Gặp nắng hạn, nước nhiễm mặn hay rét đột ngột, cây nào cũng "mệt". Lúc đó trong cây có một nhóm chất nhỏ tăng lên rõ rệt, gọi là polyamin. Nhiều nhóm nghiên cứu đã thử phun lá, ngâm hạt bằng polyamin để giúp cây chịu stress. Bài này tổng hợp các tổng quan khoa học quốc tế: polyamin là gì, nghiên cứu nói gì, dùng ngoài ruộng được tới đâu.

Polyamin là gì?

  • Là nhóm hợp chất chứa đạm, phân tử nhỏ, có trong mọi tế bào sống. Ba chất chính trong cây: putrescin, spermidin, spermin.

  • Trong tế bào, polyamin mang điện tích dương nên bám được vào màng tế bào, ADN, protein vốn mang điện tích âm (Chen và cộng sự, 2019).

  • Cây tự làm ra polyamin từ axit amin: putrescin đi từ arginin hoặc ornithin, gắn thêm mẩu nhỏ lấy từ methionin thì thành spermidin, rồi spermin. Khi cây bị stress, đường đi từ arginin được "bật" mạnh nhất (Shao và cộng sự, 2022).

Polyamin làm gì trong cây?

Lúc bình thường, polyamin tham gia phân chia tế bào, ra hoa, chín trái và làm lá chậm già. Ở cây mô hình Arabidopsis, bị cắt nguồn spermidin thì cây gần như không trổ ngồng ra hoa (Chen và cộng sự, 2019).

Khi gặp hạn, mặn, nóng, lạnh, theo Alcázar và cộng sự (2020) và Shao và cộng sự (2022):

  • Lượng polyamin trong cây tăng lên.

  • Giữ màng tế bào, protein ổn định; kích hoạt men chống oxy hóa dọn gốc tự do.

  • Tăng các chất giữ nước như prolin, đường hòa tan; tham gia điều chỉnh đóng mở khí khổng.

  • Khi bị mặn: giúp rễ tích ít natri hơn, giữ cân bằng kali – natri.

  • Phối hợp với ABA, etylen, jasmonat, axit salicylic – những "tín hiệu báo động" mà các bài trước đã giới thiệu.

  • Bằng chứng rõ nhất đến từ thí nghiệm gen: cây được tăng khả năng tự tổng hợp polyamin thường chịu hạn, mặn tốt hơn; cây đột biến thiếu spermin thì nhạy hạn, mặn hơn.

Nghiên cứu phun, ngâm hạt bằng polyamin nói gì?

Các ví dụ dưới đây lấy từ các bài tổng quan. Nồng độ ghi kèm là nồng độ thí nghiệm, chỉ để bà con hình dung, không phải khuyến cáo dùng ngoài ruộng:

  • Hạn: lúa mì phun putrescin 0,1 mM lúc trổ hoa; hạt ngô ngâm putrescin 0,1 mM trong 10 giờ nảy mầm tốt hơn khi thiếu nước (Alcázar và cộng sự, 2020).

  • Mặn: lúa xử lý putrescin 1 mM giúp giống nhạy mặn tích ít natri hơn (Alcázar và cộng sự, 2020).

  • Lạnh: cà chua phun putrescin 1 mM chịu lạnh 4°C tốt hơn; hồng môn thử putrescin 0,5–2,0 mM, mức 1,0 mM chịu lạnh 6°C tốt nhất (Alcázar và cộng sự, 2020; Chen và cộng sự, 2019).

  • Nóng: đậu nành xử lý polyamin 1 mM trong 2 giờ trước khi gặp nóng 45°C thì chịu nóng tốt hơn (Alcázar và cộng sự, 2020).

  • Ngâm hạt: ngâm hạt bằng spermidin, spermin hoặc putrescin giúp lúa, cải bắp, cà chua, cải dầu nảy mầm tốt hơn, cây con ít tổn thương khi gặp hạn, mặn, lạnh, nóng (Wojtyla và cộng sự, 2024).

mM là đơn vị nồng độ trong phòng thí nghiệm, không quy thẳng ra "bao nhiêu gam một bình" được vì còn tùy dạng muối, độ tinh khiết.

Ngoài ruộng thì sao? Nói thật với bà con

  • Phần lớn còn ở mức thí nghiệm: làm trong phòng, trong chậu hoặc nhà kính. Tổng quan của Alcázar và cộng sự (2020) chỉ nêu được vài thí nghiệm ngoài đồng.

  • Cơ chế chưa rõ hết. Shao và cộng sự (2022) gọi đó là "khoảng trống kiến thức lớn". Với ngâm hạt, tổng quan năm 2024 cũng nói cần đưa kết quả ra thực tế nhiều hơn.

  • Tùy cây, tùy chất. Ở lúa mì gặp hạn, putrescin tác động ngược với spermidin, spermin (Chen và cộng sự, 2019). Mối liên quan giữa putrescin và khả năng chịu hạn thấy ở Arabidopsis nhưng không thấy ở lúa (González-Hernández và cộng sự, 2022).

  • Chúng tôi chưa thấy hướng dẫn khuyến nông đại học nước ngoài nào có quy trình phun polyamin chuẩn.

Lưu ý

  • Nhiều hơn không phải tốt hơn. Ở cây thông Virginia, putrescin 0,001 mM giúp ra rễ nhưng 0,01–1 mM lại làm rễ kém đi (González-Hernández và cộng sự, 2022). Ở hoa đồng tiền, phun spermidin 0,1 mM làm hoa chậm tàn, phun 1 hoặc 10 mM lại làm hoa tàn nhanh hơn (Chen và cộng sự, 2019).

  • Polyamin có hai mặt: khi bị phân giải, chúng sinh ra nước oxy già và acrolein, đều là chất oxy hóa mạnh (Shao và cộng sự, 2022). Dư putrescin cũng có thể gây hại khi cây bị mặn.

  • Gặp sản phẩm quảng cáo "chứa polyamin", hỏi rõ thành phần, hàm lượng, kết quả thử nghiệm; luôn thử vài cây trước.

  • Nền tảng giúp cây vượt stress vẫn là tưới đủ, thoát nước tốt, bón cân đối, nhất là kali vì kali giúp cây điều tiết khí khổng, giữ nước (vd. kali sunphat). Cần chất điều hòa sinh trưởng hỗ trợ cây qua stress thì nên chọn chất đã có hướng dẫn liều rõ ràng như brassinolide, pha theo hướng dẫn trên bao bì.

Tóm lại

Polyamin là chất cây tự làm ra, tăng lên khi gặp hạn, mặn, nóng, lạnh và góp phần bảo vệ tế bào. Phun lá, ngâm hạt cho kết quả hứa hẹn nhưng phần lớn mới làm trong phòng, nhà kính; quá liều lại có hại. Đây là hướng nghiên cứu đáng theo dõi, chưa phải "thuốc chống stress" dùng đại trà.

Bà con cần tư vấn thêm về cách giúp cây vượt nắng hạn, rét hay nhiễm mặn, cứ gọi số tư vấn trên website hoặc nhắn Zalo cho Chelate Asia nhé.

Tài liệu tham khảo: Alcázar và cộng sự – Polyamines: Small Amines with Large Effects on Plant Abiotic Stress Tolerance, Cells (2020); Shao và cộng sự – Versatile roles of polyamines in improving abiotic stress tolerance of plants, Frontiers in Plant Science (2022); Chen và cộng sự – Polyamine Function in Plants, Frontiers in Plant Science (2019); González-Hernández và cộng sự – Putrescine: A Key Metabolite…, International Journal of Molecular Sciences (2022); Wojtyla và cộng sự – Polyamine Seed Priming, International Journal of Molecular Sciences (2024).