Polyamine cho đậu trái và chất lượng quả: putrescine, spermidine

Putrescine, spermidine và spermine là ba polyamine, những phân tử nhỏ có mặt trong mọi tế bào sống. Trong cây, chúng dính đến việc ra hoa, đậu trái, phát triển và chín quả. Vì vậy polyamine được thử phun ngoài đồng hoặc nhúng sau thu hoạch để cải thiện đậu trái và chất lượng quả. Bài này tổng hợp những gì tài liệu khoa học nói về cơ chế, kết quả theo từng loại cây, và những điều chưa rõ. Mức nồng độ chỉ được nêu khi bài báo gốc ghi rõ.

Polyamine làm gì trong quả

Theo tổng quan của Fortes và cộng sự (2019, Frontiers in Plant Science), polyamine thường cao trong giai đoạn quả non phân chia tế bào, sau đó giảm dần khi quả chín và già. Chúng còn có thể gắn vào pectin ở vách tế bào, có thể làm enzyme phân hủy vách khó tiếp cận hơn, nhờ đó giữ độ cứng của quả.

Điểm được nói đến nhiều nhất là mối quan hệ với ethylene. Polyamine và ethylene dùng chung một chất nền là S-adenosylmethionine (SAM). Về lý thuyết, chất nền đi về nhánh polyamine thì còn ít cho ethylene, nên polyamine có xu hướng làm chín chậm. Liu, Honda và Moriguchi (JARQ, 2006) đã tổng hợp giả thuyết cạnh tranh này cho quá trình phát triển hoa, quả và chín quả.

Tuy nhiên, bức tranh không đơn giản. Nghiên cứu trên bảy giống lê Nhật (Franco-Mora và cộng sự, 2005) thấy polyamine và ethylene tương quan nghịch, nhưng putrescine lại liên hệ với ethylene chặt hơn spermidine và spermine, nên cạnh tranh SAM chưa đủ để giải thích hết. Một tổng quan năm 2021 về polyamine trong chín quả cũng cho biết sự cạnh tranh này không phải lúc nào cũng quan sát được, và phần lớn bằng chứng cơ chế đến từ cà chua và dâu tây.

Kết quả nghiên cứu theo từng cây

• Táo Red Delicious: một thử nghiệm dùng putrescine 0,1 và 0,25 mM, spermidine và spermine 0,05 và 0,25 mM, dùng riêng hoặc kèm túi bao quả bằng vải. Spermidine 0,25 mM cho năng suất và tỷ lệ đậu trái cuối cùng cao nhất, đồng thời giảm rụng quả cuối vụ. Putrescine 0,1 mM kèm túi bao và spermidine 0,25 mM nằm trong nhóm cải thiện chỉ tiêu chất lượng tốt nhất.

• Đào và mận: theo Fortes và cộng sự, polyamine xử lý trước thu hoạch trên đào làm tăng độ cứng; trên mận, xử lý trước thu hoạch ức chế chín và mềm quả tốt hơn xử lý sau thu hoạch. Tổng quan năm 2021 cũng ghi nhận polyamine ngoại sinh kìm phát thải ethylene và làm chậm mềm thịt quả đào, còn spermidine xử lý lúc quả còn non kìm chín.

• Sau thu hoạch: xử lý sau hái ở 0,5 đến 1 mM trên mận, kiwi, xoài ức chế chín, giảm ethylene, hô hấp và mềm quả; 1 mM putrescine hoặc spermidine giảm tổn thương lạnh ở mơ; 0,3 đến 2 mM putrescine làm dâu tây chậm chín và chậm thối nấm; 100 mg/L putrescine, spermidine hoặc spermine giảm thối quýt.

• Dâu tây là ngoại lệ đáng chú ý: theo tổng quan 2021, putrescine ngoại sinh ức chế chín, nhưng spermidine hoặc spermine lại thúc chín. Tức là mỗi polyamine, mỗi loại quả có thể cho kết quả khác nhau.

Thời điểm và nồng độ: những gì chưa chốt được

Tổng quan Frontiers 2021 không ghi nồng độ, liều và thời điểm của các thí nghiệm nó nhắc đến, nên không thể làm lại từ văn bản đó. Cũng chưa có một công thức đại trà cho mọi cây. Các con số ở trên là từng thí nghiệm riêng lẻ trên từng giống, từng điều kiện. Nhà vườn không nên tự suy ra liều cho cây khác từ các số này.

Có thể rút ra vài nguyên tắc thận trọng. Thứ nhất, polyamine nội sinh cao ở giai đoạn quả non, khi tế bào đang phân chia, nên các thử nghiệm đậu trái thường tập trung vào giai đoạn này. Thứ hai, thử nghiệm chất lượng quả thường phun trước thu hoạch hoặc xử lý sau hái.

Rủi ro cần biết

• Nồng độ cao có thể gây hại: Fortes và cộng sự ghi nhận polyamine nồng độ cao có thể gây tổn thương như đốm đen trên táo, và ở nho, mức polyamine cao liên quan đến thối do nấm Botrytis cinerea sau thu hoạch.

• Bằng chứng còn hạn chế: phần lớn dữ liệu chưa qua kiểm chứng nhiều vụ, nhiều vùng; nhiều kết luận dựa trên tương quan hoặc cây chuyển gen, chưa chứng minh nhân quả.

• Mỗi chất một khác: putrescine, spermidine, spermine không tác động giống nhau; chọn nhầm chất có thể cho kết quả ngược, như trường hợp dâu tây ở trên.

• Quy định dư lượng: sản phẩm thương mại vẫn phải theo nhãn đăng ký tại nơi sử dụng. Các nguồn trên không cho biết polyamine đã được đăng ký cho cây nào ở từng quốc gia.

Lưu ý an toàn

• Đọc kỹ nhãn sản phẩm, dùng đồ bảo hộ khi pha và phun, tuân thủ thời gian cách ly ghi trên nhãn.

• Không tự nâng nồng độ để mong hiệu quả nhanh hơn; thử trên vài cây, theo dõi cháy lá, đốm quả, rồi mới mở rộng.

• Ghi chép ngày phun, nồng độ, giống và kết quả để so sánh các vụ.

Tóm lại

Polyamine là nhóm chất điều hòa có cơ sở sinh lý rõ: tham gia phân chia tế bào ở quả non, liên quan ethylene và giữ độ cứng. Kết quả thực tế khác nhau theo cây và theo từng chất, và nồng độ cao có thể gây hại. Với nhà vườn, đây là hướng cần thử nghiệm có kiểm soát hơn là một giải pháp đã chuẩn hóa.

Cần tư vấn chọn chất điều hòa sinh trưởng phù hợp, nhà vườn liên hệ CVGreen qua số tư vấn trên website.

Tài liệu tham khảo: Fortes A.M. và cộng sự (2019), Frontiers in Plant Science, tổng quan về chuyển hóa polyamine trong quả; Frontiers in Plant Science (2021), tổng quan về polyamine trong chín quả thịt; Liu J.H., Honda C., Moriguchi T. (2006), Involvement of Polyamine in Floral and Fruit Development, Japan Agricultural Research Quarterly 40(1); Franco-Mora O. và cộng sự (2005), Journal of the Japanese Society for Horticultural Science 74(3); Acta Scientiarum Biological Sciences, nghiên cứu polyamine trên táo Red Delicious.