Ngày 18/5/2010, báo điện tử Vietnam Express loan tin “Giới Khoa học (VN) xôn xao vì hạt lúa 3000 năm nẩy mầm” (13). Sự việc bắt đầu khi Phó Giáo sư - Tiến sĩ Lâm Thị Mỹ Dung - Chủ nhiệm Bộ môn Khảo cổ học trường Đại Học Quốc gia Hà Nội - tiến hành khai quật địa điểm khảo cổ Thành Dền đã tìm thấy những hạt thóc (hạt lúa) và gạo cháy xém tại 4 hố rác bếp. Khi đem các hạt thóc và gạo này ngâm trong nước để bảo quản thì khoảng 2 ngày sau có tới 10 hạt thóc đã nẩy mầm, đâm lá. TS Dung khẳng định "những hạt lúa này được lấy ra từ các hố rác bếp thuộc Văn hóa Đồng Đậu, tiền Đông Sơn, cách ngày nay 3.000 - 3.500 năm". Trong hình chụp (dưới đây) thấy có 9 hạt, 2 hạt không nẩy mầm (hay vừa lú, không thấy rõ) và 7 hạt nẩy mầm trong đó có 2 cây con khá lớn.
Hình chụp các hạt lúa nẩy mầm sau “3.000 năm” nằm trong di chỉ Thành Dền
Trước thông tin này, nhiều nhà khoa học lớn Việt Nam, như ông Viện trưởng Viện Di truyền nông nghiệp Lê Duy Hàm, hay Viện trưởng Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Nguyễn Văn Bộ, vừa nghi ngờ nhưng cũng vừa thích thú. Ông Lê Duy Hàm phát biểu: "Nếu đúng là lúa cổ thì đây là một phát hiện chưa từng ghi nhận từ trước đến nay. Nó sẽ có ý nghĩa cực kỳ to lớn về mặt lịch sử cũng như về mặt di truyền học" (13).
Giáo sư Đào Thế Tuấn, vị giáo sư hàng đầu trong lĩnh vực nông nghiệp ở Việt Nam, nhận định là các hạt lúa này có hình dạng ngắn, bề ngang rộng chứ không thon dài như lúa nhiệt đới. Đây là cũng là hình dạng của các loại lúa cổ xưa nhất ở Việt Nam như lúa nương, lúa nếp. Ông giả thuyết: "Theo tôi, nếu đúng là hạt thóc 3.000 năm nảy mầm thì có lẽ ở đây có một điều kiện đặc biệt nào đấy, tạo cho khu vực lưu trữ hạt thóc ở di chỉ Thành Dền chân không tốt nhất, giữ được sức sống cho chúng. Tôi giả định rằng trong khu vực lưu giữ các hạt thóc có lẫn lộn rất nhiều tro, hạt gạo cháy... Có thể chính môi trường này đã tạo điều kiện yếm khí tuyệt đối". Đồng quan điểm với giáo sư Đào Thế Tuấn, Viện trưởng Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Nguyễn Văn Bộ cho biết “không loại trừ khả năng những hạt thóc này được bao bọc bởi một môi trường đặc biệt, có thể là yếm khí hoàn toàn mà con người chưa biết đến” (14).
Tuy nhiên, cũng có chuyên viên nghi ngờ: "43 năm làm khảo cổ nhưng tôi chưa bao giờ nghe, hoặc chứng kiến chuyện này. Tôi cũng đã đọc rất nhiều tài liệu nhưng chưa thấy đề cập đến chuyện nào tương tự. Tôi rất sợ đó là những hạt thóc do chuột đào hang và tha xuống", Phó GS Tiến sĩ Nguyễn Lân Cường nói (14).
Hiện tại, 10 cây lúa (lần đầu 8 cây, 2 ngày sau thêm 2 cây) này được trồng, bảo vệ và theo dõi tại Viện Di truyền nông nghiệp Hà Nội để khảo nghiệm bằng các phương pháp hiện đại để đối chiếu với trình tự gen của giống lúa hiện đại để có kết luận đó có phải là lúa cổ hay không (13).
NHỮNG CÂU CHUYỆN HẠT CỔ ĐẠI “MUMMY SEEDS”
Chuyện hạt cổ “mummy seeds” (trong các mồ chôn vua chúa Ai Cập cách đây vài ngàn năm), hay hạt đào từ các địa điểm khảo cổ nẩy mầm sau vài trăm năm đến vài ngàn năm tồn trữ trong hầm, mộ không phải là hiếm.
Vào thế kỷ 19, vô số chuyện đăng trên báo chí danh tiếng, kể cả các tạp chí khoa học, về hạt “mummy seeds” nẩy mầm sau vài ngàn năm tồn trữ trong hầm mộ kim tự tháp. Chẳng hạn, trên tạp chí khoa học nổi danh thế giới NATURE, ngày 31/3/1887, giáo sư danh tiếng Judd thời đó khẳng định trong một bài báo rằng các hạt lúa mạch (barley) tìm trong các ngôi mộ chôn các vua Ai Cập cách đây trên 3.000 năm – nói chung là “Mummy seeds” - nẩy mầm và cho ra cây bình thường, và trong phần tài liệu tham khảo, ông liệt kê một số tác giả làm các việc nẩy mầm hạt “mummy” này, mà tất cả các tác giả này không phải khoa học gia mà chỉ là các nhà vườn và du khách “tài tử - amateur”. Chỉ nội 3 tuần sau, cũng trên tạp chí Nature, ngày 21/4/1887 (số 35, trang 582-582), GS George Murray viết lên cho biết sự thật sau khi điều tra, kiểm chứng và khám phá các hạt lúa mạch gọi là “Mummy seeds” là giả mạo bởi các tay buôn Á Rập. Họ giả mạo hạt “Mummy seeds” bằng các hạt lúa mạch đương thời trồng chung quanh vùng các kim tự tháp đó, và bán cho các du khách. Du khách tưởng bở là thật tuyên bố vung vít trên báo chí.
Năm 1897, Ông E. A. Wallis Budge, Giám đốc Viện Bảo Tàng Anh Quốc về Ai Cập Cổ Đại gởi đến Vườn Bách Thảo Hoàng Gia Kew rất nhiều hạt “mummy seeds” có niên đại 3.000 năm để thử nẩy mầm trong phòng thí nghiệm có thiết bị tối tân, kết quả không một hạt nào nẩy mầm.
Sau bài báo của GS Murray, và tường trình của Vườn Bách Thảo Hoàng Gia Kew, các phòng khoa học khắp nơi trên thế giới tiết lộ thêm là tất cả chuyện hạt cổ đại “Mummy seeds” nẩy mầm đều giả mạo với các hạt giống đương thời, hay các giống (cultivars), loài (species) mà vào thời kỳ 3.000 năm trước Ai Cập chưa có các loài hay giống hoa màu đó. Các hột thật sự “mummy seeds” đều chết. Ngày nay, với kỹ thuật DNA, thật là dễ dàng để khám phá các giả mạo. Chẳng hạn, năm 1922, một hạt đậu pea (Pisum sativum) tìm thấy trong lăng mộ vua Tutankhamen (chết năm 1334 trước Thiên chúa) nẩy mầm, nhưng sau đó khám phá ra rằng hạt đậu này là một giống địa phương bán ngoài chợ.
Năm 1967, trên tạp chí khoa học danh tiếng thế giới Science (số 158, trang 113-114) Porsild & cộng sự (16) tuyên bố hạt Lupinus arcticus (họ Đậu Leguminosae) có số tuổi trên 10.000 năm, khai quật từ một hầm băng tuyết thời Pleistocene, vẫn nẩy mầm. Trong suốt 4 thập niên, các nhà khoa học đều tin tưởng là hạt Lupin này có tuổi thọ kỷ lục 10 ngàn năm, khí tồn trữ trong điều kiện băng tuyết trường kỳ (permafrost). Phải 42 năm sau, năm 2009, trên tạp chí khoa học New Scientists (số 182, trang 788-792), Zazula & cọng sự (23) chứng minh là giống Lupinus arcticus nói trên chỉ là một giống thương mại ngày nay, không phải được tồn trữ từ thời Pleistocene cách đây 10.000 năm. Có lẽ tầng băng giá Pleistocene bị nhiễm các hạt giống ngày nay do các loài gặm nhấm (như chuột, sóc) đào hang mang hạt vào để tồn trữ dành ăn.
Về chuyện giả mạo hạt “mummy” đều được đề cập hầu hết trong các sách giáo khoa bậc đại học ở phương tây (như Black, 1967; Prestley, 1986; Roos et al., 1996; Baskin & Baskin, 2001, v.v.).
Gần đây, tháng 12/2009, một tờ báo (lá cải) ở Turkey tường trình hạt giống lentil cổ đại 4.000 ngàn năm nẩy mầm. Cho tới nay các báo khoa học (thật sự) và các khoa học gia của Turkey không đá động gì tới chuyện này.
TUỔI THỌ KỶ LỤC Ở HẠT
Vì vậy, khoa học chỉ công nhận là hạt cổ đại khi được định tuổi ít nhất bằng phương pháp phóng xạ C*, hay được tồn trữ trong điều kiện được xác định rõ ràng.
Tồn trữ khô: Hột khô được tồn trữ trong phòng.
Năm 1908, Ewart (người Úc) (kể trong 11, 12) thử nghiệm hạt của 1.400 loài (species) tồn trữ trong phòng lưu trữ mẩu thực vật (herbarium) tại Ấn Độ (có không khí khô và tương đối nóng), thì chỉ có 49 loài có tuổi thọ trên 50 năm, trong số này hết 37 loài trong họ Đậu. Loài đậu có tuổi thọ cao nhất là Hovea linearis với 17% nẩy mầm sau 105 năm.
Harrington (1972) (kể trong 11, 12) cho biết Cassia surattensis tồn trữ 43 năm trong phòng vẫn nẩy mầm 100%.
Nhà thực vật học Pháp Paul Becquerel năm 1907 và 1934 thử nghiệm nẩy mầm hạt của 500 loài tồn trữ trong phòng chứa (không khí khô và mát) của 1 viện bảo tàng ở Pháp. Chỉ có 13 loài có tuổi thọ trên 50 năm, trong số này là 11 loài họ Đậu, mà Cassia bicapsularis sau 115 năm vẫn nẩy mẩm 40%, và sau này thử nghiệm thêm cho là có tuổi thọ kỷ lục 158 năm (kể trong 11, 12).
Năm 1933, Ông J.H. Turner ở Vườn Bách Thảo Hoàng Gia Kew thử nghiệm nẩy mầm hạt lưu trữ trong herbarium cho biết các loài họ Đậu thuộc tông (genus) Anthyllis, Cytisus, Lotus, Medicago, Melilotus, và Trifolium có tuổi thọ trên 80 năm (kể trong 11, 12).
Tờ Gardeners’ Chronicle London, năm 1942 tường trình hạt Albizzia julibrissin (họ Đậu) nẩy mầm sau 149 năm, và hạt súng Nelumbium speciosum (waterlily) nẩy mầm sau 250 năm tồn trữ trong Viện Bảo Tàng ở London .
Trong Đệ nhị Thế Chiến, không quân Đức dội bom London dữ dội và Viện Bảo Tàng Lịch sử Thiên Nhiên (Natural History Museum) bốc cháy. Đội Cứu Hỏa phải xịt thật nhiều nước, làm ngập nhiều phòng chứa mẩu thực vật, và sau đó khám phá nhiều hạt sen (Lotus) có số tuổi 500 năm nẩy mầm.
Tuổi thọ kỷ lục trong tồn trữ khô được giới khoa học công nhận là hạt chà-là (date, Phoenix dactylifera L.) có số tuổi 2.000 năm được tìm thấy dưới hầm một cổ thành trên đồi Masada gần Dead Sea ở Israel vào đầu thập niên 1970s. Ba hạt chà-là này được cất trong ngăn tủ của phòng thí nghiệm thực vật thuộc Đại Học Bar-Ilan ( Israel ) cho tới tháng 1/2005 (sau 30 năm) mới được thử nghiệm nẩy mầm. Chỉ có một hạt trong số 3 hạt này nẩy mầm thành cây con.
Hạt của cây này được định tuổi bằng phương pháp phóng xạ C* tại Đại học Zurich (Thụy Sĩ) là 1990 ± 50 năm, và phân tích DNA của lá cho biết là giống chà-là này khác biệt 13% với các giống chà-là trồng ở vùng Trung Đông, Phi Châu hay Mỹ Châu ngày nay. Đó là một giống chà-là đã bị tuyệt chủng hơn ngàn năm nay (19).
Tồn trữ trong đất (Tồn trữ hạt ẩm).
Hạt cỏ dại là một ví dụ rõ ràng. Cứ sau mùa mưa, hay sau khi cày xới đất, là cỏ dại mọc rộ. Ở vùng Ôn đới, hạt cỏ dại có thể sống trong đất 50 năm hay hơn. Hạt cây rừng tiền phong (pioneer forest tree) cũng sống hàng chục năm trong đất, và sau khi phá rừng hạt cây rừng này mọc để tái tạo rừng. Cũng có nhiều loại thực vật tưởng đã tuyệt chủng trong nhiều thập niên, tự nhiên thấy mọc lại. Chẳng hạn, 2 loài Viola persicifolia và Senecio paludosus được tường trình đã tuyệt chủng hàng mấy thập niên ở Anh. Năm 1974 chúng xuất hiện mọc lại từ khối đất đào lên khi công nhân đào một mương rảnh ở vùng Cambridge .
Để tìm hiểu tuổi thọ của hạt chôn vùi trong đất, Dr Beal ở Michigan (Hoa Kỳ) làm một thí nghiệm năm 1879. Ông sử dụng hạt của 20 loài, gồm 19 loài cỏ và một loài hoa màu (Trifolium repens). Mỗi loài, ông lấy 50 hạt trộn với đất cát ẩm để trong chai thủy tinh có đậy nút (cũng thủy tinh). Mỗi loài ông làm 20 chai, tổng cộng 400 chai. Tất cả các chai chứa hạt và đất ẩm này được chôn vào đất ở độ sâu 46 cm. Trong 40 năm đầu, cứ 5 năm, ông hay cọng sự viên của ông đào lấy 20 chai của 20 loài, đem thử nghiệm nẩy mầm. Sau 40 năm, cứ 10 năm thì đào lên thử nghiệm độ nẩy mầm một lần; như vậy các năm thử nghiệm là 1980 (trước khi chôn), 1885, 1889, 1894, 1899, 1905, 1910, 1915, 1922, 1931, 1941, 1951, 1961, 1971, 1981(100 năm), 1991, 2001 (120 năm). Kết quả sau 100 năm (1981), cho thấy hạt loài hoa màu Trifolium repens chỉ sống 5 năm, 3 loại cỏ sống 1 năm; ngược lại hạt cỏ Verbascum spp. (họ Scrophulariaceae) và Malva pusica (họ bông bụp Malvaceae) sống 100 năm; Rumex crispus (họ Polygonaceae) và Oenothera biennis (họ Onagraceae) sống 50 năm; cải hoang Brassica nigra (họ Cruciferae) sống 50 năm trong đất (15). Kết quả sau 120 năm (năm 2001), cho thấy 50 % hạt Verbascum nẩy mầm, và hạt Malva rotundifolia chỉ còn nẩy mầm 2% (21). Như vậy, trong 20 loài chỉ có hạt loài Verbascum là thọ nhất, và nếu dựa vào sơ đồ tuổi thọ theo thời gian hạt loài này tiên đoán sẽ có tuổi thọ khoảng 180-200 năm (21).
Một thí nghiệm nỗi tiếng khác là của Dr Duvel thực hiện năm 1902 tại Arlington, Virginia, Hoa Kỳ. Ông chôn hột của 107 loài trong hũ chứa đất và hột chôn ở 3 độ sâu 20, 60 và 107 cm. Thí nghiệm chấm dứt sau 39 năm (1941). Kết quả cho thấy 2 loài hoa màu không có hưu miên (dormancy) đều chết sau 2 năm. Ngược lại hạt thuốc lá (Nicotiana tabacum), cần tây (Apium graveolens), Trifolium pratense đều sống sau 39 năm chôn vùi trong đất. Sau 39 năm, hạt Phytolacca americana nẩy mầm 81-90%, hạt Solanum nigrum nẩy mầm 79-83% (22).
Từ kết quả của 2 thí nghiệm nổi danh này, hạt cỏ chôn vùi trong đất có tuổi thọ tối đa khoảng 180 năm. Hạt của các loài hoa màu hòa bảng không hưu miên chỉ thọ 2 năm.
Tuy nhiên, tuổi thọ của hạt chôn trong đất chiếm kỷ lục được công nhận là 1.300 năm với hạt sen (lotus, Nelumbo nucifera) tìm thấy ở một đáy hồ khô cạn ở Pulantien (tỉnh Liaoning, vùng Đông Bắc Trung Quốc) năm 1995, có tuổi từ 830 đến 1.250 năm xác định bằng phương pháp C*. Sáu hạt được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm ở Los Angeles (Hoa Kỳ), 4 hạt nẩy mầm và sinh trưởng bình thường (20).
KHOA HỌC NGÀY NAY ĐÃ KHÁM PHÁ ĐIỀU GÌ MỚI?
Với đà tiến bộ khoa học, nhất là việc thúc đẩy tìm biện pháp bảo tồn tài nguyên thực vật đạng bị nguy cơ tuyệt chủng, trong đó việc bảo quản hạt giống cây hoa màu, cây rừng và thực vật hoang dại rất khẩn cấp, nên ngành khoa học về hạt (Seed Science) đã tiến triển nhanh chóng trong nửa thế kỷ qua.
Bản chất tồn trữ (Seed storage behaviour)
Để bảo quản hạt giống, trước tiên cần phải biết đặc tính tồn trữ của mỗi loài hạt cây. Năm 1973, GS EH Roberts (17) của Đại Học Reading (Anh Quốc) chia hạt của thực vật thành 2 nhóm:
Hạt chính thống (Orthodox seed) – hay nôm na là “hạt-ưa-khô” - là nhóm hạt “có thể rút khô (dry, desiccation) mà không hư hại đến khả năng nẩy mầm, và trong một giới hạn rộng rải của môi trường tồn trữ, tuổi thọ hạt càng gia tăng khi ẩm độ hạt và nhiệt độ tồn trữ càng thấp, theo một quy luật có thể tính toán và tiên đoán được”. Tóm lược, được gọi là Orthodox seed, hạt phải có đủ 3 điều kiện:
(i) Hạt có thể rút khô xuống 2-5% ẩm độ (moisture content, mc), hay tương đương với 10% ẩm độ tương đối không khí (air relative humidity, rh).
(ii) Trong giới hạn từ 2-5% tới 20% ẩm độ, có sự tương quan logarithm nghịch (negative logarithmic relation) giữa tuổi thọ và ẩm độ hạt tồn trữ.
(iii) Có tương quan nghịch (negative relation) giữa gia tăng tuổi thọ và gia tăng nhiệt độ (i.e. tuổi thọ càng gia tăng khi nhiệt độ tồn trữ càng thấp).
Ví dụ: hạt ngũ cốc, đậu. Vì vậy, tuổi thọ của hạt-ưa-khô khi tồn trữ ở ẩm độ thấp và nhiệt độ thấp, sẽ có tuổi thọ lớn. Chẳng hạn, các ngân hàng hạt giống (seed genebank) tồn trữ hạt ở ẩm độ 3-5% và nhiệt độ -20ºC tin tưởng là có tuổi thọ từ vài trăm năm đến vài ngàn năm.
Hạt phản loạn (Recalcitrant) – hay nôm na “hạt-ưa-ẩm” là loại hạt sẽ bị chết hoàn toàn khi rút khô dưới 25 -20% (tương đương với ẩm độ tương đối không khí 95-98% rh). Vì không thể rút khô, nên không thể tồn trữ lạnh <10ºC, vì vậy tuổi thọ rất ngắn, chỉ vài tuần đến vài tháng. Ví dụ: hạt mít, nhản, chôm chôm, sầu riêng, măng cụt, v.v.
Năm 1990, một nhóm hạt thứ 3 được Ellis, Hong và Roberts (3) khám phá, đặt tên là “Hạt trung gian” (Intermediate seed storage behaviour). Ở nhóm hạt này, tuổi thọ gia tăng khi hạt rút khô và tuổi thọ tối đa khi hạt có ẩm độ khoảng 8-12%, tương đương với ẩm độ tương đối không khí 50% rh, rút khô dưới ẩm độ này hạt chết. Về nhiệt độ tối hảo để tồn trữ là 10 ºC, trên nhiệt đô này tuổi thọ giảm, dưới nhiệt độ này hạt bị chết. Ví dụ: hạt cà phê arabica, hạt đu đủ, hạt cam quít, v.v. Tuổi thọ của nhóm hạt này cũng ngắn, nếu tồn trữ ở điều kiện tối hảo (10% ẩm độ, 10ºC) hạt cà phê arabica có tuổi thọ tối đa là 10 tới 15 năm, tùy giống (9).
Chi tiết bản chất tồn trữ và phương pháp tồn trữ tối hảo cho 3 nhóm hạt này được tường trình (8, 11). Trong khoảng 7.000 loại thực vật hiện được biết bản chất tồn trữ (trong số khoảng 250 ngàn thực vật có hạt) thì 88.6% là hạt-ưa-khô, 2% là trung gian, và 7.4% là hạt-ưa-ẩm (12). Trong số 60 cây rừng Việt Nam được nghiên cứu tại Reading thì có 34 loài thuộc hạt-ưa-khô (56.8%), 13 loài trung gian (21.6%), và 13 loài thuộc hạt-ưa-ẩm (21.6%) (5). Bản chất tồn trữ của hơn 7.000 loài nói trên đã được Ngân Hàng Hạt Giống thuộc Vườn Bách Thảo Hoàng Gia Kew cập vào database và đưa lên mạng (18).
Công thức tính tuổi thọ (Viability Equation)
Để tiên đoán tuổi thọ của hạt hoa màu tồn trữ trong các điều kiện được xác định rõ, từ thập niên 1960s, GS Roberts đã đề xướng một mô hình toán học và được áp dụng rộng rãi, tuy chưa được chính xác lắm. Richard Ellis (6), một sinh viên cấp PhD của Ông nghiên cứu và cải thiện mô hình toán học này trở thành hoàn hảo (6), và được mệnh danh là “Viability Equation” – “Phương trình tính tuổi thọ”:
v = Ki - p /10 KE - CW log10m - CH t - CQ t2 (1)
Cước chú: KE - CWlog10m - CHt - CQt2 là lũy thừa của 10; t2 = t bình phương
v (viết tắt của Viability) là số bách phân nẩy mầm tính theo đơn vị probit (sác xuất probability) sau p (period) ngày tồn trữ ở ẩm độ m (moisture content, tính theo chất tươi, fresh basis) và nhiệt độ t (°C), Kilà một hằng số mô tả độ nẩy mầm của lô hạt trước khi tồn trữ, tính theo đơn vị probit, và KE, CW, CH và CQ là các hằng số có liên hệ với loài (species) hạt tồn trữ. Các trị số này được tính từ kết quả của một thí nghiệm cho từng loài hoa màu trong các điều kiện tồn trữ thật chính xác trong phòng thí nghiệm, cần một thời gian tối thiểu 2 năm. Cho tới nay (2009), khoảng 80 loài đã được xác định các hằng số, và đã được phổ biến (12). Công thức này không những chính xác tính tuổi thọ của hạt thực vật, mà còn đúng cho hạt phấn hoa (Pollen grain) (10), và bào tử (spores, conidia) của 10 loại nấm (7).
Trị số Ki mô tả “tiềm năng tuổi thọ” (potential longevity). Trị số càng lớn chứng tỏ lô hạt có độ nẩy mầm cao trước khi tồn trữ, và như vậy có tuổi thọ lớn.
Trị số KE mô tả “tuổi thọ tuyệt đối” (absolute longevity) của loài (species). Trị số càng lớn thì loài hạt đó có tuổi thọ cao. Có thể dùng để so sánh tuổi thọ giữa các loài, để biết loài nào thọ hơn, hay loài nào chết trước, nếu chúng có cùng môi trường tồn trữ. Chẳng hạn, trong các loại ngũ cốc hòa bảng, thì hạt bắp (Zea mays) có tuổi thọ tuyệt đối cao nhất (9,993), kế là lúa miến (Sorghum bicolor) (9,381), pearl millet (Pennisetum typhoides) (9,336), lúa Phi Châu (Oryza glaberrima) (8,786), lúa mì (Triticum aestivum) (8,498), foxtail millet (Setaria italica) (8,478), finger millet (Eleusine coracana) (8,288), kodo millet (Paspalum scrobiculatum) (8,138), cuối cùng là lúa Á châu (Oryza sativa) (8,096) (2). Trong loài lúa Á châu, lúa Indica có tuổi thọ tuyệt đối lớn hơn lúa Javanica và lúa Japonica.
Trị số CW mô tả phản ứng của loài hạt đối với thay đổi ẩm độ hạt tồn trữ. Cùng giảm ẩm độ, chẳng hạn từ 15% xuống 5%, mỗi loài có phản ứng gia tăng tuổi thọ khác nhau, trị số càng lớn cho thấy tuổi thọ gia tăng nhiều khi hạt càng khô. Chẳng hạn, trong các loài ngũ cốc, bắp (5,993) gia tăng tuổi thọ nhiều nhất khi giảm ẩm độ, kế là pearl millet (5,540), lúa miến (5,379), foxtail millet (4,829), lúa mì (4,836), lúa Phi châu (4,727), kodo millet (4,435), finger millet (4,345), cuối cùng là lúa Á Châu (4,246) (2).
Phối hợp 2 yếu tố KE và CW trên, thì lúa Á Châu có tuổi thọ ngắn hơn các hoa màu nói trên.
Trị số CH và CQ là hằng số mô tả phản ứng của hạt đối với thay đổi nhiệt độ tồn trữ. Trị số này bất biến, với CH = 0,0329 và CQ = 0,000478, và được áp dụng cho mọi hạt thực vật.
Bây giờ hảy xét tồn trữ ở cùng một ẩm độ, nhưng khác nhiệt độ. Nếu nhiệt độ tồn trữ giảm từ 35 ºC xuống 30 ºC, tuổi thọ tăng 2,09 lần; giảm từ 30 ºC xuống 25 ºC, tuổi thọ tăng 1,98 lần; giảm từ 25 ºC xuống 20 ºC, tuổi thọ tăng 1,87 lần; 20 ºC xuống 15 ºC, tuổi thọ tăng 1,77 lần; 15 ºC xuống 10 ºC, tuổi thọ tăng 1,67 lần, v.v., nghĩa là cứ giảm mỗi 5 ºC, càng xuống nhiệt độ lạnh hơn thì số lần gia tăng tuổi thọ cũng kém đi. Vì vậy, nếu giảm nhiệt độ tồn trữ từ 30 ºC (như ở Sài Gòn) đến -20 ºC (nhiệt độ của ngân hàng hột giống), tuổi thọ tăng 76,6 lần.
Bây giờ hảy xét tồn trữ ở cùng một nhiệt độ, nhưng khác ẩm độ. Nếu giảm ẩm độ hạt từ 15% xuống 12,5%, tuổi thọ gia tăng 2,45 lần; từ 12,5% xuống xuống 10%, tuổi thọ gia tăng 2,99 lần; từ 10% xuống 7,5%, tuổi thọ gia tăng 4,19 lần; từ 7,5% xuống 5%, tuổi thọ gia tăng 7,32 lần. Vì vậy, nếu giảm ẩm độ hạt từ 15% (nông dân tồn trữ) xuống 5% (ẩm độ hạt của ngân hàng hạt giống tồn trữ), tuổi thọ tăng 220 lần. Vì vậy, lợi ích của việc rút khô hạt giống có hiệu quả gia tăng tuổi thọ hơn phương pháp tồn trữ bằng cách giảm nhiệt độ.
Với biện pháp giảm ẩm độ hạt kết hợp với giảm nhiệt độ tồn trữ, tuổi thọ gia tăng rất nhiều. Chẳng hạn, so sánh tồn trữ hạt ở ẩm độ 15% và 30 ºC (cách của nông dân), với tồn trữ hạt 5% và nhiệt độ -20 ºC (ngân hàng hạt giống) thì tuổi thọ hạt ở ngân hàng hạt giống gia tăng 16.850 lần nhiều hơn của nông dân.
Trong phương pháp tồn trữ khô, ngoài 2 yếu tố chánh là ẩm độ và nhiệt độ, các thành phần cấu tạo của không khí cũng có ảnh hưởng. Sự hiện diện của Oxy làm giảm tuổi thọ vì làm gia tăng hiện tượng “lảo hóa” (ageing). Ngược lại, khí CO2, khí N2, và khoảng 10 khí khác, hay chân không (dùng máy bơm hết không khí), làm gia tăng tuổi thọ thêm khoảng 5-10%.
Tồn trữ siêu khô (Ultra dry storage)
Như vậy, càng rút khô hạt xuống thật thấp, tuổi thọ gia tăng càng nhiều. Thí nghiệm với 30 loài hoa màu, ẩm độ hạt biến thiên từ 20% xuống 2-3%, với nhiều nhiệt độ tồn trữ khác nhau từ 70 ºC (chết trong vài giờ) đến 20 ºC (vẫn nẩy mầm 100% sau 15 năm). Kết quả cho thấy, ở các nhiệt độ cao (30 ºC đến 70 ºC, ở nhiệt độ này hạt chết trong vòng 3 năm, vì cần kết quả để công bố luận án PhD của sinh viên, nên thí nghiệm thường chấm dứt trước 3 năm) khi ẩm độ hạt xuống dưới một trị số tối thiểu nào đó, tuổi thọ không còn gia tăng nữa. Trị số ẩm độ tối thiểu giới hạn gia tăng tuổi thọ đó là 2,56% cho xà lách (Lactuca sativa), 2,82% cho Brassica juncea; 4,5% cho lúa Á châu, 6,04% cho đậu xanh. Mặc dầu có khác biệt giữa các trị số này, nhưng khi đo qua ẩm độ tương đối của không khí tồn trữ thì đều 10% rh. Vì vậy, ở một nhiệt độ cố định, tuổi thọ tối đa xảy ra khi hạt có ẩm độ tối hảo tương đương với ẩm độ tương đối của không khí 10 % rh. Ẩm độ hạt tối hảo này biến thiên từ 2,5% cho các loại hột giàu chất dầu (oil, lipid, như mè, hướng dương) cho tới 6% cho các loại hạt giàu chất tinh bột (các loại đậu như đậu pea). Các loại ngũ cốc như lúa, bắp, lúa miến có ẩm độ tối hảo cho tồn trữ khoảng 4,6%.
Một điều rất kỳ diệu của thiên nhiên là trị số ẩm độ tương đối 10 % rh không những tối hảo cho tuổi thọ hạt thực vật, mà cũng là tối hảo cho tồn trữ hạt phấn hoa (pollen grain) và bào tử của nhiều loại nấm để có tuổi thọ tối đa (7, 10).
Sau khi công bố phương pháp “tồn trữ siêu khô”, năm 1991 GS C. Gomez-Campo của Học Viện Sinh Học Thực Vật ở Madrid (Spain) gởi đến Đại học Reading hàng trăm mẩu của 17 loài thuộc họ Cải (Cruciferae) để thử nghiệm độ nẩy mầm. Hạt được tồn trữ cùng với silica gel trong các ống thủy tinh (vials) được khằn kín (đốt ở nhiệt độ thật cao cho thủy tinh chảy để hàn kín) và tồn trữ ở nhiệt độ từ -5 đến -10ºC từ năm 1966. Khi nhận được, sau 25 năm, những ống nào có vết nứt đều vứt bỏ, chỉ giữ những ống nguyên vẹn và silica còn giữ màu xanh lục. Đo ẩm hạt cho biết hạt có ẩm độ biến thiên từ 1,2% đến 6,1% (căn bản chất tươi, fresh weight basis), và dùng máy đo ẩm độ tương đối (relative humidity) của không khí trong ống thủy tinh, cho biêt rh biến thiên từ 4,9 đến 10,4% rh, đa số ở 6-7% rh. Kết quả thử nghiệm nẩy mầm, sau khi dùng nhiều biện pháp phá hưu miên, cho biết 6 loài họ Cải gia tăng độ nẩy mầm (so với 25 năm trước, vì nhờ việc mất hưu miên trong thời gian tồn trữ 25 năm, và biện pháp phá hưu miên ngày nay), chỉ có 1 loài thấy giảm độ nẩy mầm (từ 33% năm 1966 còn 21% năm 1991); còn 10 loài kia độ nẩy mầm không thay đổi sau 25 năm “tồn trữ siêu khô” (4). Vì độ nẩy mầm còn rất cao (>90% sau 25 năm) nên chưa thể kết luận về tuổi thọ của các loài này trong điều kiện “tồn trữ siêu khô”.
Tại sao hạt họ Đậu thọ nhất khi tồn trữ khô ở phòng?
Hạt họ Đậu cũng như họ Bông Bụp (Malvaceae) cho tuổi thọ cao nhất khi tồn trữ trong phòng ở Viện Bảo Tàng, v.v. Vỏ hạt họ Đậu có một cơ nguyên đặc biệt, có vỏ dày, cứng không thấm nước. Ở phần tể (hilum), mô tế bào đặc biệt tạo một cơ chế chỉ cho phép nước trong hạt thoát ra ngoài (khi rút khô, phơi) như một cái valve một chiều, nhưng khi ẩm độ không khí gia tăng, hay khi tiếp xúc với nước, cái valve đóng chặc không cho nước hay hơi nước vào hạt. Vì vậy hạt lúc nào cũng khô. Đó là “hạt đá” trong đậu. Hiện tượng này gọi là “hardseededness”. Hạt họ Đậu bắt đầu hóa đá khi hạt bắt đầu già. Số bách phân “hạt đá” gia tăng khi ẩm độ hạt càng thấp, có khi tới 80% nếu hạt có ẩm độ dưới 6% (tương ứng với ẩm độ tương đối không khí 20% rh). Hạt đá chỉ hấp thụ nước (để nẩy mầm) khi lớp vỏ bị bào mòn (bởi thời gian, chà xát, nhiệt, vi sinh vật phá hủy, v.v.). Hiện tượng “hạt đá” rất phổ biến ở nhiều họ thực vật.
Các Viện bảo tàng ngày xưa chưa có máy điều hòa không khí, nhưng có lò sưởi trong mùa đông, nên nhiệt độ phòng trung bình trong năm khoảng 25ºC, và ẩm độ tương đối của không khí trong phòng biến thiên từ 40 % rh đến 80% rh. Nhờ cơ chế valve một chiều, hạt khô dần cho tới khi hạt có ẩm độ tương đương với 40% rh (chứ không hút ẩm khi ẩm độ không khí 80%), tức hạt có ẩm độ khoảng 8%. Thay thế công thức (1) với các hằng số của đậu Vigna radiata (KE = 10,858 ; Cw = 6,27, t =25 ºC; m= 8%, Ki= 2,326 (nẩy mầm 99% trước khi tồn trữ, đơn vị probit), thì tuổi thọ của đậu là 47.130 ngày tức 129 năm (từ 99% sau 129 năm chỉ còn nẩy mầm 5%). Vì vậy, các loài họ Đậu chứa nhiều “hạt đá” có khả năng sống trên 100 năm ở các viện bảo tàng.
Hạt sen nằm trong nhóm này. Hạt sen chín trong gương sen khô, được phơi một thời gian rất lâu mới rụng xuống nước. Nếu trong mùa sen chín, có ngày thật khô, có lúc ẩm độ tương đối không khí xuống thật thấp, chẳng hạng 30%, thì một số hạt trong gương khô sẽ thành “hạt đá” có ẩm độ hạt khoảng 6,8%, và giữ mãi như vậy, dầu sau này có rơi chìm vào nước hay bùn. Hạt nằm ngủ trong đó cho tới khi vỏ bị bào mòn, và khi nước cạn, có đủ ánh sáng rọi tới, hạt mới nẩy mầm. Vì vậy, mặc dầu nằm trong nước, nhưng “hạt đá” của sen vẫn khô, coi như được tồn trữ khô. Hạt nào không phải “hạt đá” thì nẩy mầm sớm hơn. Hiện chưa có các hằng số áp dụng cho hạt sen với công thức (1), nhưng với tài liệu hạt sen từ 250 năm đến 500 năm vẫn còn nẩy mầm trong Viện Bảo Tàng London kể trên, chứng tỏ có KEvà CW lớn hơn các trị số của họ Đậu, ví dụ KE = 10,85 và CW = 6,27 (tương đương với Vigna radiata là loài đậu có tuổi thọ cao nhất trong loài đậu, xem tài liệu 12), Ki = 2,362 (nẩy mầm 99% trước khi tồn trữ) và t= 15ºC (giả sử nhiệt độ cùa vùng Pulantien Trung quốc), ẩm độ hạt đá là 6,8 %, thì phải 432.555 ngày tức 1.185 năm để hạt từ 99% nẩy mầm giảm còn 5%. Con số này gần với 1.300 năm trong trường hợp hạt sen ở Trung quốc nói trên.
Hạt chà-là không thuộc loại “hạt đá”, vỏ hạt mỏng và hấp thụ hơi nước và thoát nước dễ dàng. Bởi vì nguồn gốc sa mạc, chà-là thích ứng vùng khí hậu khô hạn, rất nóng ban ngày (có khi 45 ºC) nhưng lại lạnh nhanh ban đêm (có khi dưới 0 ºC). Hạt tồn trữ trong một kho dưới hầm tại Masada , là vùng sa mạc, ẩm độ tương đối không khí ban trưa xuống <10% r.h., ban đêm 60% rh, và nhiệt độ trong hầm đá bao giờ cũng mát hơn bên ngoài, vì vậy nhiệt độ nơi tồn trữ có lẽ khoảng 20 ºC. Áp dụng công thức (1) với các trị số của đậu Vigna radiata, nhưng ẩm độ hạt 5,7% (tương ứng với 25% rh của không khí), thì phải 670.095 ngày, tức 1.838 năm tồn trữ để hạt chà-là giảm độ nẩy mầm từ 99% xuống 10%. Nếu ẩm độ 5,6% thì thời gian tồn trữ trở thành 749.748 ngày, tức 2.054 năm. Các con số này phù hợp với tuổi thọ được tường trình 2.000 năm nói ở trên.
Tồn trữ ẩm (moist storage)
Hạt-ưa-ẩm chỉ có thể tồn trữ trong điều kiện ẩm, bởi vì rút khô dưới 30% ẩm độ hạt bị chết. Ẩm độ tối hảo là khoảng 45-50% (hạt chưa đủ độ ẩm để nẩy mầm, hạt nẩy mầm khi có ẩm độ >55%), và ở nhiệt độ tối hảo khoảng 15ºC cho các giống miền nhiệt đới (bởi vì <12 ºC, hạt dễ bị chết vì lạnh, chilling damage), khoảng 5-10 ºC cho giống vùng ôn đới (bởi vì dưới 0ºC, tế bào đóng băng làm hạt chết). Một điều kiện quan trọng nữa là phải có đầy đủ Oxy để hạt hô hấp (trái ngược với tồn trữ khô). Nếu tồn trữ kín, thiếu Oxy, thừa CO2 do hô hấp thải ra, hạt bị chết và lên men yếm khí. Trong các điều kiện tốt này, tồn trữ tối đa 1 năm cho hạt vùng nhiệt đới, tối đa 2-3 năm cho hạt vùng ôn đới. Vì hạt-ưa-ẩm không có hưu miên, nên dễ nẩy mầm trong lúc tồn trữ ẩm, nên việc sử dụng kích thích tố ngăn sự nẩy mầm (như ABA, abscisic acid), và vì ở điều kiện ẩm thường có mốc meo (cũng giết hạt) nên có thể sử dụng thuốc kháng sinh (antibiotics). Với các biện pháp này tuổi thọ có thể tăng thêm 10-15%.
Hạt trung gian và hạt-ưa-khô, ngoài tồn trữ khô, còn có thể tồn trữ ẩm như hạt-ưa-ẩm. Ẩm độ hạt tối hảo cũng 40-50% và nhiệt độ tồn trữ cũng 15 ºC cho hạt vùng nhiệt đới, cũng cần nhiều oxy. Nếu là giống không hưu miên, tuổi thọ hạt tồn trữ ẩm cũng chỉ 1 năm, nếu hột hưu miên nhiều có thể tồn trữ lâu hơn. Chẵng hạn hạt lúa ma Mỹ châu Zizania palustris (thuộc nhóm trung gian) hay hạt cà phê arabica (nhóm trung gian) có thể tồn trữ ẩm trong 5 năm (có cùng thời gian với tồn trữ khô).
Ngược với tồn trữ khô, trong tồn trữ ẩm hễ hạt có ẩm độ càng cao thì hiện tượng lảo hóa càng chậm, vì nhờ cơ nguyên “tự-sửa-chửa” (Auto repair), chỉ xảy ra ở ẩm độ cao, mà các khuyết tật do hiện tượng “tự-oxyt-hóa” (auto-oxydation) trong cơ chế “lão hóa” sinh ra ở hạt khô trước đó được sửa chửa.
Hột cỏ dại sở dĩ sống lâu trong đất vì chúng: (i) có hưu miên rất mạnh; (ii) loại hưu miên này chỉ phá được khi có ánh sáng (hạt trồi lên mặt đất khi cày xới); (iii) hay bởi nhiệt độ biến đổi (alternating temperatures) có biên độ lớn (ở mặt đât có biên độ lớn, càng xuống sâu biên độ càng thu hẹp); và (iv) hạt phải thật nhỏ (chim chuột không thấy để ăn).
Trường hợp của lúa.
Việt Nam cũng là cái nôi nguồn cội của lúa Á Châu (Oryza sativa) và các giống lúa hoang dại như “lúa ma” (Oryza rufipogon) vùng Đồng Tháp, hay Oryza nivara mọc hoang trong đồng lúa khắp nơi.
Vì nằm trong vùng ảnh hưởng gió mùa, trải qua hàng vạn năm tiến hóa thích nghi phong thổ để sinh tồn, lúa nẩy mầm vào đầu mùa mưa (tháng 5, 6), phát hoa trổ đòng vào cuối mùa mưa (tháng 11, 12), hạt phát triển và lúa chín đầu mùa khô (tháng 1), hạt rụng xuống đất và ngủ yên trong đất cho tới khi gặp mưa thật nhiều (để bảo đảm không bị chết nếu khô hạn), nẩy mầm và sinh trưởng cho chu kỳ mới. Vì vậy, các giống lúa cổ điển Á Châu chịu ảnh hưởng quang kỳ, chỉ phát hoa khi gặp ngày ngắn (dưới 14 giờ kể cả hoàng hôn và rạng đông, tháng 10, 11), và hạt phải hưu miên (dormancy) 3-5 tháng cho tới khi có đầy đủ nước để bảo đảm sinh tồn. Đó là đặc tính chung của các giống lúa cổ điển, như các giống “lúa mùa”, “lúa muộn” ngày xưa. Các giống tân tiến do con người tuyển chọn, với khuynh hướng không quang cảm (để có thể trồng bất cứ mùa nào trong năm), không hay ít hưu miên (để mau nẩy mầm khi có nước), vì vậy chu kỳ từ gieo đến chín khoảng 100 -150 ngày, tùy giống, nhờ vậy có thể làm 2-3 vụ lúa/năm. Các giống lúa rẫy cổ điễn cũng diễn tiến như vậy, nhưng độ hưu miên ở hạt nhiều hơn, hạt nẩy mầm chậm hơn cả tháng sau trận mưa đầu mùa để bảo đảm sinh tồn.
Về đặc tính tồn trữ, lúa thuộc loại tồn trữ “hạt-ưa-khô”, vì vậy có thể tồn trữ khô, hay tồn trữ ẩm.
Trường hợp tồn trữ khô: tuổi thọ tối đa sẽ bao nhiêu?
Như đã trình bày ở phần trên, tuổi thọ tối đa ở mỗi nhiệt độ tồn trữ (ví dụ trong hầm ở Thành Dền là 20ºC) chỉ đạt được ở ẩm độ tối hảo, m= 4,6% (tương ứng với 10% rh ở 20 ºC).
Thay thế công thức (1) với các hằng số của lúa Á Châu (Oryza sativa) (1) KE= 8,096; CW= 4,246; Ki = 2,3263 (nẩy mầm 99% trước khi tồn trữ), t= 20 ºC; CH = 0,0329 và CQ = 0,000478 (1). Bài tính cho biết tuổi thọ (độ nẩy mầm giảm từ 99% xuống còn 5%) là 107.560 ngày, tức 295 năm. Nếu hầm ở Thành Dền có nhiệt độ 15 ºC, tuổi thọ sẽ là 190.459 ngày, tức 522 năm. Muốn sống 3.000 năm, tức 1.095.000 ngày, hầm Thành Dền phải có nhiệt độ -5 ºC (độ âm).
Nếu loài lúa ngày xưa thật hoang dại, như lúa rẫy Phi Châu (Oryza glaberrima) thì tuổi thọ bao nhiêu? Thay thế công thức (1) với KE= 8,786, CW= 4,727 của loài lúa Phi châu (1). Bài tính cho biết tuổi thọ (độ nẩy mầm giảm từ 99% xuống còn 5%) là 253.434 ngày, tức 694 năm tồn trữ ở 20 ºC. Nếu hầm ở Thành Dền có nhiệt độ 15 ºC, tuổi thọ sẽ là 448.762 ngày, tức 1.229 năm. Muốn hạt lúa sống 3.000 năm, tức 1.095.000 ngày, hầm Thành Dền phải có nhiệt độ 6 ºC.
Không phải dễ dàng giữ ẩm độ hạt không thay đổi ở 4,6% trong suốt 3.000 năm. Chỉ có thể với silica gel và phải chứa trong bình thủy tinh khằn kín. Ở lu vại đất nung, chỉ sau 10 năm, ẩm độ hạt sẽ gia tăng. Tro bếp cũng là chất làm khô (desiccant), nhưng rất yếu.
Trường hợp “tồn trữ ẩm” sẽ cho tuổi thọ tối đa bao nhiêu? Như đã nói ở phần trên, muốn tồn trữ ẩm thành công, hạt lúa phải hưu miên thật mạnh, trong lúc lúa Á Châu chỉ hưu miên trong 3-4 tháng tối đa ở nhiệt độ 30 ºC. Lúa Phi Châu có hưu miên nhiều hơn. Hiện tại, không có thí nghiệm nào về tồn trữ ẩm cho hạt lúa, chỉ biết rằng tuổi thọ không cao. Kinh nghiệm của nông dân ở vùng “lúa ma” Đồng Tháp, sau khi đào mương lập vườn, lúa ma nẩy mầm nhiều trong năm đầu, nông dân diệt trước khi phát hoa, thì năm sau mọc ít hơn, và như vậy tiếp tục trong 5 năm, trong vườn không còn lúa ma khi mùa mưa đến. Lúa ma Mỹ châu (Zizania palustris) có hưu miên rất mạnh nhưng tuổi thọ không quá 5 năm khi tồn trử ẩm ở nhiệt độ 5 ºC.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1. Ellis RH & Hong TD (2006). Temperature sensitivity of the low-moisture-content limit to negative seed longevity - moisture content relations in hermetic storage. Annals of Botany 97, 785-791.
2. Ellis RH & Hong TD (2007) Quantitative response of the longevity of seed of twelve crops to temperature and moisture in hermetic storage, Seed Science & Technology 35, 431-443.
3. Ellis RH, Hong TD & Roberts ER (1990). An intermediate category of seed storage behaviour? I. Coffee. Journal of Experimental Botany 41, 1167-1174.
4. Ellis RH, Hong TD, Roberts EH, Martin MC, Perez Garcia F & Gomez-Campo C (1993). The long-term storage of ultra-dry seeds of 17 crucifers. Plant Varieties and Seeds 6, 75-81.
5. Ellis RH, Mai-Hong T, Hong TD, Tan TT, Xuan-Chuong ND, Hung LQ, Ngoc-Tam B & Le-Tam VT (2007) Comparative analysis by protocol and key of seed storage behaviour of sixty Vietnamese tree species, Seed Science & Technology 35, 459-475.
6. Ellis RH & Roberts ER (1980). Improved equations for the prediction of seed longevity. Annals of Botany 45, 13-30.
7. Hong TD, Gunn J, Ellis RH, Jenkins NE & Moore D (2001). The effect of environment on the longevity of conidia of Beauveria bassiana. Mycological Research 105, 597-602.
8. Hong TD & Ellis RH (2002). Chapter 3. Storage. In Tropical Tree Seed Manual. Ed. J.A. Vozzo. Washington DC : USDA. Pp 125-135.
9. Hong TD & Ellis RH (2002). Optimum moisture status for the exceptional survival of seeds of arabica coffee (Coffea arabica L.) in medium-term storage at -20°C. Seed Science and Technology 30, 131-136.
10. Hong TD, Ellis RH, Buitink J, Walters C, Hoekstra FA & Crane J (1999). A model of the effect of moisture content on pollen longevity in air-dry storage environments. Annals of Botany 83, 167-173.
11. Hong TD, Linington S & Ellis RH (1998). Compendium of Information on Seed Storage Behaviour. Volume I. A-H. Kew : Royal Botanic Gardens. 400pp.
12. Hong TD, Linington S & Ellis RH (1998). Compendium of Information on Seed Storage Behaviour. Volume II. I-Z. Kew : Royal Botanic Gardens. 401-901pp.
15. Kivilaan AR & Bandurski S (1981) The one hundred-year period for Dr. Beal's seed viability experiment. American Journal of Botany 68, 1290-1292.
16. Porsild AE, Harington CR & Mulligan GA (1967). Lupinus arcticus Wats. grown from seeds of Pleistocene age. Science 158, 113–114.
17. Roberts EH (1973). Predicting the storage life of seeds. Seed Science & Technology 1, 499-514.
18. Royal Botanic Gardens Kew . Seed Information Database. Search the Seed Information Database. http://data.kew.org/sid/sidsearch.html
19. Sallon S, Solowey E, Cohen Y, Korchinsky R, Egli M, Woodhatch I, Simchoni O & Kislev M (2008). Germination, genetics, and growth of an ancient date seed. Science 320 (5882), 1464 (13 June 2008).
20. Shen-Miller J, Mudgett MB, Schopf W, Clarke S & Berger R (1995). Exceptional seed longevity and robust growth: Ancient sacred lotus from China . American Journal of Botany 82 (11), 1367-1380.
21. Telewsk FW& Zeevaart JAD (2002). The 120-yr period for Dr. Beal's seed viability experiment. American Journal of Botany 89, 1285-1288.
22. Toole EH & Brown E (1946). Final results of the Duvel buried seeds experiment. Journal of Experiment Research 72, 201-209.
23. Zazula GD, C. Harington R, Alice M, Telka AM & Brock F (2009). Radiocarbon dates reveal that Lupinus arcticus plants were grown from modern not Pleistocene seeds. New Phytologist 182, Issue 4, Pages 788-792.
Reading ( UK ), 22/5/2010.
* Vài hàng về tác giả: 6 năm nghiên cứu và giảng dạy ở Phân Khoa Nông Nghiệp, Đại Học Cần Thơ, và 30 năm nghiên cứu tại Seed Science Laboratory, Đại học Reading (Anh quốc). Ông là tác giả của 7 quyển sách và trên 80 bài nghiên cứu đăng tải trên các tạp chí khoa học Âu Mỹ, đề cập chung quanh các vấn đề khoa học và kỹ thuật hạt liên hệ đến ngân hàng hạt giống.
-----------
NHỮNG BÀI VIẾT BÌNH LUẬN
Sau đây là lời bình luận của Bác Sỉ Nguyễn Văn Tuấn (Australia):
|
Hạt lúa 3000 năm nẩy mầm?
|
![In]() |
![Email]() |
|
![]() Cách đây vài hôm có tin tức cho biết hạt lúa 3000 năm nẩy mầm. Giới phóng viên đưa tin khá giật gân, và các chuyên gia trong nước đặt ra nhiều dấu hỏi bán tín bán nghi. Nhưng chưa có chuyên gia nào trong nước lí giải một cách khoa học và thuyết phục về “hiện tượng” đó. Bài sau đây của Ts Trần Đăng Hồng giải thích tính khả dĩ (hay bất khả dĩ trong trường hợp này) của “hiện tượng” trên. Là một chuyên gia nông nghiệp với những công trình nghiên cứu về tuổi thọ của cây lúa, tác giả quả đúng là người có thể cung cấp câu trả lời. Tôi lấy bài này từ trang web gia đình của ông để các bạn tham khảo. Riêng tôi khi có thì giờ sẽ quay lại đề tài này với cách nhìn của "likelihood ratio" để mua vui vài phút. Rất cám ơn Ts Trần Đăng Hồng đã "giải mã" cho một thắc mắc của cá nhân tôi. NVT
|
-------------
Báo Đất Việt
http://www.baodatviet.vn/Home/KHCN/Co-the-tinh-tuoi-tho-hat-thoc-Thanh-Den-bang-cong-thuc/20106/95486.datviet
Cập nhật lúc :11:02 PM, 01/06/2010
Lần đầu tiên, trong luồng tranh luận quanh số phận hạt thóc Thành Dền, có nhà khoa học đưa ra phân tích duy lý, dựa vào công thức.
>> Chuyên để: Khảo cổ học
>> Khám phá 'kho báu' thành Dền
Dựa vào “phương trình tính tuổi thọ” do nhà khoa học Richard Ellis xây dựng, TS Trần Đăng Hồng, nhà khoa học nông nghiệp, làm việc tại Phòng thí nghiệm khoa học về giống (Seed Science Laboratory), ĐH Reading (Anh) đưa ra những điều kiện bảo quản hạt thóc Thành Dền.
Bằng cách áp dụng các hằng số của lúa châu Á (Oryza sativa) vào công thức kể trên, truy ngược từ phương trình để tính nhiệt độ bảo quản, tiến sĩ Trần Đăng Hồng tính toán và kết luận: Nếu hạt thóc Thành Dền (được coi là lúa châu Á) thực sự có tuổi là 3.000 năm, thì lớp đất bảo quản hạt thóc này phải có nhiệt độ - 5 độ C, trong suốt thời gian đó.
v = Ki - p /10 KE - CW log10m - CH t - CQ t2 (1)  |
| Phương trình tính tuổi thọ của nhà khoa học Richard Ellis (*). |
Theo TS Trần Đăng Hồng, cho tới nay, công thức này được dùng để tính tuổi thọ của hạt thực vật, hạt phấn hoa, bào tử của 10 loài nấm. Có khoảng 80 loài đã xác định được các hằng số dùng để tính toán trong công thức trên.
TS Đỗ Nguyên Hải, Bộ môn Khoa học đất, Khoa Tài nguyên – Môi trường, ĐH Nông nghiệp I Hà Nội, cho rằng, phân tích của tiến sĩ Trần Đăng Hồng là logic, vì những lý thuyết về bảo quản chỉ ra, hạt giống chỉ có thể giữ được cấu trúc gien ở nhiệt độ thấp như vậy.
Trao đổi với Đất Việt, TS Đỗ Nguyên Hải nhận định, nhiệt độ ở lớp đất sâu khoảng 1,2m (lớp đất sâu nhất ở khu vực khảo cổ Thành Dền) khó có thể đạt mức dưới âm, thấp nhất chỉ khoảng 10-15 độ C. “Điều kiện nhiệt độ lớp đất kể trên chỉ có thể gặp ở vùng cực”, TS Đỗ Nguyên Hải nói.
Còn GS TSKH Trần Duy Quý, nguyên Viện trưởng Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam cho biết, chưa từng nghe đến công thức kể trên.
TSKH Trần Duy Quý cho biết thêm, trong ngành di truyền, các phương thức bảo quản hạt giống được quyết định dựa trên đặc điểm sinh lý và cấu tạo, thành phần hóa học của loại hạt. Theo đó, với nhiệt độ -20 độ C, hạt có thể bảo quản từ 20-50 năm, còn nhiệt độ -5 độ C cũng không có giá trị bảo quản lâu dài.
Hiện, các hạt thóc Thành Dền nảy mầm được nuôi trồng tại Viện Di truyền Nông nghiệp, trong giai đoạn mạ. Hạt trồng lâu nhất đã tách vỏ vào ngày 25/5 và giao cho cán bộ nhóm khảo cổ Thành Dền để có thể đưa đi giám định niên đại.
Theo dự kiến, lớp vỏ được giám định bằng phương pháp AMS với chi phí khoảng 600-700 USD/mẫu vật. Đến nay, giám định AMS được coi là phương pháp tin cậy nhất để tìm hiểu sự thật về hạt thóc Thành Dền.
|
(*) Chú thích phương trình của Richard Ellis:
[v] là số bách phân nảy mầm tính theo đơn vị probit (xác suất probalility) sau [p] (ngày tồn trữ ở độ ẩm [m] (tính theo chất tươi) và nhiệt độ [t];
[Ki] là hằng số mô tả độ nảy mầm của lô hạt trước khi tồn trữ, tính theo đơn vị probit;
[KE], [CW], [CH], [CQ] là các hằng số có liên hệ với loài hạt tồn trữ; Trong trường hợp tính toán cho hạt thóc Thành Dền, tiến sĩ Trần Đăng Hồng sử dụng hằng số của lúa châu Á;
|
Xuân Kiên
-o-o-o-
Ngày 30.9, PGS.TS Lâm Thị Mỹ Dung, người chủ trì khai quật Thành Dền cho biết, kết quả giám định từ phía Nhật Bản về những hạt thóc thu được ở Thành Dền thì đây không phải là lúa cổ 3.000 năm tuổi.
Ngày 30.9, tại hội nghị thông báo khảo cổ học lần thứ 45, PGS.TS Lâm thị Mỹ Dung, người chủ trì cuộc khai quật thành Dền cho biết kết quả gửi sang Nhật Bản phân tích AMS của vỏ hạt nảy mầm cây số 9 cho kết quả hàm lượng pMC vượt quá 40 (pMC được hiểu là hàm lượng nguyên tố carbon hiện đại trong mẫu vật).
TS Lâm Thị Mỹ Dung giải thích: Mức 40 đơn vị được coi là mức chuẩn. Nếu hàm lượng này trong mẫu dưới 40 đơn vị, các nhà khoa học mới tiếp tục phân tích để tìm niên đại, vượt quá 40 là mẫu hiện đại. “Ở đây, kết quả xét nghiệm bằng phương pháp AMS do Nhật thực hiện cho kết quả vượt quá 40, do vậy không được xác định niên đại và theo hàm lượng này, mẫu thuộc thời hiện đại”, TS Lâm Thị Mỹ Dung nói.
Trước đó, so sánh 9 cây lúa Thành Dền với cây Khang Dân 18 trồng đối chứng, các nhà nông học trong nước cũng cho rằng về hình thái và thời gian sinh trưởng cũng như một số chỉ số về sinh học khác, 9 cây lúa Thành Dền về cơ bản giống cây lúa Khang Dân 18.
Tuy nhiên, TS Lâm thị Mỹ Dung khẳng định: phương pháp lấy mẫu hoàn toàn tuân thủ đúng quy trình lấy mẫu khảo cổ học, do đích than người chủ trì khai quật thực hiện. Về khả năng xáo trộn tầng văn hóa, TS Dung cũng cho biết không có dấu hiệu xáo trộn tầng văn hóa trong quá trình khai quật di chỉ thành Dền.
Bao Dat Viet
