Lúa gạo là lương thực của 3 tỉ người trên thế giới, phần lớn lúa gạo trên thế giới được tiêu thụ bởi những nông dân trồng lúa. Sản lượng lúa gia tăng trong thời gian qua đã mang lại sự an sinh. Ngày 16/12/2002, kỳ họp thứ 57 hàng niên của Hội đồng Liên hiệp Quốc đã chọn năm 2004 là năm Lúa gạo Quốc tế với khẩu hiệu "Cây lúa là Cuộc sống".
Lúa là cây lương thực quan trọng có diện tích 148,4 triệu ha ở thế giới, (trong đó Châu Á 135 triệu ha). Việt Nam có diện tích sản xuất lúa 4,36 triệu ha, sản lượng 34,6 triệu tấn, năng suất bình quân 4,67tấn/ha, xuất khẩu 4 triệu tấn gạo năm 2003 (đồng bằng sông Cửu Long có sản lượng lúa 17,6 triệu tấn, năng suất 4,61tấn/ha).
Nghiên cứu ứng dụng về cây lúa trong thời gian qua đóng góp vào sự phát triển nông nghiệp Việt Nam là kết quả với sự hợp tác giữa nhà quản lý, các tổ chức nghiên cứu ứng dụng trong nước và hợp tác Quốc tế.
Một số kết quả nghiên cứu về chọn tạo giống lúa ở Việt Nam:
- Thu thập đánh giá nguồn vật liệu giống lúa địa phương phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nước trời vùng núi Tây Bắc Việt Nam của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp điều tra, thu thập, phân loại giống địa phương và chọn lọc cá thể theo chu kỳ để làm vật liệu di truyền lai tạo giống lúa cho vùng núi nước trời phía Bắc Việt Nam như G4, G6, G10, G13, G14, G19,G22,G24...
- Chọn giống lúa lai hai dòng Việt Lai 20 của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp cách ly toàn cá thể với nguồn gen dòng bất dục ĐH4 và dòng phục hồi từ các dòng nhập nội, dòng lai và các dòng phổ biến trong sản xuất đã chọn ra tổ hợp Việt Lai 20 có thời gian sinh trưởng 110-115 ngày, tiềm năng năng suất 8-10 tấn/ha, chất lượng dinh dưỡng cao, thích hợp cho hệ thống canh tác 3-4vụ/năm ở các tỉnh phía Bắc.
- Tuyển chọn và phát triển giống lúa cạn cải tiến LC93-1 phục vụ sản xuất lượng thực ở vùng cao của Viện Bảo Vệ Thực Vật Từ Liêm, Hà Nội với phương pháp chọn lọc từ tập đoàn lúa cạn IRRI nhập nội năm 1993 đã chọn được giống LC93-1 có thời gian sinh trưởng 115-125 ngày, năng suất 3-4 tấn/ha, chịu hạn khá, chất lượng gạo tốt, thích hợp cho vùng đồng bào dân tộc nghèo ở vùng ca0o.
- Nghiên cứu các giống lúa phẩm chất cao phục vụ đồng bằng sông Cửu Long của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long với phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học (marker phân tử, nuôi cấy túi phấn) kết hợp với khảo nghiệm đồng ruộng để chọn tạo giống lúa ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng gạo tốt như OM1490, OM2517, OM3536, OM2717, OM2718, OM3405, OM4495, OM4498, OM2514 trồng rộng rãi ở vùng sản xuất ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long.
- Tạo giống lúa biến đổi gen giàu chất vi dinh dưỡng của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp Agrobacterium và hệ thống chọn lọc manose chuyển gen với vector pCaCar, pEun3 mang gen psy, crtI vào giống lúa IR6, MTL250, Tapei309 tạo ra các dòng lúa giàu Vitamine A giúp giảm suy dinh dưỡng của cộng đồng dân cư nghèo với gạo là thực phẩm chính.
- Ứng dụng kết quả điện di protein SDS-Page trong công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao của Trường Đại học Cần Thơ dùng phương pháp điện di protein SDS-Page tuyển chọn các giống lúa thuần như lúa Nếp Bè Tiền Giang, VĐ20, Klong Kluang, đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống phục vụ công tác lai tạo như tập đoàn lúa mùa ven biển đồng bằngsông Cửu Long và khảo sát quy luật di truyền ở mức độ phân tử như hàm lượng proglutelin, acidic glutilin, basic glutelin.
- Xác định gen fgr điều khiển tính trạng mùi thơm bằng phương pháp Fine Mapping với microsatellite của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp microsatellite phân tích quần thể tổ hợp lai Khao dawk mali/OM 1490 cho thấy rằng gen fgr diều khiển mùi thơm là gen lặn trên nhiễm sắc thể số 8, băng thể hiện mùi thơm xuất hiện ở độ lớn 190bp và không thơm ở độ lớn 90bp (cặp mồi RG28F-R), băng thể hiện mùi thơm xuất hiện ở độ lớn 160bp và không thơm ở độ lớn 120bp (RM223). Gen thơm là tính trạng phức tạp chịi ảnh hưởng rất mạnh của điều kiện ngoại cảnh.
- Phân tích sự bắt cặp nhiễm sắc thể tương tự trong các dòng lai xa thuộc giống O. sativa bằng phương pháp lai in situ huỳnh quang (Fluorescence in situ hybriddization) của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long với kỹ thuật dùng label quỳnh quang đính vào DNA probe để lai với nhiễm sắc thể trên kính tiêu bản và được nhìn thấy dưới kính hiển vi quỳnh quang, lai xa giữa lúa trồng (Oryza sativa) và lúa hoang (O.officinalis, O.brachyyantha, O.granulata) giúp đa dạng hóa nguồn gen cây lúa.
- Kỹ thuật Transgenomics AraC/AvrXa10-transactivator mới dùng cho nghiên cứu bộ gen chức năng và cải thiện giống cây trồng với phương pháp dùng protein AraC điều khiển Opera Ara có vai trò trong quá trình trao đổi đường arabinose của vi khuẩn Escherichia coli và protein AxrXa10 của vi khuẩn Xanthomonas oryzea trong sự kích hoạt sự thể hiện của gen chỉ thị chuyển vào cây trồng.
- Nghiên cứu chọn giống lúa chống chịu khô hạn của Viện cây lương thực thực phẩm với phương pháp thu thập nguồn vật liệu giống lúa cạn chịu hạn địa phương và các dòng lúa cải tiến nhập nội từ IRRI với phương pháp lai hữu tính kết hợp với gây đột biến để tạo ra các tổ hợp lai có khả năng chịu hạn khá và năng suất cao như CH2, CH3, CH 133, CH5 trồng rộng rãi ở vùng Trung du miền núi phía Bắc, Trung bộ, Đông Nam bộ và Tây nguyên.
- Phân tích QTL (quantitative trait loci) tính trạng chống chịu mặn của cây lúa của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp marker RFLP, microsatellite phân tích bản đồ di truyền của tổ hợp lai IR 28/Đốc Phụng xác định marker RM223 liên kết với gen chống chịu mặn với khoảng cách di truyền 6,3cM trên nhiểm sắc thể số 8 ở giai đoạn mạ.
- Chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá ở Miền Bắc của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội dùng phương pháp thu thập mẫu bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học phân lập, nuôi cấy và phân biệt gen kháng bệnh bằng PCR đã xác định 16 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác nhau. Các dòng chỉ thị ỊRBB5 (có gen Xa5), IRBB7 (Xa7), IRBB21 (Xa2) có tính kháng đa số các chủng vi khuẩn gây bệnh.
- Chọn tạo giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp lai giữa dòng bất dục 103s và dòng phục hồi chứa gen kháng bệnh bạc lá tạo ra các tổ hợp lai như Việt lai 24, Việt lai 27 kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trưởng 108-110 ngày, năng suất 7,2-7,6tấn/ha.
- Áp dụng chỉ thị phân tử để chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp chỉ thị marker kết hợp với chọn giống truyền thống thanh lọc và đánh giá kiểu hình, kiểu gen các giống lúa mùa địa phương xác định gen kháng bạc lá Xa5, Xa13 trên nhiểm sắc thể số 5, 8 và việc liên kết các gen mục tiêu làm tăng tính kháng rộng của giống lúa.
- Nghiên cứu chất kích kháng và khả năng ứng dụng trong quản lý tổng hợp bệnh cháy lá trên lúa ở đồng bằng sông Cửu Long của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu sử dụng chất kích thích tính kháng đối với bệnh cháy lá lúa như dipotassium hydrogen phosphat (K2HPO4), oxalic acid (C2H2O4), natritetraborac (Na2B4O7) dùng xử lý hạt giống trước khi sạ hàng giúp giảm bệnh cháy lá, tăng cường lực mạ, tăng số hạt chắc và năng suất.
- Quản lý tính kháng rầy nâu của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã cho thấy rằng độc tính của quần thể rầy nâu có chiều hướng gia tăng trên giống chỉ thị ASD7 (gen bph2), Rathu heenati (bph3) và giống chuẩn kháng (bph2 và bph3). Hình thành các quần thể có độc tính gây hại khác nhau tùy thuộc trình độ thâm canh trên đồng ruộng ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Quản lý tính kháng rầy nâu bền vững bao gồm việc đa dạng hoá nguồn gen trong sản xuất, lai tạo gen kháng rầy nâu từ lúa hoang, chọn tạo giống lúa kháng ngang và ứng dụng quy trình thâm canh tổng hợp.
- Nghiên cứu di truyền phân tử tính trạng kháng rầy nâu của cây lúa của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp PCR chọn giống kháng rầy nâu có gen Bph-10 ở nhiễm sắc thể số 12 liên kết với marker RG457 (tổ hợp lai PTB33/TN1) và RM227 (IR 64/Hoa lài).
- Quản lý tính kháng của sâu đục thân sọc nâu Chilo suppressalis (Lepidoptera:Pyralidea) đối với giống lúa BT của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu về thời gian, tập tính, giao phối, sự phát tán, ký chủ phụ và chiến lược quản lý tính kháng của sâu.
Nghiên cứu ứng dụng về cây lúa trong thời gian qua đóng góp vào sự phát triển nông nghiệp Việt Nam là kết quả với sự hợp tác giữa nhà quản lý, các tổ chức nghiên cứu ứng dụng trong nước và hợp tác Quốc tế.
Một số kết quả nghiên cứu về chọn tạo giống lúa ở Việt Nam:
- Thu thập đánh giá nguồn vật liệu giống lúa địa phương phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nước trời vùng núi Tây Bắc Việt Nam của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp điều tra, thu thập, phân loại giống địa phương và chọn lọc cá thể theo chu kỳ để làm vật liệu di truyền lai tạo giống lúa cho vùng núi nước trời phía Bắc Việt Nam như G4, G6, G10, G13, G14, G19,G22,G24...
- Chọn giống lúa lai hai dòng Việt Lai 20 của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp cách ly toàn cá thể với nguồn gen dòng bất dục ĐH4 và dòng phục hồi từ các dòng nhập nội, dòng lai và các dòng phổ biến trong sản xuất đã chọn ra tổ hợp Việt Lai 20 có thời gian sinh trưởng 110-115 ngày, tiềm năng năng suất 8-10 tấn/ha, chất lượng dinh dưỡng cao, thích hợp cho hệ thống canh tác 3-4vụ/năm ở các tỉnh phía Bắc.
- Tuyển chọn và phát triển giống lúa cạn cải tiến LC93-1 phục vụ sản xuất lượng thực ở vùng cao của Viện Bảo Vệ Thực Vật Từ Liêm, Hà Nội với phương pháp chọn lọc từ tập đoàn lúa cạn IRRI nhập nội năm 1993 đã chọn được giống LC93-1 có thời gian sinh trưởng 115-125 ngày, năng suất 3-4 tấn/ha, chịu hạn khá, chất lượng gạo tốt, thích hợp cho vùng đồng bào dân tộc nghèo ở vùng ca0o.
- Nghiên cứu các giống lúa phẩm chất cao phục vụ đồng bằng sông Cửu Long của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long với phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học (marker phân tử, nuôi cấy túi phấn) kết hợp với khảo nghiệm đồng ruộng để chọn tạo giống lúa ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng gạo tốt như OM1490, OM2517, OM3536, OM2717, OM2718, OM3405, OM4495, OM4498, OM2514 trồng rộng rãi ở vùng sản xuất ngập lũ Đồng bằng sông Cửu Long.
- Tạo giống lúa biến đổi gen giàu chất vi dinh dưỡng của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp Agrobacterium và hệ thống chọn lọc manose chuyển gen với vector pCaCar, pEun3 mang gen psy, crtI vào giống lúa IR6, MTL250, Tapei309 tạo ra các dòng lúa giàu Vitamine A giúp giảm suy dinh dưỡng của cộng đồng dân cư nghèo với gạo là thực phẩm chính.
- Ứng dụng kết quả điện di protein SDS-Page trong công tác chọn tạo giống lúa chất lượng cao của Trường Đại học Cần Thơ dùng phương pháp điện di protein SDS-Page tuyển chọn các giống lúa thuần như lúa Nếp Bè Tiền Giang, VĐ20, Klong Kluang, đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống phục vụ công tác lai tạo như tập đoàn lúa mùa ven biển đồng bằngsông Cửu Long và khảo sát quy luật di truyền ở mức độ phân tử như hàm lượng proglutelin, acidic glutilin, basic glutelin.
- Xác định gen fgr điều khiển tính trạng mùi thơm bằng phương pháp Fine Mapping với microsatellite của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp microsatellite phân tích quần thể tổ hợp lai Khao dawk mali/OM 1490 cho thấy rằng gen fgr diều khiển mùi thơm là gen lặn trên nhiễm sắc thể số 8, băng thể hiện mùi thơm xuất hiện ở độ lớn 190bp và không thơm ở độ lớn 90bp (cặp mồi RG28F-R), băng thể hiện mùi thơm xuất hiện ở độ lớn 160bp và không thơm ở độ lớn 120bp (RM223). Gen thơm là tính trạng phức tạp chịi ảnh hưởng rất mạnh của điều kiện ngoại cảnh.
- Phân tích sự bắt cặp nhiễm sắc thể tương tự trong các dòng lai xa thuộc giống O. sativa bằng phương pháp lai in situ huỳnh quang (Fluorescence in situ hybriddization) của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long với kỹ thuật dùng label quỳnh quang đính vào DNA probe để lai với nhiễm sắc thể trên kính tiêu bản và được nhìn thấy dưới kính hiển vi quỳnh quang, lai xa giữa lúa trồng (Oryza sativa) và lúa hoang (O.officinalis, O.brachyyantha, O.granulata) giúp đa dạng hóa nguồn gen cây lúa.
- Kỹ thuật Transgenomics AraC/AvrXa10-transactivator mới dùng cho nghiên cứu bộ gen chức năng và cải thiện giống cây trồng với phương pháp dùng protein AraC điều khiển Opera Ara có vai trò trong quá trình trao đổi đường arabinose của vi khuẩn Escherichia coli và protein AxrXa10 của vi khuẩn Xanthomonas oryzea trong sự kích hoạt sự thể hiện của gen chỉ thị chuyển vào cây trồng.
- Nghiên cứu chọn giống lúa chống chịu khô hạn của Viện cây lương thực thực phẩm với phương pháp thu thập nguồn vật liệu giống lúa cạn chịu hạn địa phương và các dòng lúa cải tiến nhập nội từ IRRI với phương pháp lai hữu tính kết hợp với gây đột biến để tạo ra các tổ hợp lai có khả năng chịu hạn khá và năng suất cao như CH2, CH3, CH 133, CH5 trồng rộng rãi ở vùng Trung du miền núi phía Bắc, Trung bộ, Đông Nam bộ và Tây nguyên.
- Phân tích QTL (quantitative trait loci) tính trạng chống chịu mặn của cây lúa của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp marker RFLP, microsatellite phân tích bản đồ di truyền của tổ hợp lai IR 28/Đốc Phụng xác định marker RM223 liên kết với gen chống chịu mặn với khoảng cách di truyền 6,3cM trên nhiểm sắc thể số 8 ở giai đoạn mạ.
- Chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá ở Miền Bắc của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội dùng phương pháp thu thập mẫu bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học phân lập, nuôi cấy và phân biệt gen kháng bệnh bằng PCR đã xác định 16 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác nhau. Các dòng chỉ thị ỊRBB5 (có gen Xa5), IRBB7 (Xa7), IRBB21 (Xa2) có tính kháng đa số các chủng vi khuẩn gây bệnh.
- Chọn tạo giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá của Trường Đại học nông nghiệp 1 Hà Nội với phương pháp lai giữa dòng bất dục 103s và dòng phục hồi chứa gen kháng bệnh bạc lá tạo ra các tổ hợp lai như Việt lai 24, Việt lai 27 kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trưởng 108-110 ngày, năng suất 7,2-7,6tấn/ha.
- Áp dụng chỉ thị phân tử để chọn giống lúa kháng bệnh bạc lá của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp chỉ thị marker kết hợp với chọn giống truyền thống thanh lọc và đánh giá kiểu hình, kiểu gen các giống lúa mùa địa phương xác định gen kháng bạc lá Xa5, Xa13 trên nhiểm sắc thể số 5, 8 và việc liên kết các gen mục tiêu làm tăng tính kháng rộng của giống lúa.
- Nghiên cứu chất kích kháng và khả năng ứng dụng trong quản lý tổng hợp bệnh cháy lá trên lúa ở đồng bằng sông Cửu Long của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu sử dụng chất kích thích tính kháng đối với bệnh cháy lá lúa như dipotassium hydrogen phosphat (K2HPO4), oxalic acid (C2H2O4), natritetraborac (Na2B4O7) dùng xử lý hạt giống trước khi sạ hàng giúp giảm bệnh cháy lá, tăng cường lực mạ, tăng số hạt chắc và năng suất.
- Quản lý tính kháng rầy nâu của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã cho thấy rằng độc tính của quần thể rầy nâu có chiều hướng gia tăng trên giống chỉ thị ASD7 (gen bph2), Rathu heenati (bph3) và giống chuẩn kháng (bph2 và bph3). Hình thành các quần thể có độc tính gây hại khác nhau tùy thuộc trình độ thâm canh trên đồng ruộng ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long. Quản lý tính kháng rầy nâu bền vững bao gồm việc đa dạng hoá nguồn gen trong sản xuất, lai tạo gen kháng rầy nâu từ lúa hoang, chọn tạo giống lúa kháng ngang và ứng dụng quy trình thâm canh tổng hợp.
- Nghiên cứu di truyền phân tử tính trạng kháng rầy nâu của cây lúa của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long dùng phương pháp PCR chọn giống kháng rầy nâu có gen Bph-10 ở nhiễm sắc thể số 12 liên kết với marker RG457 (tổ hợp lai PTB33/TN1) và RM227 (IR 64/Hoa lài).
- Quản lý tính kháng của sâu đục thân sọc nâu Chilo suppressalis (Lepidoptera:Pyralidea) đối với giống lúa BT của Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long đã nghiên cứu về thời gian, tập tính, giao phối, sự phát tán, ký chủ phụ và chiến lược quản lý tính kháng của sâu.
(Vũ Văn Tân sưu tầm)
