Lúa mì đột biến MOV có thể tăng gấp ba năng suất so với lúa mì thông thường
Lúa mì thời cổ đại không chỉ đơn thuần sinh trưởng mà còn dấn thân vào những cuộc cạnh tranh đầy khốc liệt. Ngay từ buổi bình minh của ngành trồng trọt, các cá thể có khả năng lấn át thực vật lân cận để chiếm lĩnh tài nguyên đã nhanh chóng thắng thế, hình thành nên cấu trúc lá thẳng đứng cùng tốc độ phát triển thần tốc. Những đặc tính sinh tồn ấy giúp lúa mì duy trì sự thống trị suốt hàng thiên niên kỷ. Tuy nhiên, nền nông nghiệp hiện đại đã chuyển hướng ưu tiên sang những giống cây có tính "hợp tác" cao hơn, đặt mục tiêu năng suất lên trên các cuộc chiến sinh tồn tự nhiên.
Nhóm nghiên cứu đã đi sâu tìm hiểu cơ chế phản ứng của các loài thực vật hoang dã đối với các hoạt động trồng trọt thời kỳ đầu. Các chuyên gia nhận thấy phương pháp canh tác sơ khai đã vô tình ưu tiên những cá thể có sức cạnh tranh vượt trội so với tổ tiên hoang dã.
Các dữ liệu công bố trên tạp chí Current Biology cho thấy việc gieo hạt giống trên các thửa ruộng có tổ chức đã tạo ra một môi trường đối đầu gay gắt. Trong khoảng 1.000 đến 2.000 năm, những cây có thể phát triển nhanh hơn và chiếm ưu thế so với các cây lân cận có nhiều khả năng sống sót và sinh sản hơn. Quá trình này đã dẫn đến sự xuất hiện của những gì các nhà nghiên cứu mô tả là các kiểu "chiến binh" trong các giống lúa mì thời kỳ đầu.
Sự trỗi dậy của các đặc tính "chiến binh"
So với các giống dại, lúa mì thuần hóa thuở ban đầu sở hữu năng lực giành giật nguồn sống vượt trội trên những thửa ruộng chật hẹp. Những biến đổi về mặt hình thái như lá lớn hơn, dáng cây thẳng đứng cùng khả năng duy trì sức vươn ngay cả khi bị vây bủa bởi các thực vật khác đã xác lập ưu thế áp đảo.
Để giải mã quá trình biến đổi phức tạp này, nhóm chuyên gia vận dụng mô hình thực vật cấu trúc chức năng (FSP) nhằm tái hiện sự sinh trưởng của lúa mì. Các phân tích xác nhận rằng góc lá chính là yếu tố then chốt. Những cây có tán lá dốc và thẳng đứng hơn dễ dàng vươn cao hơn các cây lân cận ngay từ giai đoạn đầu, giúp thu nạp tối đa ánh sáng mặt trời đồng thời triệt tiêu nguồn sáng của các đối thủ bên dưới.
Lý do lúa mì hiện đại dần trở nên "hiền hòa"
Giáo sư Colin Osborne giải thích rằng dù quá trình tiến hóa từng ưu ái các cá thể có sức cạnh tranh mạnh mẽ, song nông nghiệp hiện đại lại hướng đến việc canh tác mật độ dày đặc để tối ưu hóa sản lượng. Phương thức canh tác mới đòi hỏi các loại cây trồng phải biết cách tương tác và hỗ trợ lẫn nhau thay vì đối đầu trực diện, buộc các nhà chọn giống phải đảo ngược những hệ quả từ quá trình tiến hóa tự nhiên.
Nghiên cứu nhấn mạnh một sự dịch chuyển lớn trong lịch sử tiến hóa của lúa mì. Trong khi các giống cổ đại được tôi luyện qua những cuộc đấu tranh khốc liệt, lúa mì hiện đại đã được "thuần hóa" để ít cạnh tranh với các loài thực vật khác hơn. Nhờ sự hỗ trợ từ thuốc diệt cỏ và phân bón để quản trị tài nguyên, nhà nông đã giúp cây giảm thiểu nhu cầu phải tự mình tranh giành trực tiếp.
Vì lẽ đó, các nhà chọn giống ưu tiên chọn lọc các giống có lá nhỏ và thân ngắn hơn. Đặc điểm hình thái này giúp cây dồn toàn bộ năng lượng cho việc tạo hạt thay vì lãng phí vào các cuộc đua tranh giành ánh sáng và không gian.
Chuyển dịch từ đối đầu sang cộng sinh trong nông nghiệp hiện đại
Các phát hiện cho thấy những lợi thế từng giúp lúa mì thành công trong thời kỳ sơ khai giờ đây không còn phù hợp với xu hướng trồng trọt hiện nay. Sự thay đổi trong kỹ thuật canh tác đã định hình lại toàn bộ đặc tính sinh học của loài cây này. Sự chuyển đổi từ phương thức canh tác cổ xưa sang sản xuất quy mô công nghiệp làm thay đổi tận gốc rễ cấu trúc và chiến lược sinh tồn của một trong những cây lương thực quan trọng nhất hành tinh.
Công trình nghiên cứu do Tiến sĩ Yixiang Shan và Giáo sư Colin Osborne từ Đại học Sheffield dẫn dắt, với sự phối hợp của các chuyên gia đến từ Đại học Tự trị Madrid, Đại học King Juan Carlos và Đại học Wageningen.
