Fan của phim hoạt hình The Simpson hẳn còn nhớ đến cô nàng Lisa đã cố gắng sử dụng kỹ thuật biến đổi gene để tạo ra cà chua khổng lồ nhắm xoá bỏ nạn đói trên thế giới. Hiện nay, các nhà nghiên cứu tại đại học Washington đã biến điều đó thành hiện thực, không phải bằng cách biến đổi gene mà bằng cách sử dụng công nghệ nano. Mặc dù không thu hoạch được cà chua to như trong phim, nhưng cũng tăng được 82% khối lượng thịt quả và tăng hàm lượng chất chống oxi hoá cao.
Kỹ thuật mới này được phát triển bởi Ramesh Raliya và Pratim Biswas, cả hai cùng là giáo sự tại học viện kỹ sư và khoa học ứng dụng WUSTL. Bằng cách sử dụng hạt nano kẽm oxit và Titan oxit, những thành phần giúp cho quá trình quang hợp trong cây cà chua được tăng lên trên diện rộng, thông qua đó trực tiếp tăng cường khả năng quang hợp cũng như khả năng hấp thu chất dinh dưỡng.
“Khi cây lớn lên, nó sẽ đưa ra dấu hiệu với đất rằng chúng cần thêm dinh dưỡng. Dinh dưỡng cần không phải ở dạng mà cây có thể lập tức hấp thu, nên chúng tiết ra một loại enzyme phản ứng với đất, kích hoạt phản ứng của vi sinh vật và giúp chuyển hoá thành chất dinh dưỡng mà cây có thể trực tiếp hấp thu. Chúng tôi đang cố gắng giúp đỡ đẩy mạnh quá trình này bằng cách đưa vào các hạt nano”, Biwas cho biết.
Cả đội ngũ nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nếu phun một lớp mỏng hạt nano lên lá sẽ giúp quá trình kể trên nhiều hơn hẳn so với khi phun trực tiếp vào đất. Cây chỉ có thể hút được khoảng 20% dinh dưỡng qua đất, phần còn lại thì hoặc lại tiếp tục phản ứng với các chất trong đất hay bị nước cuốn trôi đi, gây ra lãng phí vì cả hai trường hợp trên, chất dinh dưỡng đều không đến được với cây.
Ngoài lợi thế tăng trọng lên 82%, bản thân cà chua còn tằng thêm được lượng lycopene lên từ 80-113%. Đây là chất chống oxi hoá giúp cà chua và các loại rau quả khác có được màu đỏ. Chất này là đối tượng được nghiên cứu trong nhiều công trình chứng minh tác dụng giảm nguy cơ ung thư của chất này – mặc dù theo FDA thì vẫn chưa có kết luận chính xác về điều kể trên.
Biswas cho biết hàm lượng hạt nano tối ưu để cung cấp cho cây vẫn chưa được xác định, nhưng cây trồng và cà chua thu hoạch được có dư lượng dưới mức tiêu chuẩn và thậm chí còn ít hơn so với cây trồng theo phương pháp bón phân thông thường.
Nhóm nghiên cứu hiện đang phát triển một công thức mới không bao gồm kẽm và bổ sung thêm 17 loại nguyên tố cần thiết cho cây phát triển.Họ hy vọng kỹ thuật này sẽ giúp cung cấp đầy đủ lương thực cho 9 tỷ dân số dự tính vào năm 2050 mà không cần tiêu tốn quá nhiều nguồn tài nguyên nước cũng như các nguồn năng lượng khác.
Trong 100 năm tới, thành thị sẽ gia tăng còn đất nông nghiệp sẽ giảm mạnh, trong khi đó chúng ta lại cần nhiều lương thực hơn. Cùng lúc đó, lượng nước sẽ bị giới hạn do thời tiết thay đổi. Chúng ta cần một cách canh tác mới hiệu suất hơn và môi trường được kiểm soát chặt chẽ để cầy trồng phát triển tốt hơn.
Nghiên cứu này đã xuất hiện trên báo Metallomics.
Nguồn: Gizmag
Người dịch: Trịnh Trần Khánh Duy
