Lúa nổi là giống lúa sống được trong nước lũ sâu vài mét nhờ khả năng vươn thân dài ra theo mực nước, có ngày dài thêm nhiều phân. Khi bị ngập, khí ethylene tích tụ trong thân, bật các gen SNORKEL và kích hoạt hormone gibberellin làm các lóng thân dãn dài, giữ cho ngọn lá và bông lúa luôn nhô trên mặt nước để thở. Ở Việt Nam, lúa nổi từng phủ rộng vùng đầu nguồn An Giang, Đồng Tháp; nay chỉ còn ở một số cánh đồng được giữ lại.
Lúa nổi là gì
Lúa nổi (tiếng Anh deepwater rice hoặc floating rice) không phải một loài lúa riêng. Đó là những giống lúa trồng (Oryza sativa) mang bộ gen cho phép thân vươn dài khi nước lên. Lúa nổi được trồng ở các vùng ngập sâu theo mùa của châu Á: đồng bằng sông Hằng ở Bangladesh và Ấn Độ, lưu vực sông Chao Phraya ở Thái Lan, Myanmar, Campuchia và Đồng bằng sông Cửu Long.
Ở Việt Nam, lúa nổi gắn với vùng Tứ giác Long Xuyên và Đồng Tháp Mười, nơi mỗi năm nước lũ sông Mê Kông tràn đồng, có chỗ ngập sâu hơn đầu người. Trước khi có đê bao và các giống lúa ngắn ngày, đây là gần như cây lúa duy nhất trồng được ở những cánh đồng ngập sâu ấy.
Mùa vụ chạy đua với con nước
Lịch trồng lúa nổi bám chặt vào lịch lũ:
- Cuối mùa khô: nông dân sạ hạt trên đất khô. Hạt nảy mầm khi những cơn mưa đầu mùa tới.
- Đầu mùa mưa: cây lúa phải kịp lớn đủ cao và đủ khoẻ trước khi lũ về. Nếu lũ đến quá sớm khi cây còn non, ruộng có thể mất trắng.
- Mùa lũ: nước lên dần từng ngày. Lúa vươn thân theo, mọc thêm rễ ở các đốt thân trong nước, lá nổi trên mặt nước.
- Cuối mùa lũ: lúa trổ bông khi nước còn cao. Nước rút, những thân lúa dài nằm rạp xuống mặt đất; người ta gặt phần bông.
Cả vụ kéo dài khoảng nửa năm, mỗi năm chỉ một vụ. Năng suất thấp hơn nhiều so với lúa cao sản ngắn ngày. Đổi lại, lúa nổi gần như không cần phân bón hay thuốc trừ sâu: phù sa lũ mang tới chất dinh dưỡng, nước lũ làm sạch đồng, rơm rạ sau vụ thành phân cho năm sau.
Cơ chế vươn thân: khí ethylene làm công tắc
Câu hỏi khoa học hấp dẫn nhất là: làm sao cây lúa "biết" mình đang bị ngập?
Lời giải nằm ở một chất khí. Mọi cây đều tự tạo ra khí ethylene, một hormone thực vật. Trên cạn, ethylene khuếch tán ra không khí rất nhanh. Dưới nước, khí khuếch tán chậm hơn hàng nghìn lần, nên ethylene bị "giam" lại trong mô cây và nồng độ tăng vọt. Đối với cây lúa, nồng độ ethylene cao là tín hiệu rõ ràng: mình đang ở dưới nước.
Năm 2009, một nhóm nhà khoa học Nhật Bản công bố trên tạp chí Nature việc tìm ra hai gen họ đặt tên là SNORKEL1 và SNORKEL2 (snorkel là ống thở của người lặn). Ở các giống lúa nổi, ethylene tích tụ làm hai gen này hoạt động. Chúng tạo ra các protein điều khiển, từ đó tăng tác dụng của hormone gibberellin, hormone chuyên làm tế bào thân dãn dài và phân chia. Kết quả là các lóng thân, phần thân giữa hai đốt, dài ra nhanh chóng. Giống lúa thường không có các gen SNORKEL hoạt động thì không vươn thân được như vậy.
Lúa nổi có thể dài thêm nhiều phân mỗi ngày khi nước lên nhanh; các tài liệu nông học thường nêu con số tối đa tới khoảng hai mươi lăm phân một ngày trong điều kiện thuận lợi. Tổng chiều dài thân có thể lên tới vài mét.
Mô thông khí: ống thở bên trong
Vươn lên khỏi nước chưa đủ. Rễ cây vẫn nằm trong bùn ngập, nơi gần như không có ô-xy. Lúa, và nhiều cây đất ngập, có mô thông khí: những khoảng trống lớn chạy dọc thân và rễ, nối với nhau thành đường ống. Không khí đi vào qua lá trên mặt nước, theo các ống này xuống tới rễ. Ở lúa nổi, mô thông khí phát triển mạnh, cộng với rễ mọc thêm ở các đốt thân trong nước giúp cây hút dinh dưỡng ngay từ dòng nước lũ.
Hai chiến lược đối lập: chạy trốn và nằm im
Lúa nổi không phải cách duy nhất để sống sót qua ngập. Ở Ấn Độ và Bangladesh, các nhà khoa học đã nghiên cứu những giống lúa chịu ngập mang gen SUB1A, công bố năm 2006. Hai chiến lược này ngược nhau hoàn toàn:
| Đặc điểm | Lúa nổi (SNORKEL) | Lúa chịu ngập (SUB1A) |
|---|---|---|
| Kiểu ngập phù hợp | Nước lên từ từ, ngập sâu kéo dài hàng tháng | Ngập chớp nhoáng, ngập hoàn toàn trong vài ngày tới hai tuần |
| Phản ứng với ethylene | Vươn thân thật nhanh | Kìm hãm tăng trưởng, gần như ngừng lớn |
| Dùng năng lượng | Đốt đường dự trữ để vươn cao | Tiết kiệm đường dự trữ, chờ nước rút |
| Rủi ro | Nếu nước ngập quá nhanh hoặc rút ngay, cây kiệt sức, đổ ngã | Nếu ngập quá lâu, cây chết dần vì thiếu năng lượng |
| Ví von | Chạy trốn lên trên | Nín thở chờ qua |
Đây là một bài học quan trọng: không có thích nghi "tốt nhất" chung chung. Vươn thân là thông minh khi lũ dâng chậm và kéo dài; nằm im là thông minh khi lũ ập tới rồi rút sớm. Một giống lúa nổi đem trồng ở nơi lũ chớp nhoáng sẽ tự làm mình kiệt sức. Hai gen khác nhau, hai câu trả lời khác nhau cho hai kiểu "câu hỏi" mà môi trường đặt ra.
Vì sao lúa nổi gần như biến mất
Từ khoảng cuối thập niên 1980 và thập niên 1990, Đồng bằng sông Cửu Long chuyển mạnh sang thâm canh: đắp đê bao chống lũ, dùng giống lúa ngắn ngày, làm hai rồi ba vụ một năm. Lúa nổi, mỗi năm một vụ, năng suất thấp, không cạnh tranh được về sản lượng. Diện tích lúa nổi thu hẹp rất nhanh. Ngày nay chỉ còn lại một số cánh đồng ở vùng đầu nguồn An Giang, được giữ nhờ các dự án bảo tồn của nhà khoa học địa phương, nông dân và doanh nghiệp làm gạo đặc sản.
Cùng với lúa nổi, nhiều thứ khác cũng thay đổi: đồng ngập ít đi nên nơi sinh sống của cá đồng, cá linh mùa nước nổi thu hẹp; phù sa không còn vào ruộng trong đê bao nên phải bón phân nhiều hơn. Những tranh luận về việc nên giữ lại bao nhiêu vùng "sống chung với lũ" vẫn tiếp tục.
Góc nhìn hôm nay: nguồn gen cho tương lai
Khi khí hậu thay đổi, lũ ở nhiều vùng trồng lúa châu Á được dự báo thất thường hơn. Các gen SNORKEL và SUB1A vì vậy là nguồn gen quý cho việc tạo giống mới. Mỗi giống lúa nổi còn sót lại ngoài đồng hay trong ngân hàng gen là một bản lưu của hàng trăm năm chọn lọc, mà phòng thí nghiệm không thể tạo lại từ đầu.
Người muốn tận mắt thấy có thể tìm về các cánh đồng lúa nổi ở vùng Tri Tôn, Thoại Sơn (An Giang) vào mùa nước nổi, khoảng tháng 9 đến tháng 11, khi thân lúa vươn dài trên mặt nước. Muốn đọc thêm về cơ chế, có thể tìm bài công bố gen SNORKEL năm 2009 và các bài tổng quan về khả năng chịu ngập của lúa của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI).
Câu hỏi thường gặp
Lúa nổi là gì?
Lúa nổi là những giống lúa trồng có khả năng vươn thân dài theo mực nước lũ, giữ lá và bông trên mặt nước. Chúng được trồng ở vùng ngập sâu theo mùa như đầu nguồn Đồng bằng sông Cửu Long, Bangladesh, Thái Lan.
Vì sao lúa nổi mọc dài được theo nước lũ?
Khi ngập, khí ethylene tích tụ trong thân lúa vì không thoát ra được, kích hoạt các gen SNORKEL1 và SNORKEL2. Các gen này tăng tác dụng của hormone gibberellin, làm lóng thân dãn dài nhanh.
Lúa nổi khác lúa chịu ngập SUB1 thế nào?
Lúa nổi chạy trốn bằng cách vươn thân lên trên mặt nước, hợp với lũ lên chậm và kéo dài. Lúa mang gen SUB1A thì ngừng lớn, tiết kiệm năng lượng và chờ nước rút, hợp với ngập chớp nhoáng trong khoảng hai tuần.
Lúa nổi còn ở đâu tại Việt Nam?
Lúa nổi còn ở một số cánh đồng vùng đầu nguồn An Giang như khu vực Tri Tôn, Thoại Sơn, được giữ lại nhờ các dự án bảo tồn và làm gạo đặc sản. Diện tích nay nhỏ hơn rất nhiều so với trước thập niên 1990.
Lúa nổi cao bao nhiêu?
Thân lúa nổi có thể dài tới vài mét, tuỳ theo độ sâu nước lũ năm đó. Khi nước rút, thân lúa dài nằm rạp xuống ruộng, người ta gặt phần bông.