ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG NGHIÊN CỨU NÔNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM

10:47 14/09/21 5.632 lượt xem
Mục lục
ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG NGHIÊN CỨU NÔNG NGHIỆP TẠI VIỆT NAM

      Sinh trưởng và phát triển của thực vật luôn ảnh hưởng bởi từ trường (MF) trái đất (50 - 60 μT), một giả thuyết đã được đặt ra về vai trò của các MF mạnh nhằm kích thích tăng trưởng ở cây trồng. Từ đó, các nhà khoa học đã phân tích ảnh hưởng của MF đến các quá trình sinh lý diễn ra trong cây trồng trong điều kiện in vitro và in vivo
, đặc biệt là cải thiện năng suất [2], chất lượng và tăng cường khả năng chống chịu điều kiện bất lợi [1]. Tuy nhiên, cơ chế tác động của MF đến cây trồng vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Sử dụng từ trường nhằm kích thích sinh trưởng và phát triển của cây trồng
      Thông thường, thực vật sinh trưởng trong điều kiện MF trái đất, với cường độ khoảng 50 - 60 μT. Các nghiên cứu đã ghi nhận tác dụng của MF trong việc kích thích quá trình nảy mầm sớm của hạt, cải thiện tỷ lệ nảy mầm của một số loại cây trồng [3]. Cụ thể, tăng cường độ từ trường tĩnh (SMF) từ 87-226 mT tỷ lệ thuận với tỷ lệ nảy mầm, lượng nước hấp thụ của hạt đậu xanh. Phơi nhiễm hạt chanh dây với 200 mT SMF cũng kích thích nảy mầm và sức sống cây non. Hạt đậu gà xử lý SMF từ 50-150 mT cho thấy sự cải thiện về tỷ lệ nảy mầm, tốc độ nảy mầm, chiều dài và trọng lượng khô của cây con. Những tác động tích cực đến tỷ lệ nảy mầm của hạt và đặc tính nông sinh học của cây non cũng được ghi nhận trong hạt dưa chuột giống Barsati xử lý SMF 200 mT, ngô giống HQPM-1 xử lý SMF 200 mT, cà chua  giống MST/32 xử lý SMF 50-332 mT, củ cải xử lý SMF 8-20 mT, lúa mỳ xử lý SMF 4-7 mT, lúa mạch xử lý SMF 35 mT.
Hình 1. Ảnh hưởng của MF đến sinh trưởng và phát triển của cây trồng
      Tiếp theo, MF đã được chứng minh giúp cây trồng cải thiện khả năng kháng/chống chịu điều kiện bất thuận thông qua việc giảm thiểu sự tích lũy của các dạng ôxi phản ứng [4]. Cụ thể, xử lý hạt dưa chuột với SMF giúp tăng hoạt tính của các enzyme chống ôxi hóa, như superoxide dismutase 8%, catalase 83% và glutathione reductase 77%. Tương tự, sự gia tăng của các enzyme catalase và peroxidase ascorbate cũng được ghi nhận ở mẫu atisô và ngô khi đặt trong MF. Thông qua cải thiện hệ thống enzyme chống ôxi hóa ở rễ và chồi, sử dụng MF cũng được báo cáo giúp tăng khả năng chống chịu hạn trên giống đậu tương JS-335, giống ngô HQPM-1 và đậu lăng. Tuy nhiên, MF ở các cường độ không thích hợp lại gây ra những ảnh hưởng không mong muốn đến sinh trưởng của cây trồng.
Đến nay, rất nhiều nghiên cứu đã ghi nhận xử lý MF có thể giúp giảm bớt những tổn thương do điều kiện bất lợi phi sinh học, chẳng hạn như đất nhiễm mặn, chiếu tia UV-B và thiếu nước. Xử lý hạt cà chua với SMF giúp tăng tỷ lệ và tốc độ nảy mầm, cây non thể hiện ưu thế về chiều dài thân, đường kính rễ, diện tích lá, trọng lượng tươi và khô trong điều kiện mặn so với đối chứng không xử lý SMF. Tương tự, xử lý SMF cũng có thể làm tăng khả năng nảy mầm của hạt và sức sống của cây đậu xanh, lúa mạch, đậu xanh và ngô trong điều kiện đất nồng độ muối cao, nhiễm kim loại nặng. Xử lý hạt giống đậu tương JS-335 với SMF giúp tăng số lượng nốt sần và sinh khối trong điều kiện chịu mặn.
Ứng dụng nước từ hóa nhằm kích thích sinh trưởng và phát triển của cây trồng
      Một trong ứng dụng của MF là xử lý nước từ hóa làm nước tưới tiêu cho trồng trọt. Nước từ hóa (MTW) có tác dụng tương tự như MF trong việc thúc đẩy sinh khối và cải thiện đặc tính chống chịu của cây trồng (Bảng 2). Từ hóa các dung dịch nước tưới làm thay đổi các đặc tính cơ bản của dung dịch như: độ hoạt động của ion, pH, lực căng bề mặt, tăng hiệu ứng phân cực, dẫn đến tăng sự hấp thụ nước vào tế bào [8]. Ví dụ, chăm sóc cà tím (S. melomgena) giống Florida High Bush bằng nước dinh dưỡng từ hóa làm tăng khả năng hấp thụ nước của cây gấp 1,65 lần, trong khi tưới dung dịch nước từ hóa lên giống cà chua Logaen và giống đậu faba (Vicia faba) Isban cũng làm tăng lượng nước hấp thụ lên tương ứng 1,70 và 1,88 lần.
Các nghiên cứu khác đã ghi nhận tác dụng của MFW làm tăng lượng P trong lá cây có múi, trong khi xử lý hạt giống lúa mỳ NR-234 (vốn có khả năng sống thấp, ~45%) với MFW làm tăng tỷ lệ nảy mầm của hạt và cải thiện sức sống cây con. Hơn nữa, đất canh tác được tưới bằng MFW thể hiện sự khác biệt về nồng độ Ca, P, N, K, Na và Mg so với nước thông thường. Điều này nghĩa là MFW đã làm giảm tính lắng của các hợp chất khoáng. Một tác dụng khác của MFW là giảm độ pH trong đất, kéo theo việc rễ hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả hơn. Tưới MFW giúp cây đậu Hà Lan (Pisum sativum) và cần tây (Apium tombolens) hấp thụ Ca và P tốt hơn, đồng thời giảm tích lũy Na+ ở các cơ quan trên mặt đất. Những kết quả này đặt ra giả thuyết: sử dụng MFW có thể giúp tăng cường tính kháng mặn của cây trồng thông qua việc hạn chế hấp thụ Na+ vào rễ. Giả thuyết này được khẳng định khi sử dụng nước muối đã từ hóa để tưới cho hai loài Moringa (Moringa oleiferaM. peregrina), cây đã hạn chế được hiện tượng sinh trưởng kém (úa lá), vốn do sự tích lũy Na+ trong mô tế bào. Tưới nước biểu từ hóa cho loài Silybum marianum cũng hạn chế được tác hại của mặn đến sinh trưởng ở giai đoạn cây non và ngăn chặn được các bất lợi ôxi hóa xảy ra trong tế bào .
Một số kết quả ứng dụng từ trường trong nghiên cứu và sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
      Nghiên cứu và ứng dụng MF trong nghiên cứu và sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam vẫn còn bỏ ngỏ, mặc dù tìm hiểu về tác động của MF đến nuôi cấy mô tế bào thực vật cũng được bắt đầu từ khá sớm (năm 2001). Kết quả theo dõi ảnh hưởng của SMF 2000 - 2400 Gauss lên dung dịch nuôi cấy bao phấn giống ngô CM 8V trong hệ thống nuôi cấy in vitro cho thấy tỷ lệ tạo phôi đạt 157% (đối chứng đạt 80%) và tái sinh cây 5,4% (đối chứng đạt 2%). Một nghiên cứu khác đã chứng minh sử dụng dung dịch tưới phun NPK xử lý từ hóa làm kích thích sinh trưởng và phát triển của rễ trong nhân giống vô tính giống hồng ăn quả (Diospyros kaki) đặc sản tại Phú Thọ. Dung dịch dinh dưỡng từ hóa làm tăng tỷ lệ bật chồi của giống 39,3%, tỷ lệ sống cao hơn 33,3% so với đối chứng (dung dịch không từ hóa). Chăm sóc cây ncn bằng dung dịch từ hóa cũng cho kết quả vượt trội về tỷ lệ sống (100%), chiều cao thân (25,2 cm sau 120 ngày giâm) và số lá non (9 lá sau 120 ngày giâm).
      Phạm Thanh Vân và cộng sự (2012) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường nam châm vĩnh cửu lên quá trình nhân giống nuôi cấy mô hai loài cây cảnh Spathiphyllum Cymbidium. Chồi của hai loại cây này được tạo bằng công nghệ nuôi cấy mô và được đặt trong từ trường với cường độ, cực và thời gian khác nhau.           
      Kết quả cho thấy, với cường độ từ trường 0,1; 0,15 và 0,2T không thấy tác động đến chiều cao cây hay khối lượng rễ của Cymbidium, nhưng các nghiệm thức 0,1 T cực Nam và 0,2 T cực Bắc lại cho kết quả ngược lại. Khi cho rễ cây Cymbidium tiếp xúc lâu dài với từ trường (trong khoảng 1, 2 hoặc 3 tháng) thì thấy rằng với MF 0,15T, thời gian tiếp xúc 1 tháng không làm ảnh hưởng đến chiều cao cây nhưng lại ảnh hưởng đến số lượng lá. Còn đối với cây Spathiphyllum, dưới tác động của MF 0,1; 0,15 và 0,2 T với cực bất kỳ của nam châm thì chất diệp lục và số lượng lá đều tăng.

Hình 2. Ảnh hưởng của MF đến khả năng bật chồi và ra rễ của cây sắn nuôi cấy mô
      Gần đây, nhóm nghiên cứu của Đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã tiến hành đánh giá ảnh hưởng của SMF đến sinh trưởng và phát triển của cây sắn (Manihot esculenta) trong điều kiện nuôi cấy in vitro. Kết quả bước đầu cũng ghi nhận ảnh hưởng tích cực của MF cực Bắc đến khả năng nảy chồi và ra rễ trong quy trình nuôi cấy mô một số giống sắn (Hình 2). Kết quả này được giải thích do sự tác động của MF đến sự biểu hiện của các gen cảm ứng auxin, làm kích thích sự nảy chồi và ra rễ của mẫu sắn nuôi cấy mô [6].
Thay cho lời kết
      Có thể thấy rằng, MF có tiềm năng ứng dụng trong nghiên cứu thực vật và phục vụ sản xuất nông nghiệp là rất lớn. Mặc dù cơ chế tác động của MF đến quá trình sinh lý ở thực vật vẫn chưa thực sự sáng tỏ, nhưng rõ ràng MF có thể kích thích sự sinh trưởng, phát triển và tăng sinh khối của cây trồng. Vì vậy, xử lý MF được xem là một trong những biện pháp kỹ thuật triển vọng áp dụng cho canh tác trong tương lai.
      Thứ nhất, xử lý MF có thể giúp hạt giống có tỷ lệ nảy mầm và sức sống cây non tốt. MF (như SMF và MTW) cũng cải thiện khả năng kháng/chống chịu điều kiện bất thuận ở cây trồng. Đồng thời, MF giúp tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong cây, thúc đẩy các quá trình chuyển hóa, dẫn đến làm tăng sinh khối cây trồng. Tuy nhiên, xử lý MF không hợp lý cũng có thể gây ra những kìm hãm nhất định đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số loài cây trồng.  
      Thứ hai, những phân tích hệ gen học (genomic), hệ phiên mã học (transcriptomic) và hệ protein học (proteomic) trên hạt/cây xử lý MF cũng cần được tiến hành nhằm giải thích cho sự tăng/giảm các quá trình trao đổi chất thông qua sự biểu hiện của các gen [10]. Để xử lý MF trở thành một giải pháp kỹ thuật, cần xem xét đến tính an toàn của sản phẩm nông sản thu hoạch từ cây trồng xử lý MF và ảnh hưởng đến cây trồng xử lý MF đến hệ vi sinh vật đất cũng như hệ sinh thái đồng ruộng [1, 2].
      Thứ ba, kiểm soát được cường độ MF thích hợp có thể đem lại tiềm năng ứng dụng to lớn trong công nghệ tế bào thực vật ở Việt Nam. Các nghiên cứu in vitro đã chứng minh rằng, mẫu nuôi cấy mô đặt trong môi trường MF thích hợp có thể đẩy nhanh quá trình trao đổi chất [11]. Đây là một trong những ứng dụng rất lớn khi đề xuất xử lý MF vào quy trình nuôi cấy mô một số cây trồng quan trọng hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
  • R. Radhakrishnan (2019), "Magnetic field regulates plant functions, growth and enhances tolerance against environmental stresses", Physiol Mol Biol Plants, 25(5), pp.1107-1119
  • M. Sarraf, S. Kataria, H. Taimourya, L.O. Santos, R.D. Menegatti, M. Jain, M. Ihtisham, S. Liu (2020), "Magnetic field (MF) applications in plants: An overview", Plants, 9(9), pp.1139
  • J. Alvarez, S. Martinez-Ramirez (2021), "Magneto-primed triticale seeds studied by micro-raman spectra", Plants, 10(6),
  • A.A.H. Abdel Latef, M.F.A. Dawood, H. Hassanpour, M. Rezayian, N.A. Younes (2020), "Impact of the static magnetic field on growth, pigments, osmolytes, nitric oxide, hydrogen sulfide, phenylalanine ammonia-lyase activity, antioxidant defense system, and yield in lettuce", Biology, 9(7), pp.172
  • R. Zhou, R. Zhou, X. Zhang, J. Zhuang, S. Yang, K. Bazaka, K. Ken Ostrikov (2016), "Effects of atmospheric-pressure N2, He, Air, and O2 microplasmas on mung bean seed germination and seedling growth", Sci Rep, 6, pp.32603
  • I.A. Paponov, J. Fliegmann, R. Narayana, M.E. Maffei (2021), "Differential root and shoot magnetoresponses in Arabidopsis thaliana", Sci Rep, 11(1), pp.9195-9195

Tác giả: TS. Chu Đức Hà
VINH DỰ VÀ TỰ HÀO: KHOA CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ĐÓN TÂN PHÓ GIÁO SƯ NĂM 2024

Trân trọng chúc mừng PGS.TS Phạm Minh Triển - Phó Chủ nhiệm Khoa Công nghệ Nông nghiệp, đã được bổ nhiệm chức danh Phó Giáo sư ngành Điện tử năm 2024! Đây là một cột mốc đáng tự hào không chỉ của cá nhân thầy, mà còn của toàn thể cán bộ, giảng viên và sinh viên trong khoa.

15:53 20/12/24 23 lượt xem
Khóa học "Kỹ thuật Y sinh và Giải trình tự thế hệ mới"

16:04 10/12/24 92 lượt xem
ĐĂNG KÝ THAM DỰ HỘI NGHỊ SVNCKH CẤP KHOA NĂM HỌC 2024- 2025

10:21 15/11/24 507 lượt xem
Mô hình khởi nghiệp “Sàn thương mại điện tử nông sản FoodMap” của anh Phạm Ngọc Anh Tùng - Huế

Nhà sáng lập FoodMap (FoodMap.Asia) đang đặt từng bước chân vững chắc trên con đường xây dựng nông nghiệp bền vững. Mới đây, nền tảng thương mại điện tử nông sản FoodMap công bố gọi vốn thành công 2,9 triệu USD vòng pre-series A để mở rộng quy mô hoạt động.

20:32 03/01/22 1.639 lượt xem
Sâm Ngọc Linh: Cây dược liệu quý mang thương hiệu quốc gia

Sâm Ngọc Linh là một trong những cây dược liệu quý hiếm và đặc hữu ở Việt Nam. Nhờ chứa thành phần tự nhiên quý saponin, sâm Ngọc Linh có tác dụng dược lý rất quan trọng, giúp tăng cường hệ miễn dịch và ngăn ngừa ung thư. Vì vậy, loài cây này đã trở thành đối tượng bị sử dụng và khai thác tràn lan, dẫn đến số lượng cá thể tự nhiên giảm sút nghiêm trọng, ảnh hưởng đến nguồn gen quý, đồng thời tạo áp lực cho ngành dược liệu nước ta hiện nay. Đứng trước thực trạng đó, các nhà khoa học trong nước và quốc tế đã sử dụng phương pháp truyền thống kết hợp với kỹ thuật hiện đại nhằm thu thập, bảo tồn và phát triển sâm Ngọc Linh. Trên cơ sở các thành tựu chính đã đạt được trong nghiên cứu về sâm Ngọc Linh hiện nay, các tác giả đã đề xuất một số giải pháp phát triển và nâng cao giá trị thương hiệu quốc gia của loài sâm quý hiếm này.

14:41 27/12/21 2.846 lượt xem
Tân sinh viên ngành công nghệ nông nghiệp khởi đầu cho hành trình chinh phục tương lai

Ngày 16.10.2020 Khoa Công nghệ nông nghiệp tổ chức buổi giao lưu với các tân sinh viên trên tinh thần đổi mới sáng tạo, truyền cảm hứng và kết nối.

13:35 22/10/20 1.764 lượt xem
Ra mắt Hiệp hội Nông nghiệp số Việt Nam

Hiệp hội ra đời là sân chơi chung nhằm tập hợp nguồn lực để thực hiện những nhiệm vụ thực tiễn như: hoàn thiện hạ tầng công nghệ cho nông nghiệp, kết nối quốc tế và mở rộng thị trường.

09:14 06/01/20 2.991 lượt xem
Nông nghiệp hữu cơ - Thực trạng và một số giải pháp phát triển tại Việt Nam

Ở Việt Nam, lịch sử canh tác hữu cơ đã hình thành từ lâu, nông nghiệp Việt Nam là ngành có lợi thế bởi tính đa dạng và quy mô sản lượng, nhiều loại nông sản có sản lượng hàng đầu thế giới, có nhiều loại nông sản có tiềm năng nhưng chưa được khai thác hợp lý, do đó diện tích nông nghiệp hữu cơ còn khiêm tốn so với tiềm năng. Nông nghiệp hữu cơ là xu hướng tất yếu, song cách tiếp cận như thế nào ở Việt Nam là một vấn đề đáng quan tâm hiện nay. Bài viết phân tích một số thành tựu cũng như những khó khăn trong quá trình ứng dụng sản xuất theo hướng phát triển nền nông nghiệp hữu cơ, trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam.

09:09 23/02/22 5.928 lượt xem
Chương trình đào tạo kỹ sư Công nghệ nông nghiệp (trường Đại học Công Nghệ ĐHQGHN)

Chương trình đào tạo các kỹ sư công nghệ với các chuyên môn: công nghệ thông tin, công nghệ số, điện tử viễn thông, điều khiển, tự động hóa, công nghệ viễn thám, công nghệ nano, công nghệ sinh học có các hiểu biết cần thiết về các lĩnh vực nông nghiệp – cây trồng, vật nuôi và thủy sản – nhằm phát triển và ứng dụng các công nghệ tiên tiến vào nông nghiệp, góp phần tăng hiệu quả của sản xuất nông nghiệp, tạo ra các sản phẩm nông nghiệp có năng suất cao, giá trị cao, an toàn và có sức cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế.

16:11 09/07/19 4.048 lượt xem
Ra mắt Hiệp hội Nông nghiệp số Việt Nam

Hiệp hội ra đời là sân chơi chung nhằm tập hợp nguồn lực để thực hiện những nhiệm vụ thực tiễn như: hoàn thiện hạ tầng công nghệ cho nông nghiệp, kết nối quốc tế và mở rộng thị trường.

09:14 06/01/20 2.991 lượt xem
Hotline
024.3212.3709
Zalo
024.3212.3709
Viber
024.3212.3709
Youtube
Twitter
Facebook
http://facebook.com/
Facebook
http://facebook.com/
Instagram