Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nhiệt độ tại nhiều vùng trồng sắn có xu hướng dao động mạnh hơn giữa ngày và đêm, giữa các mùa trong năm. Dù Manihot esculenta là cây nhiệt đới có khả năng thích nghi rộng, nhưng biến động nhiệt độ vượt ngưỡng sinh lý tối ưu vẫn có thể làm thay đổi hiệu suất quang hợp, phân bổ chất đồng hóa và tích lũy tinh bột trong củ.
Phân tích cơ chế đáp ứng của cây trước stress nhiệt giúp làm rõ tác động tiềm ẩn đến năng suất thương phẩm.
Ngưỡng nhiệt tối ưu cho quang hợp
Quang hợp ở cây sắn đạt hiệu quả cao trong khoảng nhiệt độ trung bình đặc trưng vùng nhiệt đới. Khi nhiệt độ tăng vượt ngưỡng tối ưu, hoạt tính của enzyme tham gia chu trình cố định carbon có thể suy giảm do biến tính cấu trúc protein.
Nhiệt độ cao cũng làm tăng tốc độ hô hấp. Khi hô hấp tăng nhanh hơn tốc độ cố định carbon, một phần sản phẩm quang hợp bị tiêu hao cho duy trì trao đổi chất, làm giảm lượng carbohydrat có thể vận chuyển xuống rễ.
Ngược lại, nhiệt độ quá thấp làm chậm tốc độ chuyển hóa và kéo dài thời gian tích lũy, ảnh hưởng đến tiến trình phình củ.
Ảnh hưởng đến cân bằng nước và khí khổng
Biến động nhiệt độ thường đi kèm thay đổi trạng thái nước của cây. Khi nhiệt độ cao kết hợp độ ẩm thấp, khí khổng có xu hướng đóng lại để hạn chế thoát hơi nước. Điều này làm giảm khả năng hấp thu CO2, từ đó giảm hiệu suất quang hợp.
Trong điều kiện nhiệt độ ban đêm cao bất thường, hô hấp duy trì ở mức cao kéo dài, làm giảm tích lũy ròng. Sự mất cân bằng giữa quang hợp ban ngày và hô hấp ban đêm ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ tích lũy tinh bột trong củ.
Tác động đến quá trình phình củ
Quá trình phình củ phụ thuộc vào sự phân chia và giãn nở tế bào trong mô nhu mô rễ. Nhiệt độ cao kéo dài có thể làm rối loạn cân bằng hormone nội sinh, ảnh hưởng đến tốc độ phát triển rễ củ.
Nếu stress nhiệt xảy ra trong giai đoạn tích lũy mạnh, kích thước củ và hàm lượng tinh bột có thể giảm đáng kể, ngay cả khi sinh khối thân lá vẫn duy trì tương đối tốt.
Sự ổn định nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong duy trì hiệu suất chuyển hóa quang hợp thành tinh bột. Biến động nhiệt độ ngày càng lớn có thể làm thay đổi đường cong tích lũy của cây, rút ngắn hoặc kéo dài chu kỳ sinh trưởng tùy điều kiện cụ thể.