Ngân hàng hạt giống giữ hạt của nhiều loài cây bằng cách sấy cho hạt thật khô rồi cất ở nhiệt độ khoảng âm 18 đến âm 20 độ C; với hạt chịu được cách xử lý này, sức sống có thể kéo dài hàng chục năm, có loài lâu hơn nữa. Nhưng một phần lớn cây gỗ rừng nhiệt đới — trong đó có nhiều loài họ Dầu và họ Dẻ — có hạt không chịu khô, chết khi sấy, nên không giữ được theo cách này và phải dùng phương pháp khác.
Chính sự khác biệt này quyết định bảo tồn nguồn gen cây rừng quý ở Việt Nam khó hơn nhiều so với lúa, ngô hay rau. Bài này giải thích ba kiểu hạt theo khả năng bảo quản, quy trình cơ bản của một ngân hàng hạt, các phương án cho loài hạt khó giữ, và vai trò thật của ngân hàng gen trong bảo tồn cây quý.
Ba kiểu hạt theo khả năng bảo quản
Các nhà sinh lý hạt chia hạt thành ba nhóm dựa trên phản ứng với việc sấy khô và làm lạnh. Biết loài thuộc nhóm nào là câu hỏi đầu tiên trước mọi kế hoạch lưu giữ.
| Kiểu hạt | Đặc điểm | Ví dụ nhóm cây | Cách lưu giữ |
|---|---|---|---|
| Hạt chính thống (orthodox) | Chịu sấy xuống độ ẩm rất thấp, càng khô càng lạnh càng sống lâu | Nhiều cây họ Đậu, nhiều loài thông, phần lớn cây trồng nông nghiệp | Ngân hàng hạt tiêu chuẩn |
| Hạt khó bảo quản (recalcitrant) | Rụng khi còn ẩm, chết nếu sấy dưới một ngưỡng; thường không chịu lạnh sâu | Nhiều loài họ Dầu, họ Dẻ, nhiều cây gỗ rừng ẩm nhiệt đới | Không giữ lâu được bằng ngân hàng hạt; dùng vườn sưu tập, in vitro, lạnh sâu phôi |
| Hạt trung gian (intermediate) | Chịu sấy ở mức vừa phải nhưng nhạy với lạnh sâu hoặc giảm sức sống nhanh | Một số loài cây nhiệt đới | Bảo quản ngắn đến trung hạn với điều kiện riêng |
Với hàng nghìn loài cây gỗ Việt Nam, kiểu hạt của phần lớn loài chưa được nghiên cứu. Các cơ sở dữ liệu quốc tế về đặc tính hạt có ghi nhận cho một số loài, nhưng với loài đặc hữu thì thường chưa có, và phải thử nghiệm riêng trước khi quyết định cách giữ.
Quy trình cơ bản của một ngân hàng hạt
Với hạt chính thống, quy trình ở các ngân hàng hạt trên thế giới khá thống nhất, dựa trên tiêu chuẩn ngân hàng gen do Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) khuyến nghị. Các bước chính như sau:
- Thu hạt chín từ nhiều cây mẹ trong quần thể, ghi rõ vị trí, sinh cảnh, số cây mẹ, ngày thu; giữ hạt từng nguồn riêng.
- Làm sạch, loại hạt lép, hạt sâu; đếm hoặc cân để biết số lượng.
- Sấy chậm trong phòng có độ ẩm không khí thấp, ở nhiệt độ vừa phải, cho tới khi độ ẩm hạt cân bằng ở mức rất thấp.
- Thử nảy mầm một mẫu nhỏ trước khi cất để biết sức sống ban đầu.
- Đóng gói kín chống ẩm, cất trong kho lạnh khoảng âm 18 độ C với bộ cất giữ dài hạn.
- Thử nảy mầm định kỳ, thường vài năm đến mười năm một lần tuỳ loài; khi sức sống giảm xuống dưới ngưỡng thì gieo trồng để lấy hạt mới.
- Gửi bản sao an toàn tới một cơ sở khác để phòng rủi ro.
Bước thử nảy mầm định kỳ ít được nhắc đến nhưng là phần tốn công nhất. Một ngân hàng hạt cất hạt mà không thử thì sau vài chục năm có thể đang giữ những gói hạt đã chết.
Những ngân hàng hạt lớn trên thế giới làm gì
Hai cơ sở thường được nhắc đến nhất là Ngân hàng Hạt Thiên niên kỷ (Millennium Seed Bank) của Vườn Thực vật Hoàng gia Kew ở Anh, đi vào hoạt động khoảng năm 2000, tập trung vào hạt thực vật hoang dã của nhiều nước; và Kho Hạt giống Toàn cầu Svalbard ở Na Uy, mở năm 2008, đặt trong lòng núi băng vĩnh cửu và chủ yếu giữ bản sao an toàn hạt cây lương thực từ các ngân hàng gen quốc gia.
Hai cơ sở này có mục tiêu khác nhau, và sự khác biệt đó cho thấy một điều quan trọng: phần lớn nỗ lực ngân hàng gen trên thế giới dành cho cây trồng nông nghiệp, vì giá trị kinh tế rõ và hạt phần lớn là hạt chính thống. Cây rừng hoang dã, nhất là cây gỗ nhiệt đới, là phần được đầu tư ít hơn và khó hơn về kỹ thuật.
Ở Việt Nam, hệ thống ngân hàng gen quốc gia cũng có lịch sử gắn với cây trồng nông nghiệp, với các trung tâm tài nguyên thực vật lưu giữ hạt lúa, ngô, đậu và các giống cây địa phương. Với cây rừng quý, nguồn gen chủ yếu được giữ bằng rừng giống, vườn giống, vườn sưu tập ở các viện nghiên cứu lâm nghiệp, vườn quốc gia và trường đại học — tức là giữ bằng cây sống nhiều hơn là bằng kho hạt.
Điều này không phải là thiếu sót riêng của Việt Nam mà là thực tế chung ở các nước nhiệt đới: kiểu hạt của cây gỗ bản địa quyết định phương pháp. Hướng đi hợp lý là xác định trước loài quý nào có hạt chính thống để đưa vào kho hạt, còn loài hạt khó bảo quản thì dồn nguồn lực cho vườn giống và nghiên cứu bảo quản lạnh sâu.
Phương án cho cây có hạt khó bảo quản
Vườn sưu tập và rừng giống. Giữ cây sống, lấy hạt tươi mỗi mùa để gieo. Đơn giản và hợp với cây gỗ, nhưng tốn đất, phơi ra bão và sâu bệnh, và chỉ giữ được số cá thể có hạn.
Kéo dài thời gian sống của hạt tươi. Với một số loài, giữ hạt ở độ ẩm tự nhiên trong điều kiện mát, thông khí có thể kéo dài sức sống thêm vài tuần đến vài tháng — đủ để vận chuyển và gieo, không đủ để lưu giữ dài hạn.
Lưu giữ in vitro sinh trưởng chậm. Chồi hoặc cây mầm được nuôi trong ống nghiệm, ở nhiệt độ thấp hoặc môi trường hạn chế dinh dưỡng để lớn chậm, cấy chuyển sau vài tháng đến một năm. Cách này giữ được mô sống lâu dài nhưng cần phòng thí nghiệm và nhân lực liên tục.
Bảo quản lạnh sâu. Phôi tách khỏi hạt, đỉnh sinh trưởng, hoặc phấn hoa được xử lý rồi ngâm trong nitơ lỏng ở khoảng âm 196 độ C, nơi hoạt động sinh học gần như dừng hẳn. Đây là hướng triển vọng nhất cho lưu giữ dài hạn loài hạt khó bảo quản, nhưng quy trình phải phát triển riêng cho từng loài và tỷ lệ tái sinh sau rã đông nhiều khi còn thấp.
Ngân hàng ADN. Lưu mẫu lá sấy hoặc ADN tách chiết phục vụ nghiên cứu phân loại, di truyền quần thể. Mẫu ADN không mọc thành cây được, nên đây là công cụ nghiên cứu chứ không phải phương án tái tạo loài.
Ngân hàng gen làm được gì và không làm được gì cho cây quý
Ngân hàng gen làm được một việc mà rừng không làm được: giữ một "bản chụp" đa dạng di truyền của quần thể ở một thời điểm, cách ly khỏi các rủi ro ngoài thực địa. Nếu một quần thể bị cháy, bị ngập do hồ thuỷ điện hay bị chặt sạch, hạt hoặc mô đã lưu giữ là nguồn duy nhất để dựng lại một quần thể mang nguồn gen cũ.
Nhưng ngân hàng gen không giữ được quá trình tiến hoá. Quần thể ngoài rừng liên tục chọn lọc, thích nghi với khí hậu và sâu bệnh mới; hạt trong kho thì đứng yên ở thời điểm thu. Sau vài chục năm, cây mọc từ hạt cất kho có thể kém thích nghi hơn với điều kiện đã thay đổi. Ngân hàng gen cũng không giữ được nấm cộng sinh, côn trùng thụ phấn hay tri thức của người dân địa phương về loài.
Ngân hàng gen cũng dễ tạo cảm giác an toàn giả. Một dòng thông báo "loài đã được lưu giữ nguồn gen" có thể khiến người ta coi nhẹ việc giữ rừng, trong khi chất lượng lưu giữ — bao nhiêu cây mẹ, sức sống ra sao, có thử định kỳ không — mới là điều quyết định. Khi đọc tin về lưu giữ nguồn gen một loài cây quý, những câu hỏi đáng đặt ra là: giữ dưới dạng nào, từ bao nhiêu cá thể, ở bao nhiêu nơi, và đã từng thử tái sinh thành công chưa.
Người dân và cộng đồng có liên quan gì đến ngân hàng hạt
Hạt của cây quý được thu ở rừng, và người biết cây nào ra hoa, quả chín lúc nào, cây mẹ nào khoẻ thường là người dân địa phương và cán bộ kiểm lâm sống gần rừng. Nhiều chương trình thu hạt bảo tồn trên thế giới thuê người địa phương làm người dẫn đường, theo dõi mùa quả, thu hạt theo hướng dẫn kỹ thuật. Đó cũng là một nguồn thu nhập gắn với việc giữ cây mẹ đứng vững.
Ở chiều ngược lại, việc thu hạt bừa bãi cũng là một mối đe doạ. Với loài quý mà hạt có giá trị buôn bán, thu sạch hạt mỗi năm khiến quần thể không có cây con tái sinh. Các hướng dẫn thu hạt bảo tồn thường giới hạn tỷ lệ hạt được lấy trong một mùa ở mỗi quần thể, để phần còn lại rơi xuống và mọc tự nhiên. Thu hạt cây quý trong rừng đặc dụng cũng cần được phép theo quy định; đây không phải việc cá nhân tự làm.
Mùa quả cây rừng: vì sao thu hạt cây quý khó đoán
Muốn đưa hạt vào ngân hàng hay vườn ươm, trước hết phải có hạt, và với cây rừng quý điều này không đơn giản. Nhiều loài cây gỗ nhiệt đới không ra quả đều đặn mỗi năm. Có loài sai quả đồng loạt sau vài năm, những năm giữa gần như không có quả; hiện tượng này được giới sinh thái gọi là ra quả theo chu kỳ hay ra quả đồng loạt, phổ biến ở họ Dầu vùng Đông Nam Á. Người thu hạt bỏ lỡ một năm sai quả có khi phải chờ thêm nhiều năm.
Thời điểm quả chín cũng ngắn và thay đổi theo thời tiết từng năm. Quả có cánh của cây họ Dầu chín và bay khỏi cây trong vài tuần; quả mọng bị chim, khỉ, sóc ăn nhanh; quả đậu có loài tự nứt và tung hạt. Đến sớm thì hạt chưa chín, phôi chưa đủ sức sống; đến muộn thì hạt đã rụng, đã bị ăn, hoặc đã nảy mầm dưới gốc.
Vì vậy công việc thu hạt bảo tồn thường bắt đầu từ theo dõi vật hậu: ghi chép định kỳ từng cây mẹ đã đánh dấu, khi nào ra lộc, ra hoa, đậu quả, quả lớn tới đâu. Những ghi chép này, tích luỹ qua nhiều năm, giúp dự đoán mùa thu hạt và cũng là dữ liệu quý cho nghiên cứu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu lên cây rừng.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao không đưa hết hạt cây quý vào ngân hàng hạt cho an toàn?
Vì nhiều cây gỗ rừng nhiệt đới có hạt khó bảo quản, chết khi bị sấy khô hoặc làm lạnh sâu, nên không giữ được theo cách của ngân hàng hạt tiêu chuẩn. Với những loài này phải dùng vườn sưu tập, lưu giữ in vitro hoặc bảo quản lạnh sâu phôi, tốn kém và phức tạp hơn nhiều.
Hạt trong ngân hàng hạt giữ được bao lâu?
Tuỳ loài và chất lượng xử lý. Hạt chính thống sấy khô đúng chuẩn và giữ ở khoảng âm 18 độ C có thể giữ sức sống hàng chục năm, một số loài lâu hơn. Vì sức sống giảm dần, ngân hàng hạt phải thử nảy mầm định kỳ và gieo lại khi tỷ lệ nảy mầm xuống thấp.
Kho hạt Svalbard có giữ hạt cây rừng Việt Nam không?
Kho Hạt giống Toàn cầu Svalbard chủ yếu giữ bản sao an toàn hạt cây lương thực và cây trồng do các ngân hàng gen quốc gia và quốc tế gửi đến. Đây không phải nơi lưu giữ chính cho cây gỗ rừng hoang dã, nhất là các loài có hạt khó bảo quản.
Làm sao biết hạt một loài cây có giữ được trong ngân hàng hạt không?
Cần thử nghiệm: sấy hạt xuống các mức độ ẩm khác nhau rồi thử nảy mầm, sau đó thử chịu lạnh. Một số loài đã có dữ liệu trong cơ sở dữ liệu quốc tế về đặc tính hạt, nhưng với nhiều loài đặc hữu Việt Nam thì chưa có, và phải nghiên cứu riêng.
Ngân hàng ADN có giúp hồi sinh một loài cây đã mất không?
Không theo nghĩa trồng lại được. Mẫu ADN dùng để nghiên cứu phân loại, di truyền quần thể và giám định, nhưng không mọc thành cây. Muốn tái tạo một loài cần hạt, mô hoặc cây sống còn khả năng sinh trưởng.
Người dân có được tự thu hạt cây quý trong rừng để giữ giống không?
Thu hạt trong rừng đặc dụng và thu hạt loài thuộc danh mục quản lý cần được phép theo quy định; đây không phải việc cá nhân tự làm. Cách góp phần đúng là báo cho ban quản lý rừng hoặc kiểm lâm biết những cây mẹ ra quả, và tham gia các chương trình thu hạt có tổ chức nếu được mời.