Biến đổi khí hậu đang buộc giới khoa học Mỹ tìm cách tạo ra những giống gốc ghép táo có khả năng chống chịu tốt hơn trước các hiện tượng thời tiết cực đoan như rét đột ngột, hạn hán hay mùa đông bất thường.
Với giáo sư ngành làm vườn Terence Robinson của Đại học Cornell, “vụ hủy diệt hàng loạt” mà ông nhắc đến không liên quan đến giới tội phạm Chicago hay Al Capone, mà là những vườn táo ở đông bắc nước Mỹ bị thời tiết tàn phá.
Sau một giai đoạn ấm lên vào tháng 2, khối khí lạnh lớn tràn xuống bang New York và các vùng trồng cây ăn quả ở Pennsylvania. Đến mùa xuân, hàng loạt cây táo bắt đầu hư hại. Ảnh: Đại học Cornell.
Ông nhớ lại đợt thời tiết bất thường nhiều năm trước: sau một giai đoạn ấm lên vào tháng 2, khối khí lạnh lớn tràn xuống bang New York và các vùng trồng cây ăn quả ở Pennsylvania. Đến mùa xuân, hàng loạt cây táo bắt đầu hư hại.
Các nhà khoa học gọi hiện tượng này là “suy giảm táo cấp tốc”. Robinson và đồng nghiệp cho rằng nguyên nhân đến từ cú sốc nhiệt khi nhiệt độ giảm tới 36 độ C chỉ trong vài ngày. Trước đó, thời tiết ấm khiến cây bắt đầu thoát trạng thái ngủ đông.
Điều đáng lo ngại là phần bị tổn thương nặng nhất không phải thân hay cành, mà là bộ rễ và gốc ghép, nền tảng sống còn của cây táo.
Nhiều gốc ghép hiện nay đã tồn tại hơn một thế kỷ. Chẳng hạn, giống M9 phổ biến được phát triển tại Trạm nghiên cứu East Malling ở Anh từ đầu thế kỷ 20. Tuy nhiên, khi biến đổi khí hậu làm gia tăng các hiện tượng cực đoan, giới khoa học lo ngại những nền tảng cũ kỹ này khó chống đỡ được tương lai.
Rủi ro không chỉ đe dọa cây trồng mà còn ảnh hưởng ngành công nghiệp táo Mỹ trị giá khoảng 23 tỷ USD mỗi năm. Táo là loại trái cây được tiêu thụ nhiều nhất tại Mỹ, với sản lượng hơn 5 triệu tấn mỗi năm.
Hầu hết cây táo thương mại thực chất là sự kết hợp của hai cây khác nhau. Phần cho quả - gọi là “scion” - được lấy từ các giống như Gala hay Red Delicious. Trong khi đó, phần gốc ghép cung cấp bộ rễ và quyết định các đặc tính quan trọng như khả năng sinh trưởng thấp, giúp dễ thu hoạch và tăng hiệu quả canh tác.
Robinson cùng nhà khoa học Gennaro Fazio thuộc Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) đang dẫn dắt chương trình lai tạo gốc ghép táo thương mại duy nhất tại Bắc Mỹ. Chương trình được thực hiện giữa Đại học Cornell và USDA tại Geneva, bang New York.
Từ năm 1968, các nhà nghiên cứu liên tục lai tạo và đánh giá cây táo nhằm tìm ra những gốc ghép có khả năng thích nghi tốt hơn. Ban đầu, mục tiêu chủ yếu là chống bệnh cháy lá do vi khuẩn. Nhưng hiện nay, ưu tiên đã mở rộng sang khả năng chống chịu khí hậu.
Đây là lĩnh vực đòi hỏi sự kiên nhẫn đặc biệt. Quá trình lai tạo, sàng lọc và thử nghiệm ngoài thực địa có thể kéo dài hơn 30 năm. Cornell chỉ tung ra giống thương mại đầu tiên vào năm 1997, còn những giống ra mắt năm 2023 thực chất được lai tạo từ thập niên 1970.
Robinson đã gắn bó với chương trình từ năm 1991. Theo ông, nghiên cứu gốc ghép là công việc cần cam kết dài hạn.
Lee Kalcsits, giáo sư sinh lý cây ăn quả tại Đại học bang Washington, cho rằng chìa khóa thành công không nằm ở việc tạo giống cho một kiểu khí hậu cụ thể, mà là tạo ra cây có khả năng thích nghi linh hoạt.
Ông là người đứng đầu dự án Sparc, chương trình nghiên cứu quốc gia nhằm tăng khả năng chống chịu của táo và lê trước thời tiết cực đoan.
Theo Kalcsits, khi nông dân trồng một vườn táo mới, họ đang đầu tư cho vòng đời kéo dài 15-30 năm. Dù có thể dự đoán xu hướng khí hậu dài hạn, chỉ một hiện tượng cực đoan xảy ra trong vài năm đầu cũng đủ gây thiệt hại lớn.
Nghiên cứu công bố năm 2024 cho thấy nhiệt độ mùa thu và mùa xuân tại nhiều vùng trồng táo ở Mỹ đang tăng lên. Điều này khiến cây khó đạt đủ thời gian lạnh cần thiết để ra hoa.
Cây cũng ngủ đông muộn hơn và tỉnh sớm hơn, kéo dài khoảng thời gian dễ tổn thương trước các đợt rét bất thường.
Nghiên cứu công bố năm 2024 cho thấy nhiệt độ mùa thu và mùa xuân tại nhiều vùng trồng táo ở Mỹ đang tăng lên. Điều này khiến cây khó đạt đủ thời gian lạnh cần thiết để ra hoa. Ảnh: Đại học Cornell.
Trong khi đó, biến đổi khí hậu làm suy yếu dòng tia cực (polar jet stream), khiến không khí lạnh từ Bắc Cực dễ tràn sâu xuống nước Mỹ. Robinson cho biết từ năm 2015, nhiều vùng trồng táo trọng điểm như Pennsylvania hay Michigan đã hứng chịu ít nhất bốn đợt rét gây thiệt hại lớn.
Gốc ghép đóng vai trò quan trọng trong phản ứng của cây với khí hậu. Chúng có thể giúp cây duy trì khả năng chịu lạnh lâu hơn, giảm nhu cầu tích lũy nhiệt lạnh hoặc tiết kiệm nước trong điều kiện hạn hán.
Một số gốc ghép mới của chương trình Cornell/USDA đã cho thấy khả năng chống chịu tốt hơn đáng kể trước hiện tượng “xuân giả”, thời tiết ấm sớm rồi rét đột ngột trở lại, so với giống M9 truyền thống.
Các nhà khoa học cũng tìm đến những giống táo dại từ Trung Á, nơi táo được thuần hóa đầu tiên, nhằm mở rộng nguồn gene đa dạng.
Sau khi lai tạo, các giống triển vọng sẽ được thử nghiệm tại nhiều bang thông qua mạng lưới hợp tác NC-140. Tại bang North Carolina, chuyên gia Mike Parker đang theo dõi hàng loạt vườn thử nghiệm với những cây táo thân nhỏ được cố định trên hệ thống giàn dây thép.
Trong khoảng 10 năm, các nhà khoa học sẽ ghi nhận dữ liệu về tỷ lệ sống, kích thước thân, năng suất và chất lượng quả. Những thử nghiệm dài hạn giúp họ phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn trước khi nông dân đưa giống mới vào sản xuất đại trà.
Tuy nhiên, Robinson lo ngại tương lai của lĩnh vực nghiên cứu gốc ghép khi thế hệ chuyên gia kỳ cựu dần nghỉ hưu. Dù nguồn tài trợ vẫn ổn định và nhận được ủng hộ từ ngành công nghiệp táo, ông cho rằng nhiều nhà khoa học trẻ thích nghiên cứu giống cho quả hơn là kiên nhẫn theo đuổi các dự án kéo dài hàng chục năm.
Ông cảnh báo nếu các chương trình bị cắt giảm vì cho rằng “đã có đủ gốc ghép”, ngành táo có thể mất khả năng ứng phó với những thách thức khí hậu mới chưa từng được dự liệu.
