Nhiều công nghệ tạo giống cây trồng đột phá

PGS.TS Nguyễn Vũ Phong trình bày 'Ứng dụng công nghệ microRNA tạo cây trồng kháng tuyến trùng ký sinh thực vật'.

Sử dụng công nghệ sinh học để tạo giống cây trồng có năng suất cao, khả năng kháng bệnh tốt, chống chịu được với biến đổi khí hậu là nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam.

Giống cây kháng sâu bệnh

Số liệu từ báo cáo “Xu hướng công nghệ sinh học phục vụ công tác tạo giống cây lương thực trên cơ sở số liệu sáng chế quốc tế” cho thấy, tính đến tháng 7/2024, đã có 16.006 sáng chế ứng dụng công nghệ sinh học phục vụ công tác tạo giống cây lương thực đăng ký bảo hộ trên thế giới.

Theo cơ sở dữ liệu WIPO Publish của Cục Sở hữu trí tuệ, có 54 sáng chế/giải pháp hữu ích đề cập đến công nghệ sinh học phục vụ công tác tạo giống cây lương thực đã được đăng ký bảo hộ tại Việt Nam.

Một số kỹ thuật sinh học tiên tiến đã được ứng dụng thành công, bao gồm: Chỉnh sửa gen (CRISPR-Cas9) giúp cải thiện các đặc tính cây trồng, tạo ra giống cây có năng suất cao và chống chịu tốt hơn; nuôi cấy mô tế bào thực vật giúp tạo ra giống cây sạch bệnh với số lượng lớn, chất lượng đồng đều, phù hợp cho sản xuất công nghiệp; chỉ thị phân tử và lập bản đồ gen giúp xác định nhanh các gen mong muốn, rút ngắn thời gian, tăng hiệu quả chọn lọc giống cây... Các công nghệ này không chỉ giải quyết bài toán năng suất mà còn mở rộng tiềm năng sản xuất các giống cây trồng thích ứng tốt với môi trường biến đổi.

Bằng việc ứng dụng công nghệ RNAi dựa trên microRNA (miRNA)PGS, nhóm nghiên cứu của TS Nguyễn Vũ Phong - Trường Đại học Nông Lâm TPHCM đã tạo thành công giống cây trồng kháng tuyến trùng (đại diện là Meloidogyne spp., một nhóm tuyến trùng gây hại lớn đến năng suất nông nghiệp).

Ông Phong cho biết, ứng dụng công nghệ này trong kiểm soát tuyến trùng thể hiện qua việc RNAi (RNA interference) làm câm lặng các gene quan trọng trong tuyến trùng, khiến chúng không thể ký sinh hiệu quả. Cụ thể, RNAi hoạt động bằng cách truyền dsRNA hoặc siRNA vào cây hoặc tuyến trùng.

Song song đó, cây ký chủ biến đổi sẽ biểu hiện dsRNA nhắm vào các gene mã hóa effector của tuyến trùng. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng thực hiện các nội dung như: Chọn lọc gene effector ứng cử viên từ tuyến trùng; tạo vector mang cấu trúc amiRNA (artificial microRNA); chuyển gene vào cây trồng như đậu nành và lúa, đánh giá khả năng kháng.

Lập bản đồ gene để chọn giống chất lượng cao

TS Đỗ Đức Tuyến - Phó Bộ môn Di truyền và chọn giống, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long và cộng sự đã ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại, phân tích Big Data (dữ liệu lớn) và GWAS (lập bản đồ tương quan với toàn bộ hệ gen) đã giúp tối ưu hóa quy trình chọn giống, hướng tới phát triển các giống cây trồng chất lượng cao, phù hợp với yêu cầu dinh dưỡng và sản xuất bền vững.

Minh chứng cho nhận định này, ông Tuyến đưa ra trường hợp nghiên cứu lúa đen Việt Nam, từ mục tiêu ban đầu là lập bản đồ genome để tìm các vị trí liên quan đến hàm lượng anthocyanin và flavonoid, đồng thời dự đoán gen ứng viên và phát triển giống lúa màu giàu dinh dưỡng, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy nhiều chỉ thị SNP quan trọng liên quan đến hàm lượng anthocyanin. Bên cạnh đó, xác định các gen cấu trúc và điều khiển sinh tổng hợp anthocyanin như OsCHS1, OsC1, Rc.

Nói về chương trình chọn tạo giống khoai tây ứng dụng công nghệ sinh học tại vùng Tây Nguyên, ThS Đinh Thị Hồng Nhung - Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, Rau và Hoa chia sẻ, bà cùng cộng sự đã chọn tạo giống khoai tây thông qua quy trình 10 bước, từ việc xác định mục tiêu giống đến duy trì nguồn gen giống mới.

Nghiên cứu sử dụng các công nghệ hiện đại như chọn tạo giống bằng chỉ thị phân tử, kiểm tra virus, nhân giống in vitro để tạo ra giống khoai tây có chất lượng cao. Ngoài ra, nhóm cũng khảo nghiệm giống khoai tây tại các vùng sinh thái khác nhau để đánh giá năng suất, chất lượng và khả năng chống lại các loại bệnh.

Sau nghiên cứu đã tạo ra nhiều giống khoai tây mới là KT1, KT4, KT5, KT6, TK13.3, TK13.2, TK15.80 với các đặc điểm vượt trội như thời gian sinh trưởng ngắn (75-90 ngày), năng suất đạt 25-30 tấn/ha, kháng bệnh mốc sương và virus, có khả năng chống chịu bệnh tốt, phục vụ chế biến cũng như ăn tươi.

Theo TS Đỗ Đức Tuyến, sản phẩm nông nghiệp cải tiến ngày càng được ưa chuộng trong và ngoài nước, đặc biệt là các giống cây chịu hạn, kháng bệnh. Tuy nhiên, thực tế ở nước ta vẫn còn thiếu cơ sở hạ tầng, tài chính và nhân lực chất lượng cao để thúc đẩy nghiên cứu sâu rộng.

Để tận dụng được tối đa tiềm năng công nghệ sinh học phục vụ cho công tác tạo giống cây lương thực, cần sự đồng hành của cơ quan chức năng, các tổ chức nghiên cứu, cộng đồng doanh nghiệp và cả sự chung tay từ đông đảo bà con nông dân, nhằm mục tiêu hướng tới một nền nông nghiệp bền vững và hiện đại.

Nhật Phong