Trong tự nhiên, thực vật thường phải đối mặt với những biến động môi trường xảy ra rất nhanh. Chỉ một khoảng trống mở ra trên tán rừng cũng có thể khiến ánh sáng mặt trời đột ngột tăng mạnh, gây tổn thương tế bào lá. Tuy không thể di chuyển để tránh nguy hiểm, thực vật dường như vẫn sở hữu những cơ chế tinh vi để chuẩn bị cho rủi ro.

Một nghiên cứu mới do Ron Mittler, nhà sinh vật học thực vật tại Đại học Missouri (Mỹ), dẫn đầu cho thấy các loài cây mọc gần nhau có thể "cảnh báo" lẫn nhau thông qua việc chạm lá. Sự tiếp xúc vật lý này không đơn thuần là hiện tượng ngẫu nhiên mà có thể đóng vai trò như một kênh truyền tín hiệu giúp cây kích hoạt sớm các phản ứng sinh học chống stress.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm trên cây cải xoong dại Arabidopsis thaliana, một loài mô hình thường được sử dụng trong sinh học thực vật. Các cây được trồng theo hai cách, một nhóm trồng riêng lẻ, nhóm còn lại trồng dày để lá có thể tiếp xúc với nhau. Khi bị chiếu ánh sáng mạnh, các cây mọc riêng lẻ xuất hiện mức độ tổn thương tế bào cao hơn rõ rệt so với những cây có lá chạm vào nhau.

Phân tích biểu hiện gene cho thấy chỉ sau khoảng một giờ tiếp xúc, các cây mọc thành nhóm đã kích hoạt hơn 2.000 gene liên quan đến phản ứng stress. Những gene này tham gia vào nhiều cơ chế bảo vệ khác nhau, giúp cây đối phó không chỉ với ánh sáng mạnh mà còn với lạnh, ngập úng, độ mặn cao và tổn thương mô. Trong khi đó, các cây đơn lẻ tích lũy nhiều sắc tố stress hơn, dấu hiệu cho thấy mức độ tổn hại sinh lý lớn hơn.

Từ lâu, khoa học đã biết thực vật có thể giao tiếp với nhau dưới lòng đất thông qua rễ, vi sinh vật hoặc mạng lưới nấm. Trên mặt đất, chúng cũng có thể phát ra các hợp chất bay hơi để cảnh báo nguy cơ bị động vật ăn cỏ tấn công. Tuy nhiên, vai trò của tiếp xúc trực tiếp giữa lá cây đối với khả năng chống chịu môi trường trước đây vẫn chưa được làm rõ.

Thông qua các thí nghiệm với cây biến đổi gene, nhóm nghiên cứu xác định hydrogen peroxide, một phân tử thường được tạo ra khi cây chịu stress, chính là tín hiệu then chốt được truyền từ cây này sang cây khác. 

Phát hiện này cho thấy hydrogen peroxide không chỉ là sản phẩm phụ của stress mà còn hoạt động như một "ngôn ngữ sinh học" giúp các cá thể trong quần thể phối hợp phản ứng.

Theo Christine Foyer, nhà khoa học thực vật tại Đại học Birmingham (Anh), cơ chế này có ý nghĩa sinh tồn đặc biệt. Thực vật không thể chạy trốn khi môi trường thay đổi, vì vậy khả năng được cảnh báo sớm từ những cây xung quanh giúp chúng có thêm thời gian chuẩn bị về mặt sinh lý.

Những phát hiện này phần nào lý giải vì sao mô hình trồng xen canh thường giúp cây trồng khỏe mạnh và bền bỉ hơn trong điều kiện khắc nghiệt. 

Trong thực tế sản xuất nông nghiệp, nhiều nông dân Việt Nam từ lâu đã duy trì thói quen trồng cây xen kẽ, chẳng hạn trồng rau dưới tán cây ăn quả, trồng đậu giữa hàng ngô hoặc bố trí nhiều loại cây trên cùng thửa ruộng. Kinh nghiệm cho thấy những khu đất này thường ít bị "sốc" khi gặp nắng gắt, mưa lớn hoặc thời tiết thay đổi đột ngột, đồng thời cho năng suất ổn định hơn so với trồng đơn một loại cây.

Cho đến nay, hiệu quả của mô hình này chủ yếu được giải thích bằng các yếu tố quen thuộc như tận dụng đất, cải thiện dinh dưỡng, che phủ bề mặt hoặc hạn chế sâu bệnh. Nghiên cứu mới cho thấy còn có một cơ chế tinh vi hơn, xuất phát từ chính sự "giao tiếp" giữa các cây mọc gần nhau.

Về lâu dài, hiểu rõ cơ chế giao tiếp này có thể giúp các nhà khoa học thiết kế những hệ thống cây trồng hỗn hợp có khả năng chống chịu tốt hơn trước biến đổi khí hậu, đặc biệt trong bối cảnh nắng nóng cực đoan và thời tiết thất thường ngày càng gia tăng.

Các chuyên gia thủy lợi: Không thể để cây cối trái thiết kế dự án thoát lũ ở Nha Trang

Các chuyên gia thủy lợi và cơ quan chức năng vừa khảo sát thực địa, kiểm tra hiện trạng và thống nhất việc không cho phép tồn tại cây cối mọc trái thiết kế dự án thoát lũ tại hạ lưu sông Tắc - sông Quán Trường, Nha Trang.