Bước đột phá trong lai tạo giống lúa để nuôi sống tỷ dân
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã thành công trong việc nhân giống một giống lúa lai thương mại dưới dạng một dòng vô tính thông qua hạt giống với hiệu suất 95%. Điều này có thể làm giảm chi phí hạt giống lúa lai, tạo ra các giống lúa kháng bệnh, năng suất cao cho nông dân có thu nhập thấp trên toàn thế giới.
Các giống lai thế hệ đầu tiên của cây trồng thường thể hiện năng suất cao hơn các dòng bố mẹ của chúng, một hiện tượng được gọi là ưu thế lai. Nhưng điều này không tồn tại nếu các con lai được lai tạo với nhau ở thế hệ thứ hai. Vì vậy, khi nông dân muốn sử dụng các giống cây lai năng suất cao, họ cần phải mua giống mới mỗi vụ.
Lúa là cây lương thực chính của một nửa dân số thế giới. Việc nhân giống như một giống lai để tăng năng suất khoảng 10% là tương đối tốn kém. Gurdev Khush, Khoa Khoa học Thực vật tại Đại học California cho biết, điều này có nghĩa là lợi ích của giống lúa lai vẫn chưa đến được với nhiều nông dân trên thế giới.
Một giải pháp cho vấn đề này là nhân giống các giống lai dưới dạng các dòng vô tính giống hệt nhau từ thế hệ này sang thế hệ khác mà không cần nhân giống thêm. Nhiều loài thực vật hoang dã có thể tạo ra hạt là bản sao của chính chúng, một quá trình gọi là apomixis.
Khush nói: “Một khi bạn có giống lai, nếu bạn có thể tạo ra apomixis, thì bạn có thể trồng nó hàng năm”.
Tuy nhiên, việc chuyển apomixis sang cây trồng chính khó đạt được.
Vào năm 2019, một nhóm do Giáo sư Venkatesan Sundaresan và Imtiyaz Khanday tại Khoa Sinh học Thực vật và Khoa học Thực vật dẫn đầu đã đạt được quá trình apomixis ở cây lúa, với khoảng 30% hạt giống là dòng vô tính.
Sundaresan, Khanday và các đồng nghiệp ở Pháp, Đức và Ghana hiện đã đạt được hiệu quả dòng vô tính là 95%, sử dụng một dòng lúa lai thương mại và cho thấy rằng quá trình này có thể được duy trì trong ít nhất ba thế hệ.
Quy trình một bước bao gồm việc sửa đổi ba gien gọi là MiMe khiến cây trồng chuyển từ giảm phân, quá trình mà thực vật sử dụng để hình thành tế bào trứng, sang nguyên phân, trong đó một tế bào tự phân chia thành hai bản sao của chính nó. Một sửa đổi gien khác gây ra apomixis. Kết quả là một hạt giống có thể phát triển thành cây giống hệt về mặt di truyền với cây mẹ của nó.
Khush cho biết phương pháp này sẽ cho phép các công ty hạt giống sản xuất hạt lai nhanh hơn và ở quy mô lớn hơn, cũng như cung cấp hạt giống mà nông dân có thể để dành và trồng lại từ mùa này sang mùa khác.
Sundaresan cho biết: “Apomixis ở cây trồng đã là mục tiêu nghiên cứu trên toàn thế giới trong hơn 30 năm, bởi vì nó có thể làm cho việc sản xuất hạt giống lai trở nên dễ tiếp cận đối với mọi người. Kết quả là sự gia tăng sản lượng có thể giúp đáp ứng nhu cầu toàn cầu của dân số ngày càng tăng mà không cần phải tăng sử dụng đất, nước và phân bón đến mức không bền vững”.
Sundaresan cho biết kết quả có thể được áp dụng cho các loại cây lương thực khác. Đặc biệt, gạo là một mô hình di truyền cho các loại ngũ cốc khác bao gồm ngô và lúa mì, các loại lương thực chính của thế giới.
https://mard.gov.vn/
