Hai thành tựu nghiên cứu lúa đột phá trong năm 2013 của IRRI

IRRI - laø teân vieát taét cuûa Vieän Nghieân cöùu Luùa Quoác teá, laø moät toå chöùc nghieân cöùu vaø ñaøo taïo<br /> ñoäc laäp phi lôïi nhuaän. IRRI phaùt trieån nhieàu gioáng luùa môùi vaø kyõ thuaät quaûn lyù caây luùa ñeå giuùp cho<br /> noâng daân caûi thieän naêng suaát vaø chaát löôïng treân neàn taûng saûn xuaát beàn vöõng vôùi moâi tröôøng. IRRI<br /> laøm vieäc hôïp taùc vôùi caùc toå chöùc nghieân cöùu coâng vaø tö nhaân cuûa caùc nöôùc vaø caùc heä thoáng khuyeán<br /> noâng trong caùc nöôùc troàng luùa chuû yeáu veà caùc vaán ñeà nghieân cöùu luùa, ñaøo taïo vaø chuyeån giao kieán<br /> thöùc. IRRI cuõng nghieân cöùu vaán ñeà kinh teá vaø xaõ hoäi giuùp chính phuû caùc nöôùc nhaèm ban haønh chính<br /> saùch noâng nghieäp ñeå caûi thieän vieäc cung caáp luùa gaïo bình ñaúng.<br /> <br /> <br /> Hai thaønh töïu nghieân cöùu luùa ñoät phaù trong naêm 2013 cuûa IRRI<br /> <br /> TS. Nguyeãn Coâng Thaønh<br /> Vieän Khoa hoïc Kyõ thuaät Noâng nghieäp mieàn Nam<br /> <br /> Nhieäm vuï cuûa IRRI laø giaûm ñoùi ngheøo, caûi thieän söùc khoûe cuûa ngöôøi troàng luùa vaø ngöôøi<br /> tieâu thuï vaø ñaûm baûo söï beàn vöõng moâi tröôøng thoâng qua hôïp taùc nghieân cöùu, cuøng chung phaàn vaø<br /> cuõng coá heä thoáng nghieân cöùu vaø khuyeán noâng caùc quoác gia.<br /> Trong naêm 2013, IRRI coù nhieàu thaønh töïu nghieân cöùu noåi baät trong noâng nghieäp, rieâng veà<br /> saûn xuaát luùa, coù moät soá nghieân cöùu ñoät phaù, coù theå keå ra sau ñaây:<br /> 1. Nghieân cöùu gioáng luùa chòu ngaäp<br /> Khi luõ luït, phaûn öùng cuûa caây troàng khoâng gioáng nhau, moät soá caây soáng soùt, trong khi moät soá<br /> caây cheát. Töø ñoù, hôn 100 nhaø khoa hoïc ñaõ tham döï cuoäc hoïp ñeå thaûo luaän lyù do taïi sao? Nhaèm tìm<br /> phöông höôùng phaùt trieån caùc caây troàng coù theå soáng soùt trong luõ luït taøn phaù haøng naêm ñaõ gaây ra<br /> thaát thoaùt raát lôùn löông thöïc treân theá giôùi. Nhöõng vuøng troàng luùa roäng lôùn ôû AÁn Ñoä, Bangladesh vaø<br /> nhieàu nöôùc khaùc thöôøng bò ngaäp trong muøa möa vaø caây luùa trôû thaønh voâ duïng tröø khi nhöõng gioáng<br /> luùa saûn xuaát trong vuøng ñoù ñöôïc thöïc hieän hieäu quaû bôûi gen Sub1, laø gen laøm cho luùa chòu ñöôïc<br /> ngaäp luït ñöôïc khaùm phaù vaø taïo gioáng luùa maø hieän nay ñang phoå bieán.<br /> TS. Abdelbagi Ismail, thuoäc ISPA<br /> (International Society for Plant<br /> Anaerobiosis), laø nhaø khoa hoïc caáp cao<br /> cuûa IRRI cho raèng, noâng daân seõ raát vui<br /> möøng, bôûi vì thaäm chí khi luùa cuûa hoï bò<br /> ngaäp luït, neáu söû duïng gioáng coù gen SUB1<br /> cuõng vaãn soáng soùt nhö thöôøng. OÂng coøn<br /> cho bieát, hieän nay coù hôn 1,7 trieäu ha ñoàng<br /> ruoäng ôû nhöõng vuøng coù khuynh höôùng bò<br /> ngaäp luït cuûa AÁn Ñoä ñaõ ñöôïc troàng gioáng<br /> luùa coù gen chòu ngaäp, töø khi coù gioáng luùa<br /> choáng ngaäp ñaàu tieân coù teân laø Swarna-<br /> Hình 1: Nhöõng gioáng luùa toàn taïi khoûe maïnh trong SUB1, ñöôïc phoùng thích.<br /> caùnh ñoàng naøy nhôø coù gen SUB1. (Nguoàn aûnh: IRRI) Khoa hoïc noâng nghieäp ñaõ coù söï<br /> chuyeån bieán, höôùng vaøo vieäc phaùt trieån thöïc teá vaø coù keát quaû thieát thöïc. Noù baùm saùt thöïc tieãn thay<br /> ñoåi theo thôøi gian vaø thaùch thöùc maø con ngöôøi hieän taïi ñang ñoái phoù nhö bieán ñoåi khí haäu, an ninh<br /> löông thöïc vaø moâi tröôøng beàn vöõng.<br /> Khaùm phaù khoa hoïc noåi baät naøy cuøng vôùi nhöõng thaønh coâng khaùc ñaõ môû ra cho theá giôùi khaû<br /> naêng tuyeät vôøi cuûa vieäc phaùt trieån caây troàng choáng ngaäp luït maø ngaøy caøng trôû neân quan troïng khi<br /> ngaäp luït ngaøy caøng gia taêng vaø nghieâm troïng hôn trong ñieàu kieän bieán ñoåi khí haäu.<br /> Cô cheá caây troàng caûm nhaän caùc möùc ñoä oxy thaáp ñeå toàn taïi trong luõ luït<br />  Phaùt hieän coù tính ñoät phaù cuûa caùc nhaø nghieân cöùu taïi Ñaïi hoïc UC Riverside (Myõ) vaø The<br /> University of Nottingham (Anh) daãn ñeán vieäc saûn xuaát caây luùa choáng chòu ngaäp luït. Caùc nhaø khoa<br /> hoïc taïi hai tröôøng Ñaïi hoïc noùi treân baùo caùo raèng hoï ñaõ khaùm phaù cô cheá baèng caùch naøo caây troàng<br /> coù theå caûm nhaän caùc haøm löôïng oxy thaáp ñeå toàn taïi trong luõ luït - moät khaùm phaù cuoái cuøng daãn ñeán<br /> vieäc saûn xuaát caây troàng choáng chòu ngaäp luït, cho naêng suaát cao laøm lôïi cho noâng daân, thò tröôøng vaø<br /> ngöôøi tieâu thuï khaép moïi nôi.<br /> Ñaëc bieät, caùc nhaø nghieân cöùu xaùc ñònh cô cheá phaân töû lieân quan ñeán. Cô cheá naøy ñieàu khieån<br /> protein quan troïng cuûa thöïc vaät, laøm cho chuùng khoâng oån ñònh khi möùc oxy bình thöôøng. Khi reã<br /> hoaëc choài bò ngaäp nöôùc vaø noàng ñoä oxy giaûm, nhöõng protein naøy trôû neân oån ñònh. Caùc nhaø khoa<br /> hoïc naøy giaûi thích: Khi moät teá baøo thöïc vaät bò thieáu oâxy, noù coù theå khoâng coù khaû naêng taïo ra<br /> adenosine triphosphate hay ATP, laø caùc phaân töû naêng löôïng cao caây troàng söû duïng ñeå döï tröõ naêng<br /> löôïng; do caây troàng khoâng theå taïo ra ñuû naêng löôïng ñeå duy trì taêng tröôûng bình thöôøng chuùng seõ coá<br /> gaéng caùch tieáp caän khaùc: laø caây troàng döïa vaøo döï tröõ naêng löôïng cuûa chuùng, daãn ñeán phaù vôõ nhieàu<br /> ñöôøng (sugar) hôn, traùi ngöôïc vôùi khi oxy coù saün ñeå saûn xuaát ATP. Nhöõng thay ñoåi tinh vi naøy<br /> trong söï trao ñoåi chaát laø ñaëc tröng cuûa vieäc caêng thaúng oxy noàng ñoä thaáp trong teá baøo thöïc vaät vaø<br /> ñoäng vaät. Noù töông töï nhö vieäc saûn xuaát axit lactic trong cô theå chuùng ta khi chuùng ta taäp theå duïc.<br /> Chuùng ta saûn xuaát axit lactic nhö laø moät saûn phaåm phuï bôûi vì chuùng ta khoâng saûn xuaát naêng löôïng<br /> hieáu khí.<br /> Caùc nhaø nghieân cöùu giaûi thích theâm raèng cô cheá kieåm soaùt caùc protein ñieàu hoøa quan troïng<br /> ñöôïc goïi laø nhaân toá sao cheùp maø coù theå bieán ñoåi caùc gen khaùc môû hoaëc ñoùng (khoâng thöôøng<br /> xuyeân). Ñoù laø caáu truùc baát thöôøng cuûa caùc protein daønh cho chuùng ñeå trieät tieâu trong ñieàu kieän<br /> noàng ñoä oxy bình thöôøng, nhöng khi noàng ñoä oxy giaûm, chuùng laïi trôû neân oån ñònh. Keát quaû oån ñònh<br /> cuûa chuùng trong nhöõng thay ñoåi trong bieåu hieän gen vaø söï trao ñoåi chaát taêng cöôøng söï toàn taïi trong<br /> ñieàu kieän oxy thaáp gaây ra bôûi luõ luït. Khi caây troàng trôû laïi noàng ñoä oxy bình thöôøng, caùc protein laïi<br /> giaûm xuoáng, cung caáp moät cô cheá ñieàu khieån phaûn hoài.<br /> Baø Bailey-Serres, moät thaønh vieân cuûa Vieän Di truyeàn Sinh vaät hoïc Toång hôïp cuûa UCR vaø<br /> laø chuyeân gia quoác teá trong lónh vöïc phaûn öùng caây troàng ñoái vôùi ngaäp luït, ñaõ laøm vieäc töø naêm 2003<br /> veà cô cheá teá baøo ñieàu khieån choáng chòu ngaäp cuûa caây luùa. Phoøng thí nghieäm cuûa baø taäp trung vaøo<br /> SUB1A, laø moät gen chòu traùch nhieäm cho söï choáng chòu vôùi ñieàu kieän ngaäp hoaøn toaøn cuûa caây luùa<br /> vaø phaùt hieän raèng gen naøy chæ coù trong moät soá gioáng luùa naêng suaát thaáp ôû AÁn Ñoä vaø Sri Lanka.<br /> Phoøng thí nghieäm cuûa baø noåi tieáng vì ñaõ moâ taû vai troø cuûa gen SUB1A ñaõ ñöôïc lai taïo thaønh nhöõng<br /> gioáng luùa hieän ñaïi ñeå cho pheùp caây troàng toàn taïi hai tuaàn hoaëc laâu hôn khi luùa bò ngaäp hoaøn toaøn<br /> trong muøa möa.<br /> 2. Khaùm phaù gen kyø dieäu laøm gia taêng naêng suaát luùa<br /> Caùc nhaø khoa hoïc ôû Vieän Nghieân cöùu Luùa Quoác teá (IRRI) ñaõ khaùm phaù moät gen luùa kyø<br /> dieäu coù theå laøm gia taêng naêng suaát luùa - loaïi caây löông thöïc quan troïng haøng ñaàu cuûa theá giôùi - moät<br /> caùch cöïc kyø aán töôïng. IRRI ñaõ tieán haønh thöû nghieäm vaø phaùt hieän sô boä cho thaáy keát quaû laø caùc<br /> gioáng luùa haït daøi “indica” caûi tieán coù theå gia taêng naêng suaát khoaûng 13-36% khi ñöôïc truyeàn vôùi<br /> moät gen goïi laø SPIKE gen.<br /> Indica laø loaïi luùa phoå bieán roäng raõi treân theá giôùi. Caùc nhaø nghieân cöùu IRRI cho raèng gen<br /> SPIKE laø moät trong nhöõng gen chính chòu traùch nhieäm cho vieäc gia taêng naêng suaát vaø hoï ñaõ maát<br /> nhieàu naêm coâng phu nghieân cöùu tìm kieám. Vieäc thöû nghieäm caùc gioáng luùa môùi coù truyeàn gen<br /> SPIKE ñang tieán haønh khaép caùc nöôùc troàng luùa chaâu AÙ. IRRI tin töôûng raèng thaønh coâng naøy seõ<br /> ñoùng goùp quan troïng vaøo vieäc an ninh löông thöïc cho caùc nöôùc khi caùc gioáng môùi naøy ñöôïc phoùng<br /> thích vaøo saûn xuaát. Gia taêng naêng suaát coù nghóa laø saûn löôïng gia taêng treân cuøng dieän tích ñaát canh<br /> taùc trong khi söû duïng cuøng nguoàn taøi nguyeân vaø ñaàu vaøo. Tuy nhieân, thôøi gian döï kieán phoùng thích<br /> caùc gioáng naøy ñeán noâng daân saûn xuaát chöa ñöôïc aán ñònh.<br />  Nguoàn goác cuûa gen SPIKE<br /> Gen SPIKE ñaàu tieân ñöôïc<br /> khaùm phaù bôûi nhaø choïn gioáng ngöôøi<br /> Nhaät teân laø Nobuya Kobayashi sau<br /> quaù trình daøi daøy coâng nghieân cöùu baét<br /> ñaàu töø naêm 1989 treân moät gioáng luùa<br /> “Japonica” nhieät ñôùi ñöôïc troàng ôû<br /> Indonesia. Luùa Japonica nhieät ñôùi chuû<br /> yeáu troàng ôû Ñoâng AÙ vaø chæ chieám<br /> 10% vaøo saûn xuaát luùa cuûa theá giôùi.<br /> Sau ñoù, nhöõng nhaø choïn gioáng töø IRRI<br /> tieáp tuïc coâng vieäc nghieân cöùu vaø saùp<br /> nhaäp gen vaøo caùc gioáng indica laø loaïi<br /> luùa söû duïng phoå bieán trong nhöõng<br /> vuøng troàng luùa chuû yeáu cuûa chaâu AÙ.<br /> Caùc nhaø khoa hoïc IRRI xaùc<br /> Hình 2. TS. Tsutomu Ishimaru ñang kieåm tra caây luùa nhaän raèng vieäc truyeàn gen naøy khoâng<br /> coù truyeàn gen SPIKE, (Nguoàn aûnh: AFP/IRRI) phaûi bao haøm chuyeån ñoåi gen (thay<br /> ñoåi di truyeàn) cuûa caây troàng, laø moät<br /> vaán ñeà gaây tranh caõi trong saûn xuaát löông thöïc. Noù chæ laø vieäc choïn taïo gioáng thoâng thöôøng.<br /> Luùa laø caây troàng quan troïng nhaát cuûa caùc nöôùc ñang phaùt trieån, ñöôïc tieâu thuï hôn moät nöûa<br /> loaøi ngöôøi, bao goàm 640 trieäu daân soá chaâu AÙ soáng trong ngheøo khoù, theo soá lieäu cuûa RIRI. Ñeå giöõ<br /> cho giaù luùa oån ñònh vaø coù theå chaáp nhaän vôùi khoaûng 300 USD moät taán, IRRI uôùc tính saûn löôïng luùa<br /> caàn phaûi gia taêng khoaûng 8-10 trieäu taán moãi naêm. Trong ñoù, chaâu AÙ ñöôïc cho laø chieám khoaûng<br /> 90% saûn löôïng toaøn caàu.<br /> IRRI ñöôïc theá giôùi coâng nhaän coù vai troø quan troïng trong “Caùch maïng Xanh” cuûa nhöõng<br /> naêm 1960 maø nhöõng gioáng luùa môùi ñaõ gia taêng naêng suaát moät caùch maõnh lieät. Ñeán nay, nhöõng<br /> thaønh coâng môùi aán töôïng laïi dieãn ra vaø ñöôïc coâng boá trong ngaøy 2 thaùng 12.<br /> Nhöõng thaønh töïu treân ñaây ñoùng goùp vaøo saûn xuaát luùa vaø thu nhaäp cuûa noâng daân treân theá<br /> giôùi cuõng nhö an ninh löông thöïc. Gioáng luùa chòu ngaäp ñaõ ñöôïc söû duïng ôû AÁn Ñoä vaø caùc nöôùc khaùc.<br /> Gaàn ñaây, Toång thoáng Myanmar U Thein Sein ñaõ ñeán thaêm vaø laøm vieäc vôùi IRRI ñeå mong muoán<br /> hôïp taùc vôùi IRRI trong vieäc phaùt trieån vaø chia seû nhöõng thaønh töï trong nghieân cöùu luùa ñeå giuùp<br /> Myanmar ñaûm baûo an ninh löông thöïc vaø xuaát khaåu. Toång thoáng cho raèng nhöõng gioáng luùa hieän<br /> nay vaø coå truyeàn ôû Mynanmar khoâng coù khaû naêng chòu ngaäp luït thöôøng nieân ôû ñaây. Toång thoáng<br /> yeâu caàu IRRI phaùt trieån vaø chia seû caùc gioáng luùa caûi tieán coù khaû naêng choáng chòu vaø thích nghi vôùi<br /> moâi tröôøng baát lôïi cuûa Myanmar nhö ñoài nuùi vaø khoâ haïn ôû phía Baéc vaø vuøng truõng, ngaäp luït ôû phía<br /> Nam. Ñoàng thôøi, Myanmar cuõng hôïp taùc vôùi IRRI trong vieäc phaùt trieån caùc gioáng luùa naêng suaát cao<br /> ñeå ñaùp öùng khaû naêng taêng daân soá vaø giaûm dieän tích ñaát saûn xuaát luùa, maø daân soá hieän nay cuûa<br /> Myanmar laø 60 trieäu ngöôøi, döï kieán ñeán naêm 2050 taêng leân khoaûng 100 trieäu ngöôøi./.<br />