Tái tạo nền nông nghiệp để đối phó với biến đổi khí hậu

Các cây trồng hiện đại đã được tối ưu hóa cho nhiều thứ, nhưng không phải cho biến đổi khí hậu.

Mở đầu

Khí hậu mà chúng ta đã quen thuộc trong hàng ngàn năm qua đang dần biến mất. Rất ít nơi trên thế giới mà các mô hình thời tiết không thay đổi và vẫn đang tiếp tục thay đổi. Khi chúng ta chứng kiến các hiện tượng thời tiết ngày càng khắc nghiệt và các điều kiện khí hậu dần trở nên nghiêm trọng hơn, thì đồng thời cũng đang có một cuộc khủng hoảng khí hậu quan trọng khác xảy ra trong nông nghiệp.

Các phương pháp từng giúp người trồng đạt hiệu quả cao trong quá khứ giờ đây đang đặt nguồn cung cấp thực phẩm của thế giới vào tình trạng nguy hiểm, chưa kể đến sinh kế của họ. Hàng thế kỷ lai tạo đã giúp cây trồng phát triển và mang lại những đặc điểm giúp chúng hấp dẫn hơn trên thị trường. Tuy nhiên, sự tối ưu hóa này phải trả giá bằng sự thiếu đa dạng về mặt di truyền, thứ có thể giúp chúng thích nghi với các điều kiện khí hậu thay đổi nhanh chóng. Nhiều loại cây trồng đã được lai tạo để phát triển tốt trong một môi trường khí hậu mà giờ đây không còn tồn tại nữa.

Khi loài người lần đầu tiên thuần hóa cây trồng, khí hậu và môi trường hoàn toàn khác – những gì chúng ta đang chứng kiến trong 50 năm qua là sự thay đổi nhanh chóng của khí hậu. Thế giới hiện nay thường xuyên phải đối mặt với các hiện tượng khí hậu thảm khốc như hạn hán và tại Anh, chúng ta đang chứng kiến một số loại cây trồng được thu hoạch sớm hơn gần một tháng so với trước đây. – Tiến sĩ Rocio Perez-Barrales, Đại học Portsmouth

Rõ ràng, đã đến lúc cần suy nghĩ lại về nông nghiệp

Hiện nay, các nhà khoa học từ Đại học Portsmouth và Vườn Thực vật Hoàng gia Kew đã phát triển một hướng dẫn cho ngành nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nếu có một thông điệp chính, đó là đã đến lúc tái tích hợp các biến thể tự nhiên của thực vật trở lại để củng cố khả năng sống sót của cây trồng.

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Botanical Journal of the Linnean Society.

Khi thực vật được thuần hóa, Tiến sĩ Perez-Barrales, một trong những tác giả của nghiên cứu, nói, chúng được lựa chọn nhân tạo cho một đặc điểm mong muốn cụ thể. Việc lựa chọn nhân tạo và canh tác đã cải thiện chất lượng của các loại thực phẩm như thịt, sữa và trái cây. Tuy nhiên, trong hàng trăm năm, quá trình này đã mang lại một tác động tiêu cực – đó là sự giảm đa dạng di truyền của thực vật.

Sự thiếu đa dạng này có thể là dấu hiệu báo trước sự nguy hiểm cho cây trồng khi điều kiện môi trường mà chúng phát triển đang bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu. Các nhà khoa học tin rằng bộ gen tự nhiên của cây trồng, vốn đã tiến hóa để phản ứng với các điều kiện xung quanh, khiến chúng có khả năng tiếp tục thích nghi hơn. Các cây trồng đã thuần hóa có thể thiếu tính linh hoạt này.

Theo Tiến sĩ Perez-Barrales, Biến đổi khí hậu đang làm thay đổi cách mà cây trồng phát triển. Thật không may, bà nói thêm, Cây trồng đã mất đi nhiều đa dạng di truyền đến mức chúng ít có khả năng thích nghi và phản ứng với biến đổi khí hậu. Các nhà khoa học hiện đang xem xét các họ hàng hoang dã của cây trồng để tìm những đặc điểm có thể cải thiện nhằm giúp cây trồng thích nghi tốt hơn với các thách thức môi trường hiện tại.

Sự nhìn lại tổ tiên của cây trồng là điều mà các tác giả của nghiên cứu mới này đặc biệt quan tâm.

Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu bằng việc xem xét lại các hướng dẫn được công bố vào năm 1971 để xem chúng có thể được điều chỉnh như thế nào. Perez-Barrales nói, Phân loại được phát triển vào đầu những năm 1970 cần được cập nhật và thực tế là cần phải tái khởi động để tích hợp thông tin hiện đại này.

Tác giả chính của nghiên cứu, Juan Viruel từ Vườn Kew, giải thích, Với thông tin này, chúng ta có thể chọn lọc tốt hơn các loài hoang dã để cải thiện cây trồng của mình. Đây là một danh sách kiểm tra vô giá cho các nhà lai tạo thực vật và sẽ giúp sản xuất cây trồng một cách bền vững hơn.

Các hướng dẫn trước đây cũng khuyến nghị sử dụng thuốc trừ sâu, giờ đây đã được hiểu là gây hại cho động vật và làm ô nhiễm đất. Nghiên cứu mới đề xuất một cách tiếp cận nhân đạo và hướng về tương lai hơn để giải quyết vấn đề sâu bệnh, Perez-Barrales nói: Một giải pháp thay thế cho các nhà lai tạo thực vật là sử dụng các họ hàng hoang dã của cây trồng và khai thác sự đa dạng di truyền tự nhiên trong các loài này để bảo vệ chúng khỏi các kẻ thù tự nhiên.

Hướng dẫn mới có thể làm thay đổi tương lai của nông nghiệp

Để minh họa cho loại hướng dẫn được đưa ra trong nghiên cứu mới, Perez-Barrales lấy cây lanh làm ví dụ:

Một số cây trồng chỉ có một vài loài họ hàng gần gũi, trong khi các cây khác có thể có tới hàng trăm loài, bà nói. Ví dụ, cây lanh có hơn 150 loài họ hàng, và thách thức là làm thế nào để chọn các đặc điểm phù hợp và từ loài hoang dã nào? Khi trả lời câu hỏi này, chúng tôi nhận ra rằng cần học thêm từ sinh học của các loài, điều mà chỉ có thể thực hiện thông qua phân loại hiện đại sử dụng các khoa học mới nhất.

Perez-Barrales tiếp tục:

Có thể có nhu cầu trồng cây lanh, chẳng hạn, ở các quốc gia có vĩ độ khác nhau. Cây lanh (Linum usitatissimum) đã được thuần hóa ở Trung Đông cách đây 10.000 năm, và chúng ta có thể trồng nó ở Anh vì nó tự nhiên tiếp nhận các gen từ cây lanh xanh nhạt, Linum bienne, cho phép loài cây này phát triển ở các vùng lạnh và phía bắc. Nghiên cứu của tôi xem xét sự biến đổi tự nhiên trong thời gian ra hoa của các loài Linum hoang dã để xem liệu chúng ta có thể sử dụng nó để cải thiện cây lanh không. Bằng cách đó, các gen phù hợp có thể được chọn và giới thiệu vào cây trồng, điều mà các nhà lai tạo thực vật thường xuyên thực hiện. Các hướng dẫn mới này sẽ giúp các nhà lai tạo thực vật trở nên bền vững và hiệu quả hơn. Chúng tôi tin rằng đây là tương lai của ngành nông nghiệp.