Hạt sen nảy mầm sau hàng nghìn năm, có thể canh tác trên hành tinh khác

Có thể canh tác sen trên hành tinh khác

Thông tin từ Trung tâm Vũ trụ Việt Nam (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) cho biết, 169 hạt sen giống của Việt Nam cùng các phi hành gia thực hiện hành trình vượt ra ngoài Trái Đất vào tối 14/4 trên tàu New Shepard bay vào không gian diễn ra lúc 20 giờ 30 phút (giờ Hà Nội) ngày 14/4/2025 tại Van Horn, Texas, Hoa Kỳ.

Sau khi hoàn thành sứ mệnh trong môi trường không gian, các hạt sen sẽ được đưa trở lại Trái Đất để phục vụ nghiên cứu, mở ra những hướng đi tiềm năng cho sự phát triển của nông nghiệp trong tương lai.

Nói về lý do chọn hạt sen chứ không phải giống cây nào khác, PGS.TS Đặng Văn Đông, Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu Rau Quả - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, giống sen Mặt Bằng của Việt Nam, được lựa chọn vì nhiều lý do đặc biệt.

Hạt sen có khả năng ngủ sinh học đặc biệt, có thể bảo quản hàng chục, thậm chí hàng trăm năm mà vẫn giữ khả năng nảy mầm. Cấu trúc vỏ hạt bền vững giúp nó chịu được điều kiện khắc nghiệt như vi trọng lực và bức xạ vũ trụ – điều kiện lý tưởng để nghiên cứu sinh học không gian.

Về ứng dụng, sen có tiềm năng lớn trong các hệ thống canh tác khép kín – phục vụ nhu cầu tái tạo nước, cung cấp thực phẩm và dược liệu trong các môi trường phi truyền thống như trạm không gian hoặc hành tinh khác.

PGS.TS Đặng Văn Đông cho biết, khi hạt sen được đưa vào môi trường không gian – nơi có vi trọng lực và bức xạ vũ trụ cao, chúng ta có thể quan sát và phân tích một số biến đổi đặc trưng về mặt sinh lý và hình thái, từ đó so sánh với mẫu đối chứng được gieo trồng trên Trái đất.

Về sinh lý, một số thay đổi có thể bao gồm: Tốc độ và tỷ lệ nảy mầm: có thể tăng hoặc giảm do ảnh hưởng của vi trọng lực đến trao đổi nước và enzyme kích thích nảy mầm. Quá trình trao đổi chất: hoạt tính của một số enzyme (như amylase, catalase) có thể thay đổi, ảnh hưởng đến chuyển hóa tinh bột và năng lượng trong giai đoạn mầm.

Sự hoạt hóa hoặc ức chế của một số gene liên quan đến stress, sinh trưởng và hình thành mô thực vật có thể khác biệt, được xác định thông qua kỹ thuật sinh học phân tử.

Về hình thái, có thể ghi nhận sự khác biệt là chiều dài rễ, thân mầm, hình dạng lá mầm: trong môi trường không trọng lực, hướng phát triển của rễ – chồi không theo quy luật trọng lực, từ đó có thể gây biến đổi trong hình thái ban đầu.

Cấu trúc tế bào và tổ chức mô, ví dụ như độ dày lớp biểu bì, mật độ lỗ khí, hoặc sự phân hóa mô dẫn – những yếu tố phản ánh phản ứng thích nghi của cây con với điều kiện phi tự nhiên.

Tỷ lệ dị biến hình thái có thể xuất hiện những cá thể mang đặc điểm bất thường về màu sắc lá, kích thước hạt, chiều cao thân – là cơ sở để phát hiện vật liệu di truyền tiềm năng cho chọn giống.

"Việc so sánh những đặc điểm này sẽ giúp các nhà khoa học xác định tác động của môi trường không gian đến sinh trưởng thực vật, từ đó áp dụng để chọn tạo các giống sen ưu việt hơn hoặc phục vụ nghiên cứu nông nghiệp không gian", PGS.TS Đặng Văn Đông cho biết.

Ứng dụng của hạt sen đã biến đổi di truyền từ môi trường không gian

PGS.TS Đặng Văn Đông cho biết, các biến đổi di truyền phát sinh từ môi trường không gian – dưới tác động của vi trọng lực và bức xạ vũ trụ – có thể trở thành nguồn vật liệu đột biến quý giá để phục vụ công tác chọn giống cây trồng mới tại Việt Nam.

Khi hạt giống – như hạt sen – trải qua quá trình tiếp xúc với môi trường không gian, một số cá thể có thể xuất hiện những biến dị di truyền tự nhiên, làm thay đổi đặc điểm hình thái, sinh lý hoặc sinh hóa. Sau khi trở về Trái đất, các nhà khoa học sẽ tiến hành gieo trồng, theo dõi, đánh giá và sàng lọc để tìm ra những cá thể mang đặc điểm nổi trội như: – Khả năng chịu hạn, chịu mặn hoặc chịu nhiệt độ cao tốt hơn.

Tăng tốc độ nảy mầm hoặc rút ngắn chu kỳ sinh trưởng, tăng hàm lượng hoạt chất sinh học, nâng cao giá trị dinh dưỡng hoặc dược liệu, hoặc cải thiện hình thái hoa, kích thước hạt, năng suất củ – ngó – thân.

Từ đó, các cá thể ưu tú sẽ được tách dòng, nhân giống và kiểm chứng ổn định qua nhiều thế hệ, để phát triển thành giống mới phục vụ sản xuất đại trà. Đây là phương pháp chọn giống bằng đột biến tự nhiên có định hướng, tương tự như các kỹ thuật sử dụng bức xạ, nhưng mang yếu tố độc đáo và thân thiện hơn về mặt truyền thông.

Ứng dụng này đặc biệt có giá trị đối với những cây trồng bản địa như sen, lúa, đậu, khoai… – nơi cần duy trì bản sắc di truyền nhưng vẫn tạo ra đột phá về năng suất, chất lượng và khả năng thích nghi trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực về an ninh lương thực.

"Nói cách khác, môi trường không gian trở thành "vườn ươm đột biến tự nhiên" đầy tiềm năng, mở ra hướng đi mới cho công tác chọn giống tại Việt Nam, nhất là trong chiến lược phát triển nông nghiệp công nghệ cao, nông nghiệp thông minh và bền vững", PGS.TS Đặng Văn Đông nói.

Việc đưa 169 hạt sen giống lên vũ trụ không chỉ là một thí nghiệm sinh học thuần túy, mà còn mang tính tiên phong trong hướng tiếp cận nông nghiệp không gian. Thí nghiệm đưa hạt sen vào không gian sẽ giúp giới khoa học hiểu rõ hơn về tác động của môi trường vi trọng lực và bức xạ vũ trụ đến các giai đoạn quan trọng trong vòng đời của thực vật – đặc biệt là quá trình nảy mầm, phát sinh hình thái, sinh trưởng và biến dị di truyền.

Trong điều kiện ngoài Trái đất, các yếu tố vật lý như trọng lực và bức xạ bị thay đổi hoàn toàn so với môi trường tự nhiên trên mặt đất. Nhờ đó, chúng ta có thể quan sát và phân tích sâu hơn về cách mà tế bào thực vật phản ứng, cấu trúc gene có thay đổi hay không, quá trình trao đổi chất, hướng sinh trưởng của rễ và chồi, cũng như khả năng thích ứng tổng thể của cây trồng.

Đây là cơ sở khoa học quan trọng để hiểu rõ cơ chế phát triển thực vật trong điều kiện bất lợi, từ đó phục vụ cho việc chọn tạo giống có khả năng chống chịu tốt hơn với khô hạn, đất nghèo dinh dưỡng, hoặc biến đổi khí hậu. Đồng thời, kết quả thí nghiệm còn đặt nền móng cho các nghiên cứu xa hơn trong lĩnh vực nông nghiệp không gian, hướng tới khả năng trồng cây trong môi trường khép kín ngoài trái đất.

Tô Hội