Tại các phòng thí nghiệm ở Nhật Bản và Philippines, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiệu ứng bất ngờ: hai gen lúa đột biến kết hợp với nhau tạo ra hệ thống rễ có khả năng thăm dò đất tốt hơn mà không đòi hỏi cây phải tốn thêm dự trữ carbon. Khám phá này, được công bố vào ngày 23 tháng 7 năm 2026 trên tạp chí Frontiers in Plant Science, đặt ra câu hỏi về quan niệm thông thường rằng bộ rễ khỏe mạnh luôn tốn kém chi phí cho cây.
Lúa là cây lương thực chính cho hàng tỷ người, đặc biệt ở những vùng nguồn cung cấp nước không ổn định. Ở đây, rễ đóng vai trò quyết định: chúng hút nước và chất dinh dưỡng khi mưa đến không đều. Rễ lúa thông thường bao gồm các rễ chính và các rễ nhánh loại L – dày hơn và có khả năng phân nhánh sâu hơn, và loại S – mỏng và ngắn. Các nhà nghiên cứu đã xác định được giống đột biến teg1, có rễ chính ngắn hơn nhưng lại có nhiều rễ nhánh loại L dài hơn so với cây thông thường.
Để tăng cường hiệu quả, các nhà khoa học đã lai tạo teg1 với giống đột biến our1 đã biết, giống này tự nó làm kéo dài rễ. Ở giống đột biến kép teg1 our1, rễ chính vẫn bị rút ngắn, nhưng các rễ nhánh loại L lại phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, tổng chiều dài của hệ thống rễ không tăng so với loại hoang dã. Phân tích bằng carbon-14 phóng xạ cho thấy carbon mới hình thành chủ yếu được chuyển đến các rễ nhánh loại L đang phát triển, thay vì phân bổ đều.
Điểm quan trọng: tỷ lệ khối lượng rễ so với khối lượng phần thân trên của giống đột biến kép vẫn giữ nguyên như lúa thông thường. Cây không tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn cho phần dưới mặt đất, mà chỉ đơn giản là phân bổ lại chúng trong hệ thống rễ. Nghiên cứu mô học xác nhận rằng teg1 có hoạt động của mô phân sinh và sự kéo dài tế bào ở rễ chính bị giảm, điều này dường như giải phóng carbon cho các chồi bên.
Sự phân bổ lại này gợi nhớ đến câu ngạn ngữ cũ: “Không phải dài, mà là khéo léo”. Thay vì phát triển rễ chính dài có thể bị cản trở bởi lớp đất nén chặt, cây lại đầu tư vào một mạng lưới rễ nhánh dày đặc có khả năng khai thác nhanh các tầng đất mặt. Trong điều kiện hạn hán ngắn hạn, điều này mang lại lợi thế: nước từ các lớp bề mặt trở nên dễ tiếp cận hơn mà không cần tăng tổng chi phí.
Kết quả thu được trên cây trồng trong phòng thí nghiệm và cần được kiểm chứng trong điều kiện đồng ruộng. Tuy nhiên, chúng cho thấy một công cụ di truyền mới để chọn tạo các giống lúa chống chịu được tình trạng thiếu nước. Sự kết hợp của teg1 và our1 cho thấy kiến trúc rễ có thể được tối ưu hóa không phải bằng cách tăng sinh khối, mà bằng cách phân bổ tài nguyên hiện có một cách chính xác hơn.
Hiểu rõ cơ chế phân bổ carbon này mở ra con đường tạo ra các giống cây trồng có khả năng thích ứng tốt hơn với biến đổi khí hậu, duy trì năng suất mà không cần tốn thêm chi phí phân bón hoặc tưới tiêu.
