NH4+, tạo ra acid glutamic.
28:34À, gắn trực tiếp vào sản phẩm hô hấp.
28:36Đúng thế. Con đường thứ 2 là hình thành amide, tức là acid amine ví dụ như acid glutamic vừa tạo ra, nó nhận thêm một nhóm NH3 nữa,
28:46tốn thêm năng lượng ATP để thành amide tương ứng như là glutamine.
28:50Đây là cách rất hiệu quả để vừa khử độc, vừa giữ chữ và vẫn chuyển N đi khắp cây.
28:55Vừa giải độc, vừa giữ chữ, vẫn chuyển. Rất tiện.
28:58Chuyển ạ. Và con đường thứ 3 là chuyển vị amine, tức là cái nhóm amine trừ NH2 từ acid glutamic hoặc glutamine,
29:07nó được chuyển cho các khung carbon khác, các cetoacid khác để tạo ra hàng loạt acid amine mới, đáp ứng nhu cầu tổng hợp protein rất đa dạng của cây.
29:16Như vậy là cả một loạt phản ứng khá phức tạp, cần enzyme đặc hiệu, lại còn tối cả năng lượng ATP nữa.
29:22Việc hiểu rõ các con đường này nó có ý nghĩa thực tế thế nào cho nghiên cứu và ứng dụng nông nghiệp ạ?
29:27Ừ, hiểu sâu sắc những cơ chế này là nền tảng. Nó cực kỳ quan trọng.
29:31Trong nông nghiệp nhé, nó không chỉ giúp mình tính toán lượng phân bón sao cho hợp lý.
29:35Giảm lãng phí đúng không ạ?
29:36Chính xác, mà còn mở ra hướng tối ưu hóa cả thời điểm bón, rồi dạng phân bón nào là tốt nhất cho cây, tùy giai đoạn, tùy đầu kiện.
29:44Quan trọng hơn nữa là giúp giảm thiểu cái lượng N dư thừa nó thất thoát ra môi trường, cái này gây ô nhiễm nước, rồi phát thải khí nhà kính.
29:51Vâng, vấn đề môi trường rất lớn.
29:53Đúng vậy, nên đây là yếu tố then chốt cho một nền nông nghiệp bền vững hơn.
29:58Từ cấu trúc phân tử đến các phản ứng sinh hóa rất phức tạp, nitrogen đúng là trung tâm của sự sống thực vật.
30:03Quá trình hấp thụ và đặc biệt là các con đường đồng hóa, giải độc ammonia trong tế bảo cho thấy sự tinh vi, phải nói là đáng kinh ngại của tự nhiên.
30:11Hoàn bản đồng ý. Những cơ chế này nó phản ánh sự tối ưu hóa trong việc sử dụng một nguồn tài nguyên thiết yếu, nhưng mà đôi khi lại khó lấy hoặc là có nguy cơ gây độc.
30:21Việc mình giải mã được chúng không chỉ làm sáng tỏ sinh lý thực vật, mà còn cung cấp những công cụ, có thể là tiềm năng, cho tương lai.
30:27Điều này chắc chắn đặt ra một câu hỏi lớn cho các nhà khoa học chúng ta.
30:31Làm thế nào mình có thể khai thác những hiểu biết này để nâng cao hiệu quả sử dụng nitr của cây trồng một cách bền vững hơn nữa?
30:39Liệu có thể tác động vào gen không? Hay là tăng cường cộng sinh với vi sinh vật đất?
30:43Hay là phát triển các hệ thống canh tác chính xác hơn để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay?
30:50Vâng.
30:51Đây thực sự là những thách thức, nhưng cũng là cơ hội rất lớn đang chờ ở phía trước.
31:01Chào mừng quý vị đã đến với bội thảo luận chuyên sâu của chúng ta hôm nay.
31:04Chủ đề sẽ là về trao đổi nước và dinh dưỡng khoáng ở thực vật, một quá trình phải nói là nền tảng cho sự sống.
31:11Vâng, rất quan trọng, và cũng khá phức tạp, với nhiều giai đoạn, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố nữa.
31:18Hôm nay chúng ta sẽ cố gắng làm rõ hơn các cơ chế và nhân tố điều hòa chính dựa trên các nghiên cứu khoa học.
31:24Tuyệt vời. Vậy bắt đầu với nước đi ạ.
31:27Dễ cây hút nước từ đất như thế nào nhỉ? Có vẻ như có nhiều cách.
31:31À, đúng thế ạ. Có hai con đường chính ở dễ. Một là con đường gian bào, tức là nước đi len lỏi giữa các tế đảo.
31:39À.
31:40Hai là con đường tế bảo chất, nước đi xuyên qua bên trong tế bảo chất luôn, nhưng mà mấu chốt là ở lớp nội bì.
31:46Lớp nội bì? Có gì đặc biệt ạ?
31:48Ở đó có cái gọi là dikesperi. Nó không thấm nước nên nó trận cái dòng gian bào lại.
31:53À.
31:54Nó buộc nước và cả yêu nữa phải đi vào bên trong tế bảo nội bì, giống như một trạm kiểm soát ấy ạ.
31:59Dạ vậy. Một cơ chế chọn lọc rất là tinh vì. Thế còn động lực nào hút nước vào? Đâu là cái lực chính?
32:06À. Động lực chính là sự tranh lệch về thế nước. Nói đơn giản là bên trong tế bảo dệ nó khát nước hơn so với dung dịch đất.
32:12Thế nước? Nó phụ thuộc vào cái gì ạ?
32:14Chủ yếu là nồng độ chất tan và áp suất bên trong tế bảo. Ngoài ra, các chất keo trong tế bảo cũng có khả năng hút nước, gọi là hút trương.
32:22Rồi. Nước vào được dễ rồi. Làm sao nó lên được tới ngọn cây cao mấy chục mét? Nghe khá là khó tin.
32:29Vâng. Đó là một thách thức đấy ạ. Nước di chuyển trong các ống dẫn gọi là mạch gỗ hay dai lèm. Hệ thống này nó liên tục từ rễ lên lá.
32:37Vậy lực đẩy từ rễ có đủ mạnh không?
32:39Thực ra thì lực đẩy từ rễ, áp suất rễ có tồn tại, nhưng mà nó rất nhỏ thôi, không đáng kể ở cây cao. Động lực chính là lực kéo từ phía trên.
32:47Lực kéo từ lá?
32:48Chính xác. Do quá trình thoát hơi nước ở lá, nó tạo ra một sức hút cực kỳ lớn kéo cả cột nước đi lên, cộng với lực liên kết giữa các phân tử nước với nhau và với thành mạch nữa.
33:00Hay thật. Vậy là thoát hơi nước đóng vai trò như cái máy bơm. Quá trình này được điều chỉnh không ạ, hay cứ thoát liên tục?
33:07À, không. Nó được điều chỉnh rất chặt chẽ. Phần lớn nước thoát qua các lỗ nỏ ly ti, gọi là khí khổng.
33:13Khí khổng?
33:14Vâng, chỉ một phần nhỏ thôi là thoát qua bề mặt lá, qua lớp cutin. Cái việc đóng hay mở khí khổng này là do tế bào bảo vệ quyết định.
33:22Tế bào bảo vệ?
33:23Đúng rồi. Hai tế bào hình hạt động bao quanh lỗ khí. Khi chúng non nước, trương lên, thì khí khổng mở. Khi mất nước, xẹp xuống, thì khí khổng đóng lại.
33:32Và cái gì làm chúng trương lên hay xẹp xuống?
33:35Nhiều yếu tố lắm. Quan trọng nhất là hàm lượng nước trong cây này. Rồi nồng độ ion cali K plus trong tế bào bảo vệ nữa. Và đặc biệt là vai trò của một loại học môn.
33:45Học môn ạ?
33:46Vâng. Acid abscissic, gọi tắt là ABA. Đây là học môn stress. Khi cây bị thiếu nước, ABA tăng lên, nó sẽ nhanh chóng ra tín hiệu làm khí khổng đóng lại để giữ nước.
33:57Rất là thú vị. Chuyển sang dinh dựng khoáng một chút. Việc hút khoáng có giống hút nước không ạ?
34:02Có điểm giống và có điểm khác. Khoáng tồn tại dưới dạng ion. Một số ion thì có thể đi vào rễ một cách thụ động, nếu nồng độ bên ngoài đất cao hơn.
34:10Tức là đi theo chiều nồng độ.
34:11Đúng vậy. Nhưng thường thì cây lại cần tích lụy khoáng với nồng độ cao hơn nhiều so với trong đất. Lúc này thì...
34:17Thì phải chu động.
34:18Chính xác. Phải dùng năng lượng. Cây phải bơm các ion này vào, ngược chiều gradient nồng độ. Quá trình này cần ATP từ hô hấp của rễ.
34:26Và khoáng chất thì ở. Vai trò của chúng thì vô cùng đa dạng đúng không ạ?
34:30Cực kỳ đa dạng và thiết yếu. Chúng tham gia cấu tạo tế bào, cấu tạo các phân tử sinh học quan trọng như là protein, acid nucleic, diệp lục. Ví dụ như niter, phosphor, maze.
34:42Còn vai trò điều hòa thì sao ạ?
34:44Chúng còn hoạt hóa rất nhiều enzyme, điều hòa các quá trình trao đổi chất, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng ý ạ. Rồi còn giúp cây chống chịu tốt lơn nữa.
34:54Sau khi vào rễ, khoáng đi đâu tiếp ạ?
34:56Phần lớn là đi theo dòng nước trong mạch gỗ lên các bộ phận phía trên. Một số thì có thể được vận chuyển lại trong mạch dây. À, riêng niter thì sau khi hấp thụ phải được đồng hóa nhanh chóng thành acid amine để tránh độc.
35:09Rõ ràng là một hệ thống phức tạp. Chắc chắn là nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng đến nó.
35:14Vâng, rất nhiều. Như là độ ẩm đát này, rồi ánh sáng cứng độ, quang phổ ảnh hưởng trực tiếp quang hợp và thoát hơi nước.
35:20Nhiệt độ nữa?
35:21Nhiệt độ thì ảnh hưởng tốc độ enzyme, tính lỏng của màng tía đào. Rồi nồng độ CO2, O2 cho quang hợp, hô hấp. Nồng độ ion trong đất cũng quan trọng.
35:30Thế còn yếu tố bên trong cây thì sao? Đặc điểm của chính cái cây đó?
35:34À, yếu tố nội tại cũng rất quan trọng. Ví dụ như là cấu trúc của bộ rễ này, đặc điểm của lá, diện tích, số lượng khí khổng, lớp cutin dày hay mỏng.
35:43Rồi các kiểu quang hợp khác nhau như C3, C4, CAM.
35:47Đúng rồi, nó liên quan đến hiệu quả sử dụng nước và CO2 khác nhau. Và một yếu tố không thể không nhắc tới là hệ thống điều hòa bằng hormôn thực vật, các phyto-hormôn.
35:56Lại là hormôn?
35:57Vâng, một mạng lưới điều hòa cực kỳ tình vi, nào là auxin, gibirelin, cytokinin, rồi ABA, ethylene.
36:05Chúng phối hợp với nhau để điều chỉnh gần như mọi quá trình sinh trưởng, phát triển, gia hoa, chín quả, ngủ nghỉ, phản ứng stress.
36:12Ví dụ như ABA lúc nãy là giúp đóng khí khổng khi hạn.
36:15Vâng, hay như là sự cân bằng giữa auxin và ABA cộng với ethylene chẳng hạn, nó lại quyết định việc dụng lá, dụng quả.
36:22Thực sự là một bức tranh phức đạp và liên kết chặt chẽ. Vậy thì, việc hiểu rõ các cơ chế này có ý nghĩa thực tiễn như thế nào đối với giới chuyên môn chúng ta?
36:30Ý nghĩa rất lớn ạ. Nắm vững được cơ chế giúp chúng ta chọn tạo được giống cây trồng chống chịu tốt hơn với hạn, mặn, nhiệt độ cao, những thứ ngày càng nghiêm trọng do biến đổi khí hộng.
36:40Đồng thời tối ưu hóa canh tác?
36:42Vâng, nó là cơ sở để xây dựng các biện pháp canh tác bền vững hơn, ví dụ như là tưới tiêu thế nào cho hợp lý, bón phân ra sao, có nên dùng chất điều hòa sinh trưởng hay không và dùng như thế nào.
36:52Điều này làm tôi nảy ra một suy nghĩ cuối cùng. Liệu rằng trong tương lai, hmm, chúng ta có thể khai thác sâu hơn mối quan hệ cộng sinh giữa cây trồng và vi sinh vật đất không, để cây có thể tự lấy dinh dưỡng tốt hơn, giảm bớt sự phụ thuộc vào phân bón chẳng hạn?
37:07Đó là một hướng nghiên cứu rất tiềm năng và đang được quan tâm nhiều. Khai thác hệ vi sinh vật đất để tăng cường dinh dưỡng cho cây một cách tự nhiên chắc chắn là một mục tiêu quan trọng cho nông nghiệp bền vững.
37:22Xin chào mừng quý vị đến với buổi thảo luận chuyên sâu hôm nay. Chúng ta sẽ cùng khám phá cách mà thực vật quản lý các hệ thống nước và dinh dưỡng bên trong chúng.
37:30Vâng.
37:31Những cơ chế này thì nó là nền tảng cho sự sống, cho năng suất cây trồng. Và quan trọng là nó mở ra vô số ứng dụng thực tiến.
37:40Đúng vậy ạ. Từ nông nghiệp cho tới công nghệ sinh học.
37:43Chính xác. Một chủ đề mà giấy chuyên môn sinh học chúng ta rất quan tâm. Hôm nay, dựa trên các tài liệu chuyên sâu, chúng ta sẽ đi vào chi tiết nhé. Bắt đầu từ gốc rễ đi.
37:52Dạ vâng. Thì ở rễ, nước và khoáng có thể đi vào theo hai con đường chính. Một là đi giữa các tế bào, con đường gian bào ấy.
38:00À.
38:01Nhưng mà đến lớp nội bì thì sẽ bị chặn lại. Do có một cái vòng đai, gọi là đai caspari, nó không thấm nước.
38:07Giống như một trạm kiểm soát vậy.
38:09Vâng, đúng rồi. Nó buộc mọi thứ phải đi xuyên qua tế bào chất của tế bào nội bì. Thì đấy là con đường thứ hai đi qua tế bào chất ngay từ ngoài vào hoặc là bị buộc phải đi qua ở lớp nội bì.
38:18Tức là lớp nội bì với cái đai caspari này là chút chặn cuối cùng để chọn lọc, đúng không?
38:23Chính xác ạ. Nó quyết định cái gì được vào mạch gỗ, cái gì không.
38:26Thế còn việc nước đi lên cao, ngược chiều trọng lực, làm sao mà nó lên được tận ngọn cây?
38:30À, cái này thì thú vị này. Động lực chính không phải là áp suất dễ đẩy từ dưới lên đâu, cái đó yếu lắm.
38:36Ồ thế ạ? Tôi cứ nghĩ là nó đẩy từ dưới.
38:38Dạ không, chủ yếu là do lực kéo. Lực kéo từ quá trình thoát hơi nước ở lá. Nó giống như mình hút nước bằng ống hút ấy.
38:45À, ra thế.
38:46Lá hút nước lên.
38:47Vâng.
38:48Lá thoát hơi nước tạo ra một sức căng, rồi nhờ nước có tính dính kết với nhau và bám vào thành mạch gỗ nữa,
38:54nên là cả cột nước được kéo lên một cách liên tục.
38:56Một cơ chế vật lý rất hay. Và ở cấp độ tế bào thì nó vẫn là câu chuyện về thế nước, đúng không?
39:02Nước chảy từ nơi thế năng cao đến nơi thấp hơn.
39:04Chuẩn rồi ạ. Luôn theo chiều gradient thế nước, qua mảng sinh chất của tính thấm chọn lọc.
39:09Bên cạnh mạch gỗ thì còn có mạch ly bê. Hệ thống này vận chuyển cái gì?
39:13Mạch ly bê thì lại vận chuyển các chất đồng hóa. Chủ yếu là đường Saccharose, sản phẩm quăng hợp từ lá.
39:19Rồi cả acetamin, hormone, một số yêu khoáng nữa.
39:23Đi từ đâu đến đâu?
39:24Từ nơi sản xuất, gọi là nguồn, source, thường là lá, đến nơi cần sử dụng hoặc giữ chữ, gọi là bể chứa, sink, ví dụ như dễ, quả, hạt.
39:33Và quá trình này có cần năng lượng không?
39:35Có chứ ạ. Quá trình vận chuyển trong mạch ly bê là một quá trình chủ động.
39:39Nó cần năng lượng ATP, mà năng lượng này lại do các tế bào kèm bên cạnh cung cấp.
39:44Rồi, quay lại chuyện thoát hơi nước. Nó kéo nước lên nhưng cũng làm cây mất nước. Làm sao cây cân bản được, nhất là khi khô hạn?
39:53Vâng, đó đúng là một sự đánh đổi. Cây cần mở khí khổng để lấy CO2 quăng hợp nhưng mở ra thì lại mất nước.
39:59Vậy giải pháp là gì?
40:00Chiều khoản là mở chính các lỗ khí khổng ấy. Chúng có thể đóng mở rất linh hoạt do sự thay đổi chương nước của hai tế bào bảo vệ hình hạt động bao quanh lỗ khí.
40:08À, tế bào đó nó nước thì nó cong ra, mở lỗ khí, mất nước thì xẹp lại, đóng lỗ khí?
40:14Dạ đúng. Và việc đóng mở này lại chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Ánh sáng này, nồng độ CO2 trong lá này, và đặc biệt là một loại hormôn thực vật, acid abscisic, viết tắt là ABA.
40:25ABA? Hormôn chống stress?
40:27Vâng, nó được tạo ra nhiều khi cây thiếu nước và tín hiệu của nó làm khí khổng đóng lại để giữ nước. Có những cây thích nghi rất hay như cây mọng nước ở sa mạc nhóm cam ấy.
40:36À, cây cam. Chúng mở khí khổng ban đêm?
40:39Đúng rồi. Ban đêm mát hơn, đỡ mất nước, chúng mở khí khổng lấy CO2 giữ chữ dưới dạng acid hiệu cơ. Ban ngày, nắng nóng, thì lóng chặt khí khổng lại, rồi mới dùng CO2 giữ chữ đó để quang hợp. Rất là khôn nguen.
40:51Thật thú vị. Thế còn rinh giữa khoáng, vai trò cụ thể của chúng là gì ngoài việc xây dựng cấu trúc?
40:57Ờ, vai trò của khoáng rất đa dạng. Ngoài cấu trúc như niter, phosphor, lưu hình, maze, thì chúng còn tham gia điều hòa hoạt động trao đổi chất, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng ấy ạ.
41:07Chúng làm gì? Hoạt hóa enzyme à?
41:10Chính xác. Rất nhiều enzyme cần các ion kim loại vi lượng làm co-factor để hoạt động. Khoáng còn giúp tăng tính chống chịu của cây nữa. Ví dụ nhá, phosphor, P, rất quan trọng cho sự hình thành nốt sần ở cây họ đậu giúp cố định đạm. Hay là cali, K, thì giúp cây tăng khả năng chịu lạnh, chịu hạn.
41:28Hiểu rõ cơ chế rồi. Vậy thì các ứng dụng thực tế thì sao? Trong nông nghiệp, trong công nghệ sinh học, chúng ta đã lợi dụng những hiệu biết này như thế nào?
41:36Ồ, rất nhiều ạ. Ví dụ đơn giản nhất là tưới tiêu. Bây giờ người ta có thể tưới chính xác hơn nhiều, không chỉ dựa vào độ ẩm lất đâu.
41:43Mà dựa vào cái gì?
41:44Dựa vào chính chỉ tiêu sinh lý của cây, đo thế nước của lá, hoặc là theo dõi độ mở khí khổng để biết chính xác khi nào cây khát và cần tưới bao nhiêu là đủ. Tránh lãng phí nước mà vẫn đảm bảo cây đủ nước.
41:56Hay đấy. Còn bón phân?
41:58Bón phân cũng vậy. Phải hiệu quả. Tức là đúng loại cây cần, đúng tỷ lệ và quan trọng là đúng thời điểm. Dựa vào phân tích đất, phân tích lá và nhu cầu sinh lý ở từng giai đoạn của cây.
42:08Có cả phun phân qua lá nữa nhỉ?
42:10Vâng, đặc biệt hiệu quả với các nguyên tố vi lượng hoặc khi cần bổ sung nhanh chất điều hòa sinh trường. Cây hấp thủ trực tiếp qua lá rất nhanh. Rồi các kỹ thuật canh tác tiên tiến như thủy canh, khí canh. Thực chất là tối yêu hóa việc cung cấp nước và dinh dưỡng cho dễ cây đấy ạ.
42:24Ngoài ra còn có các chất điều hòa sinh trường thực vật, phytohormone. Vai trò của chúng trong ứng dụng có vẻ rất lớn.
42:30Cực kỳ lớn. Chúng ta dùng oxyne để kích thích da dễ khi dâm cành, chết cành. Dùng gibberellin GA để làm tăng sinh khối rau ăn lá, tăng chiều cao cây mía hay phá trạng thái mù của hạt, củ khoai tây.
42:44Còn sitokinin thì sao?
42:46Sitokinin thì ứng dụng nhiều trong nuôi cấy mô tế bào, giúp tế bào phân chia. Nó cũng giúp làm chậm quá trình hóa già của rau quả sau thu hoạch.
42:54Ethylene thì liên quan đến quả chín.
42:56Vâng. Ethylene thúc đẩy quá trình chín của quả. Người ta dùng nó để làm quả chín nồng loạt, hoặc là xử lý cho cây dứa ra hoa trái vụ. Ngược loại, ABA thì liên quan đến sự ngủ nghỉ. Và như đã nói, nó giúp cây chống triệu khô hạn qua việc đóng khí khổng.
43:12Tức là mỗi loại có một vai trò riêng.
43:14Đúng vậy. Và không chỉ riêng lẻ đâu, mà sự cân bằm giữa các hormone này mới quyết định nhiều quá trình. Ví dụ như sự dụng lá, dụng hoa, dụng quả là do sự thay đổi cân bằng giữa oxyne với ABA và ethylene.
43:27Rất phực tạp. Thế còn công nghệ sinh học và chọn giống thì sao?
43:30À, công nghệ sinh học thực vật cũng dựa rất nhiều vào hiểu biết này. Ví dụ như nuôi cấy mô tế bào. Để thành công thì phải tạo được môi trường dinh dưỡng và bổ sung hormone đúng loại, đúng nầu độ cho từng loại tế bào, từng giai đoạn.
43:42Còn trong chọn giống?
43:43Trong chọn giống, việc hiểu rõ cơ chế sinh lý giúp cây chống chịu với các điều kiện bất lợi như hạn, mặn, lệnh hay chống đổ là cực kỳ quan trọng.
43:51Để làm gì?
43:52Để chúng ta có thể chọn lọc hoặc tạo ra những giống mới có khả năng chống chịu tốt hơn. Và cũng có thể dùng chính các chỉ tiêu sinh lý, ví dụ khả năng điều chỉnh thẩm thấu khi bị hạn, để làm cơ sở sàng lọc giống nhanh hơn, hiệu quả hơn.
44:04Nghe có vẻ như hiểu biết về sinh lý thực vật mở ra rất nhiều hướng ứng dụng.
44:08Vâng. Còn nhiều nữa, ngay cả việc bảo quản nông sản sau thu hoạch, làm sao để giảm hô hấp, giữ được lâu, hay là việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật sao cho hiệu quả, thì cũng cần biết thuốc đó được vận chuyển trong cây theo con đường nào, mạch gỗ hay mạch ly bê.
44:24Như vậy, có thể thấy là toàn bộ cái hệ thống trao đổi nước vào khoáng này, nó là một mạng lưới cực kỳ phức tạp, liên kết chặt chẽ từ rễ lên lá và ngược lại.
44:33Chính xác ạ. Mọi quá trình, từ hấp thụ ở rễ, vận chuyển trong thân, đến thoát hơi nước ở lá, rồi hấp thụ khoáng, tất cả đều liên quan mật thiết và quyết định đến năng suất, chất lượng cũng như khả năng thích ứng của cây trồng.
44:47Và việc hiểu rõ, vận dụng những kiến thức sinh lý này.
44:50Vâng. Chính là chìa khóa cho một nền nông nghiệp hiệu quả, bền vững hơn và cả những tiến bộ trong công nghệ sinh học thực vật nữa.
44:57Rất cảm ơn những chia sẻ chi tiết vừa rồi. Vậy tôi muốn kết thúc bằng một câu hỏi mở, một ý tưởng để chúng ta cùng suy ngẫm.
45:04Liệu trong tương lai chúng ta có thể tiến xa hơn không? Không chỉ dừng ở việc lợi dụng các cơ chế sẵn có, mà có thể thiết kế lại hệ thống trao đổi nước vào khoáng của cây trồng để chúng thích ứng tốt hơn nữa, với biến tổi khí hậu, với áp lực đảm bảo lương thực toàn cầu ngày kháng tăng không?