Trong cơ thể thực vật, các hormone giữ vai trò như “bộ điều phối trung tâm” giúp cây điều chỉnh sinh trưởng và phản ứng linh hoạt trước thay đổi của môi trường. Nếu như Auxin kiểm soát hướng phát triển, Gibberellin thúc đẩy kéo dài tế bào, hay Cytokinin kích thích phân chia mô, thì Brassinosteroid (BR) lại được xem như một bước tiến mới trong hiểu biết về cơ chế điều hòa sinh lý của cây trồng. Đây là nhóm hormone steroid tự nhiên, tác động sâu rộng từ giai đoạn nảy mầm đến ra hoa, đậu quả, đồng thời giúp cây chống chịu tốt hơn trước các tác nhân gây stress như hạn, mặn, nhiệt độ cao hoặc độc chất trong đất.
Trong bối cảnh canh tác hiện đại đang chịu nhiều áp lực từ biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường, nông dân buộc phải tìm đến các giải pháp bền vững hơn – những giải pháp không chỉ nuôi dưỡng mà còn tăng sức đề kháng tự nhiên cho cây. Việc ứng dụng Brassinosteroid trong nông nghiệp vì thế được ví như “kích hoạt hệ miễn dịch sinh học” bên trong cây, giúp chúng tự phục hồi và duy trì cân bằng sinh lý mà không cần phụ thuộc quá mức vào hóa chất bảo vệ thực vật.
Câu hỏi đặt ra là: Brassinosteroid thật sự là gì, cơ chế hoạt động ra sao và chúng giúp cây trồng chống chịu stress bằng cách nào?
Bài viết dưới đây sẽ đi sâu phân tích bản chất sinh học của BR, cơ chế tác động lên tế bào thực vật và tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp bền vững.
📌 Gợi ý đọc thêm: [Tổng quan về các hormone thực vật điều hòa sinh trưởng và phản ứng stress]
Khái niệm và đặc điểm của Brassinosteroid
Khái niệm
Brassinosteroid (BR) là một nhóm hormone steroid tự nhiên được phát hiện vào cuối thập niên 1970, khi các nhà khoa học tách chiết thành công hoạt chất brassinolide từ hạt phấn của cây cải dầu (Brassica napus). Dù xuất hiện với lượng cực kỳ nhỏ, BR lại có khả năng điều hòa mạnh mẽ quá trình sinh trưởng, phát triển và khả năng chống chịu của thực vật. Cấu trúc phân tử của chúng tương tự với hormone steroid ở động vật, nhưng được tối ưu hóa cho hệ thống tế bào thực vật – nơi mà mỗi tín hiệu nhỏ đều có thể dẫn đến biến đổi đáng kể về hình thái và sinh lý.
Đặc điểm sinh học
Brassinosteroid hiện diện gần như ở mọi cơ quan sinh dưỡng và sinh sản của cây: từ lá non, chồi, rễ, hoa đến hạt đang hình thành. Nồng độ của BR trong mô thực vật rất thấp (thường chỉ tính bằng nanogram trên gram tươi), nhưng hoạt tính sinh học của nó cực cao – chỉ cần thay đổi một lượng nhỏ đã có thể ảnh hưởng rõ rệt đến chiều dài rễ, kích thước lá hoặc tốc độ ra hoa.
Các dạng phổ biến nhất của BR bao gồm Brassinolide (BL) – dạng mạnh nhất và hoạt tính cao nhất, cùng với các dẫn xuất 24-Epibrassinolide và 28-Homobrassinolide thường được ứng dụng trong nông nghiệp. Những hợp chất này không hoạt động độc lập, mà tham gia vào chuỗi tín hiệu phức tạp trong tế bào, tương tác với các hormone khác như Auxin hay Abscisic acid để duy trì cân bằng sinh trưởng – phòng vệ.
Cơ chế hoạt động tổng quát
Brassinosteroid không trực tiếp kích thích sinh trưởng như phân bón, mà kích hoạt chuỗi phản ứng tín hiệu nội bào. Cụ thể, phân tử BR gắn vào thụ thể đặc hiệu BRI1 nằm ở màng tế bào, hình thành phức hợp với protein BAK1, từ đó khởi động con đường truyền tín hiệu BR-signaling pathway. Chuỗi tín hiệu này làm thay đổi trạng thái hoạt động của các yếu tố phiên mã BZR1 và BES1, vốn kiểm soát hàng trăm gen liên quan đến kéo dài tế bào, tổng hợp diệp lục, điều hòa enzyme và tăng khả năng chống chịu stress.
Nói cách khác, BR hoạt động như “bộ điều phối” giúp cây chuyển đổi giữa hai chế độ sinh học: phát triển và tự bảo vệ. Khi điều kiện thuận lợi, BR ưu tiên kích thích tăng trưởng; khi gặp stress, BR chuyển hướng sang kích hoạt gen phòng vệ và cân bằng năng lượng nội bào.
Vai trò sinh lý của Brassinosteroid trong cây trồng
Sau khi được nhận diện và nghiên cứu chuyên sâu, Brassinosteroid (BR) được chứng minh là một trong những hormone có phạm vi ảnh hưởng rộng nhất đối với đời sống thực vật. Chúng không chỉ điều chỉnh quá trình phân chia tế bào, phát triển mô và hình thành cơ quan, mà còn tham gia vào điều hòa quang hợp, chuyển hóa dinh dưỡng và tăng cường khả năng phòng vệ tự nhiên của cây.
3.1. Thúc đẩy sinh trưởng và phát triển
Ngay ở nồng độ rất thấp, BR đã có thể kích thích phân chia và giãn dài tế bào, đặc biệt là ở rễ và chồi non. Sự tăng trưởng này không mang tính phóng đại mà diễn ra có kiểm soát, giúp cây đạt hình thái cân đối, thân lá khỏe và bộ rễ phát triển sâu rộng.
Bên cạnh đó, BR còn thúc đẩy tổng hợp diệp lục – yếu tố quyết định cường độ quang hợp. Nhiều nghiên cứu cho thấy cây được xử lý BR có tốc độ quang hợp cao hơn, hàm lượng đường hòa tan và protein tăng rõ rệt, giúp cải thiện khả năng tích lũy vật chất khô. Đối với cây ăn trái, điều này thể hiện ở trọng lượng trái lớn hơn, độ ngọt và màu sắc hấp dẫn hơn, còn với cây lương thực là năng suất và tỷ lệ hạt chắc cao hơn.
BR cũng có vai trò quan trọng trong phân hóa mầm hoa và hình thành quả. Bằng cách điều hòa hoạt động của enzyme và tăng vận chuyển carbohydrate, BR hỗ trợ cây ra hoa đồng loạt, tăng tỷ lệ đậu và giảm hiện tượng rụng sinh lý. Với những cây có chu kỳ dài như cà phê, hồ tiêu hay sầu riêng, BR giúp rút ngắn thời gian chuyển pha từ sinh trưởng dinh dưỡng sang sinh trưởng sinh sản, giúp cây ra hoa sớm và đều hơn.
3.2. Tăng khả năng hấp thu và chuyển hóa dinh dưỡng
Không chỉ ảnh hưởng đến hình thái, BR còn tác động mạnh đến quá trình dinh dưỡng nội tại của cây. Chúng kích hoạt nhiều enzyme quan trọng như nitrate reductase (NR) – xúc tác chuyển hóa nitrat thành dạng đạm dễ đồng hóa, và H+-ATPase – enzyme điều khiển bơm ion tại màng tế bào rễ. Nhờ đó, khả năng hấp thu và vận chuyển các nguyên tố khoáng như đạm, lân, kali, sắt, kẽm được cải thiện đáng kể.
Ngoài ra, BR còn tăng hiệu quả phân phối sản phẩm quang hợp từ lá về cơ quan sinh trưởng, đảm bảo nguồn năng lượng liên tục cho các quá trình phát triển rễ, nụ, hoa và quả. Sự phối hợp này giúp cây duy trì trạng thái cân bằng giữa “nguồn” (lá quang hợp) và “đích” (bộ phận cần dinh dưỡng), tối ưu hóa hiệu quả sử dụng phân bón và giảm thất thoát dưỡng chất ra môi trường.
Tóm lại, trong điều kiện bình thường, BR hoạt động như chất xúc tiến sinh học toàn diện, đảm bảo cây trồng phát triển khỏe mạnh, đồng đều và có sức sống cao – nền tảng để vượt qua những giai đoạn stress bất lợi sẽ được trình bày ở phần tiếp theo.
Cơ chế chống chịu stress sinh học và phi sinh học
Bên cạnh vai trò điều hòa sinh trưởng, Brassinosteroid (BR) còn được xem là “tuyến phòng thủ thứ hai” của cây trồng – nơi kích hoạt hàng loạt phản ứng sinh học giúp cây ứng phó và phục hồi sau stress. Cơ chế này được phân thành hai nhóm chính: stress phi sinh học (tác động từ môi trường) và stress sinh học (tác động từ sinh vật gây hại).
4.1. Stress phi sinh học: nhiệt, hạn, mặn, kim loại nặng
Khi cây gặp điều kiện bất lợi như nắng nóng gay gắt, khô hạn kéo dài hay đất nhiễm mặn, quá trình trao đổi chất trong tế bào bị rối loạn, tạo ra lượng lớn gốc tự do (ROS) gây oxy hóa màng tế bào và phá hủy enzyme. Ở giai đoạn này, BR đóng vai trò như một chất điều hòa nội sinh, giúp tái lập cân bằng oxy hóa – khử bằng cách kích hoạt hệ thống enzyme chống oxy hóa nội sinh gồm:
- Superoxide dismutase (SOD): trung hòa gốc superoxide (O₂⁻).
- Catalase (CAT) và Peroxidase (POD): phân giải hydrogen peroxide (H₂O₂) – chất độc hại hình thành khi cây bị stress.
Nhờ hệ thống này, tế bào được bảo vệ khỏi tổn thương màng và rối loạn trao đổi chất.
Ngoài ra, BR còn duy trì áp suất thẩm thấu nội bào, nhờ kích thích tổng hợp các hợp chất điều hòa như proline, glycine betaine, đường hòa tan. Những chất này giúp tế bào giữ nước, ổn định protein và hạn chế co rút khi đất khô hoặc khi nồng độ muối tăng cao.
Trong điều kiện nhiễm mặn, BR còn có khả năng điều chỉnh cân bằng ion Na⁺/K⁺, hạn chế tích lũy ion natri độc hại trong tế bào và giữ ổn định hoạt tính enzyme. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng BR giúp giảm hấp thu kim loại nặng (như Cd, Pb) vào mô rễ thông qua việc tăng lignin hóa thành tế bào, nhờ đó giảm tổn thương mô dẫn và duy trì dòng vận chuyển nước ổn định.
Tổng hợp lại, có thể xem BR như “tấm khiên sinh học” giúp cây duy trì trạng thái ổn định về năng lượng, nước và màng tế bào, nhờ đó vượt qua giai đoạn bất lợi mà không bị suy giảm năng suất nghiêm trọng.
4.2. Stress sinh học: nấm, vi khuẩn, virus
Khi bị tấn công bởi sinh vật gây hại, cây thường khởi động hai cơ chế tự vệ chính: SAR (Systemic Acquired Resistance) và ISR (Induced Systemic Resistance). Trong đó, Brassinosteroid đóng vai trò trung tâm trong ISR, tức là cơ chế miễn dịch được kích hoạt bởi tín hiệu nội sinh.
BR kích thích cây biểu hiện mạnh các gen phòng vệ (Pathogenesis-Related Proteins – PRs) như chitinase, glucanase, peroxidase, giúp phá vỡ thành tế bào của nấm bệnh và hạn chế sự lan rộng của vùng nhiễm. Đồng thời, BR cũng tăng tổng hợp lignin và phytoalexin – các hợp chất phòng vệ tự nhiên giúp củng cố vách tế bào, làm dày lớp biểu bì và giảm khả năng xâm nhập của vi khuẩn, virus.
Cơ chế này tương tác rất chặt chẽ với các hormone khác như salicylic acid (SA) và jasmonic acid (JA), tạo thành mạng lưới điều hòa miễn dịch đa tầng. Ở những cây được xử lý BR, mức độ phát sinh bệnh như sương mai, héo rũ, thán thư hay cháy lá thường giảm rõ rệt, trong khi các hoạt động sinh trưởng chính vẫn được duy trì ổn định.
Nói cách khác, BR không tiêu diệt nấm hay vi khuẩn một cách trực tiếp, mà “huấn luyện” cây tự tạo kháng thể sinh học – một cơ chế phòng bệnh chủ động và bền vững hơn nhiều so với việc phụ thuộc hoàn toàn vào thuốc bảo vệ thực vật.
📌 Gợi ý đọc thêm: [Cơ chế kích hoạt miễn dịch tự nhiên ở cây trồng]
Ứng dụng thực tiễn của Brassinosteroid trong nông nghiệp
Nhờ khả năng điều hòa linh hoạt giữa sinh trưởng – phục hồi – phòng vệ, Brassinosteroid (BR) ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nhóm cây trồng, từ lúa nước, rau màu, đến cây công nghiệp và cây ăn trái lâu năm. Dưới đây là những hướng ứng dụng thực tế đã được kiểm chứng hiệu quả trong điều kiện sản xuất nông nghiệp Việt Nam và thế giới.
5.1. Phun qua lá giúp cây phục hồi nhanh sau stress
Khi cây chịu ảnh hưởng của các yếu tố gây stress như nắng nóng, ngập úng, gió mạnh, hay dư thuốc bảo vệ thực vật, các phản ứng trao đổi chất thường bị ức chế, làm lá úa, chồi non đứng lại, rễ thối hoặc ngừng hút dinh dưỡng. Trong những tình huống đó, việc phun Brassinosteroid ở nồng độ thấp (0,01–0,05 ppm) giúp cây kích hoạt nhanh cơ chế phục hồi tự nhiên:
- Kích thích enzyme chống oxy hóa, làm lành nhanh tế bào bị tổn thương.
- Tăng hoạt động quang hợp, phục hồi sắc xanh của lá.
- Giúp rễ tái sinh nhanh, nâng hiệu quả hút nước và khoáng.
Thực tế cho thấy, nhiều mô hình canh tác lúa và rau tại đồng bằng sông Cửu Long áp dụng BR sau mưa lớn hoặc sau phun thuốc BVTV mạnh đều ghi nhận cây bật chồi nhanh hơn, lá dày và xanh bền, giảm hiện tượng vàng lá, xoăn ngọn hoặc rụng trái non.
5.2. Tăng tỷ lệ ra hoa – đậu trái và nâng chất lượng nông sản
Brassinosteroid hỗ trợ quá trình phân hóa mầm hoa và ổn định giai đoạn thụ phấn – thụ tinh, nhờ tác động trực tiếp lên hoạt tính enzyme và điều hòa dòng vận chuyển carbohydrate. Ở cây ăn trái như sầu riêng, xoài, chanh dây, việc bổ sung BR ở giai đoạn nụ hoa chuẩn bị nở giúp hoa to hơn, nhụy khỏe hơn và giảm tỷ lệ rụng sinh lý sau đậu trái.
Khi kết hợp BR với các nguồn Amino Acid, Bo và Canxi trong giai đoạn đầu của trái, cây vừa được cung cấp dinh dưỡng cho phát triển cơ học, vừa có tín hiệu hormone hỗ trợ giữ trái non và chống nứt quả. Kết quả thực nghiệm trên cây cà chua, dưa lưới và ớt chuông trong nhà màng cho thấy tỷ lệ đậu trái tăng 10–20%, thời gian chín rút ngắn, độ ngọt và độ rắn mô quả cao hơn.
5.3. Kết hợp trong các chế phẩm sinh học đa chức năng
Ngày nay, BR thường được phối hợp với Amino Acid hoặc Humic Acid trong các chế phẩm sinh học để tạo hiệu ứng “tác động kép”:
- Amino cung cấp vật chất và năng lượng giúp tế bào tái tạo.
- Humic cải thiện khả năng hấp thu, duy trì pH ổn định.
- BR đóng vai trò kích hoạt tín hiệu nội sinh giúp cây phản ứng nhanh và cân bằng sinh lý.
Sự phối hợp này đặc biệt hiệu quả trong các chương trình chăm sóc cây ăn trái giai đoạn phục hồi sau thu hoạch, kích hoa và nuôi trái non.
5.4. Phạm vi cây trồng ứng dụng
- Cây lúa: phun BR giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng giúp tăng chiều cao, diện tích lá, năng suất hạt chắc.
- Rau màu: tăng khối lượng sinh khối, rút ngắn thời gian thu hoạch.
- Cây công nghiệp (cà phê, hồ tiêu): tăng khả năng phục hồi sau thu hoạch, giảm rụng hoa đầu vụ.
- Cây ăn trái (sầu riêng, xoài, bưởi): giữ trái non, hạn chế rụng sau mưa, nâng cao độ ngọt và độ bóng vỏ.
Ở nhiều mô hình thực nghiệm, cây được xử lý BR thể hiện sức sống mạnh mẽ, giảm rõ rệt tác động của stress môi trường mà không cần tăng lượng phân bón hay thuốc hóa học – một minh chứng rõ ràng cho nền nông nghiệp sinh học bền vững.
Lưu ý khi sử dụng Brassinosteroid
Mặc dù Brassinosteroid (BR) có hoạt tính sinh học mạnh và mang lại nhiều lợi ích cho cây trồng, song việc sử dụng cần tuân thủ chặt chẽ về liều lượng, thời điểm và cách phối hợp để đạt hiệu quả tối đa mà không gây phản tác dụng. Dưới đây là những điểm quan trọng mà người trồng cần đặc biệt lưu ý khi áp dụng.
6.1. Hiệu quả phụ thuộc vào nồng độ và thời điểm phun
BR hoạt động ở nồng độ rất thấp, do đó chỉ cần pha vượt ngưỡng vài phần triệu đã có thể làm mất cân bằng hormone tự nhiên trong cây, dẫn đến hiện tượng kéo dài thân, mảnh lá, giảm ra hoa. Vì vậy, liều khuyến cáo của các chế phẩm BR thương mại thường chỉ ở mức 0,01–0,05 ppm, và không nên phun lặp quá dày.
Thời điểm phun hiệu quả nhất là khi cây đang trong giai đoạn sinh trưởng mẫn cảm:
- Sau khi trồng hoặc cấy ra vườn (kích rễ – hồi phục).
- Trước khi ra hoa (tăng phân hóa mầm hoa).
- Sau đậu trái (giữ trái, giảm rụng non).
- Sau mưa lớn hoặc sau phun thuốc BVTV mạnh (giảm stress).
Việc phun vào sáng sớm hoặc chiều mát giúp BR thấm tốt qua biểu bì lá và hạn chế thất thoát do bay hơi hoặc phân hủy dưới tia UV.
6.2. Tính tương hợp khi phối hợp với các loại phân và thuốc
BR là hormone nhạy cảm, dễ bị phân giải trong môi trường kiềm hoặc khi tiếp xúc với kim loại nặng. Vì thế:
- Không pha chung BR với thuốc trừ cỏ, phân có pH kiềm cao, hoặc dung dịch chứa đồng (Cu), vôi (CaCO₃) vì sẽ làm giảm hoạt tính.
- Nếu cần phối hợp nhiều thành phần (Amino, vi lượng, thuốc sinh học), nên pha thử trong bình nhỏ để kiểm tra độ ổn định trước khi phun đại trà.
- Khoảng cách giữa các lần phun BR nên tối thiểu 7–10 ngày, tránh gây kích thích liên tục làm rối loạn cân bằng hormone.
6.3. Vị trí của BR trong quy trình chăm sóc tổng thể
Trong một chương trình phòng – phục hồi – nuôi trái, BR thường được dùng sau Amino và trước nhóm vi lượng sinh học.
- Amino giúp cây hồi phục mô và tái tạo enzyme nền.
- BR kích hoạt tín hiệu sinh trưởng và tăng miễn dịch.
- Vi lượng (Bo, Zn, Ca, Mn…) hoàn thiện quá trình ra hoa và đậu trái.
Cách sắp xếp này giúp cây hấp thu tối ưu và tránh chồng chéo sinh lý. Với cây ăn trái lâu năm, BR nên được xem là yếu tố tín hiệu, không thay thế cho phân bón hay dinh dưỡng, mà là “chìa khóa điều chỉnh” giúp cây phản ứng hài hòa trong từng giai đoạn sinh trưởng.
6.4. Một số khuyến nghị an toàn
- Chỉ nên sử dụng sản phẩm có nguồn gốc rõ ràng, ghi hàm lượng hoạt chất cụ thể.
- Không phun BR khi cây đang bị bệnh nặng, thiếu dinh dưỡng nghiêm trọng hoặc trong điều kiện nắng gắt, gió khô.
- Đối với mô hình nhà màng, cần điều chỉnh nồng độ thấp hơn 20–30% so với canh tác ngoài trời vì khả năng hấp thu qua lá cao hơn.
Những lưu ý trên giúp người trồng khai thác đúng bản chất sinh học của BR – một hormone tín hiệu cực mạnh, chỉ phát huy hiệu quả khi được sử dụng đúng thời điểm và đúng vai trò trong chuỗi sinh lý của cây.
Kết luận
Brassinosteroid (BR) là một trong những phát hiện mang tính đột phá của sinh lý học thực vật hiện đại. Dù chỉ tồn tại với nồng độ cực nhỏ trong mô cây, BR lại đóng vai trò như “ngòi nổ tín hiệu” giúp điều phối toàn bộ mạng lưới sinh học – từ quá trình phân chia tế bào, tổng hợp diệp lục, hấp thu dinh dưỡng cho đến kích hoạt gen phòng vệ và phục hồi sau stress.
Điểm đặc biệt của BR nằm ở tính linh hoạt trong điều hòa sinh lý: khi điều kiện thuận lợi, nó thúc đẩy sinh trưởng và năng suất; nhưng khi gặp stress, BR ngay lập tức chuyển hướng sang kích hoạt hệ thống chống oxy hóa và miễn dịch cảm ứng, giúp cây duy trì trạng thái ổn định và tránh tổn thương sâu. Chính khả năng “chuyển pha” thông minh này khiến BR trở thành chiến lược sinh học quan trọng cho nông nghiệp bền vững trong tương lai.
Với xu hướng giảm phụ thuộc hóa chất và tăng cường các giải pháp sinh học, việc ứng dụng BR vào thực tế – đặc biệt là kết hợp cùng Amino, Humic, vi sinh vật có lợi và vi lượng sinh học – đang mở ra hướng đi mới giúp người trồng vừa bảo vệ môi trường, vừa duy trì năng suất ổn định.
Nói một cách khái quát, Brassinosteroid không chỉ là hormone sinh trưởng, mà là “lá chắn sinh học” của thế hệ nông nghiệp xanh, nơi cây trồng có thể tự thích nghi, tự bảo vệ và tự cân bằng trước mọi biến động khí hậu và môi trường.
⏩⏩ Mời quý vị và các bạn quan tâm theo dõi các nền tảng truyền thông để tìm hiểu, trao đổi và chia sẻ thêm về các kinh nghiệm trong đầu tư và sản xuất nông nghiệp cùng cộng đồng và chuyên gia tại:
- Youtube: Youtube.com/@Kythuattrongcayvn
- Facebook Page: Facebook.com/kythuattrongcay.vn/
- Facebook Group: Facebook.com/6441565519262518
- Tiktok: Tiktok.com/@kythuattrongcay.vn
