Lúa gạo châu Á có năng suất cao và chất lượng ăn uống tuyệt vời, trở thành lương thực chính trên toàn cầu.
Trong khi đó, lúa châu Phi nhìn chung cho năng suất thấp hơn nhưng lại có những đặc điểm quý giá khác, bao gồm khả năng chịu được nhiệt độ cao, hạn hán và đất nghèo dinh dưỡng, cùng với khả năng kháng tự nhiên đối với nhiều loại sâu bệnh.
Vấn đề là, việc cho chúng lai tạo từ lâu vẫn là bài toán hóc búa với các nhà khoa học: Vì lúa lai sinh ra thường có phấn hoa vô sinh và cho năng suất rất thấp. Mới đây, một nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã giải được bài toán này.
Đầu tiên, họ xác định chính xác 3 gen đóng vai trò như "bức tường di truyền" ngăn cản khả năng sinh sản của cây lúa lai.
Từ kết quả đó, họ tìm ra phương án khả thi để vô hiệu hóa rào cản, giúp hai giống lúa lai tạo thành công, SCMP thông tin đầu tháng 9/2026.
Trung Quốc đã đầu tư mạnh vào việc phát triển các giống lúa mới và các loại cây trồng khác. Ảnh: Shutterstock
Gỡ bỏ được chướng ngại này chính là chìa khóa đặt nền móng cho sự ra đời của những giống lúa lai thế hệ mới siêu năng suất trong tương lai.
"Phát hiện này cung cấp một nền tảng lý thuyết quan trọng và nguồn gen quý giá để phá vỡ rào cản sinh sản giữa các loài lúa và lai tạo ra các giống lúa lai năng suất cực cao mới", tờ China Science Daily nhận định.
Một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết với tờ báo rằng, các giống lai giữa châu Á và châu Phi như vậy "có khả năng làm tăng năng suất hơn 10% so với các giống lúa lai châu Á hiện có".
Nghiên cứu này, được thực hiện bởi một nhóm do Wan Jianmin dẫn đầu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Di truyền cây trồng và Cải tiến và Sử dụng nguồn gen thuộc Đại học Nông nghiệp Nam Kinh, đã được công bố trên tạp chí khoa học uy tín Science vào ngày 28 tháng 8.
Kiến tạo nền nông nghiệp bền vững
Lúa gạo châu Phi và châu Á là hai loài duy nhất trong số 24 loài thuộc chi Oryza được thuần hóa để sản xuất lương thực cho con người.
Các nhà khoa học hy vọng việc lai tạo hai giống này sẽ tạo ra các giống mới kết hợp năng suất cao với khả năng chống chịu tốt hơn.
Bình thường, khi hai loài này được lai với nhau, một vùng gen gọi là RHS3 sẽ làm mất đi khoảng một nửa số hạt phấn thế hệ đầu tiên được tạo ra, trong khi những hạt còn lại phát triển bình thường.
Trung Quốc hiện đã có một trong những sản lượng lúa gạo cao nhất thế giới. Ảnh: Tân Hoa Xã
Họ đã xác định được ba gen đứng sau quá trình này, và đặt tên cho chúng là mao, dun và jia – tức là giáo, khiên và áo giáp.
Giống lúa canh tác ở châu Phi có hệ thống giáo-khiên-áo giáp hoàn chỉnh, trong khi giống lúa canh tác ở châu Á chỉ có gen áo giáp.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng, ở con lai, các hạt phấn nhận được các tổ hợp gen khác nhau. Khoảng một nửa thừa hưởng hệ thống ba gen hoàn chỉnh và phát triển bình thường, trong khi nửa còn lại chỉ thừa hưởng lớp vỏ bảo vệ và chết.
Trong hình là giống lúa lai "lúa gạo khổng lồ" tại làng Changle, thành phố Jinhua, tỉnh Chiết Giang, miền đông Trung Quốc năm 2024. Ảnh: Global Times
He Xiaodong, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại trường đại học và là đồng tác giả chính của bài báo, cho biết một loại protein được mã hóa bởi gen mã hóa protein này – có tên gọi chính thức là ORF10 – đã làm tổn thương ty thể cung cấp năng lượng cho tế bào lúa, dẫn đến chết phấn hoa.
Tuy nhiên, protein từ lớp bảo vệ (ORF16) liên kết với ngọn giáo, trung hòa độc tính của nó, trong khi gen giáp (ORF4) hoạt động cùng với lớp bảo vệ để đưa ngọn giáo đã bị trung hòa đến "trung tâm tái chế" của tế bào.
Điều quan trọng là, nhóm nghiên cứu đã xác định được một nguồn gen, được gọi là nguồn vật liệu di truyền, có khả năng tương thích rộng rãi với cả hai giống và có tác dụng ngăn chặn hiệu quả hoạt động của cây giáo.
Khi lai tạo với cả giống lúa châu Á và châu Phi, điều này đủ để khắc phục phần lớn sự suy giảm khả năng sinh sản.
Vẫn còn cần nghiên cứu thêm
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu thừa nhận rằng nghiên cứu của họ chỉ cung cấp nền tảng lý thuyết cho việc tạo ra các giống lai mới, đồng thời cho biết thêm cần phải có thêm nhiều nghiên cứu nữa để tạo ra các vật liệu nông nghiệp phù hợp và giải quyết các vấn đề như chất lượng hạt và khả năng kháng sâu bệnh.
Ảnh minh họa: Foodaciously
Trung Quốc hiện đã có một trong những năng suất lúa cao nhất thế giới – khoảng 7,2 tấn/ha – nhưng đang đầu tư mạnh vào nghiên cứu nhằm thúc đẩy sản lượng cây trồng như một phần trong nỗ lực cải thiện an ninh lương thực.
Những phát triển gần đây bao gồm một nghiên cứu trên tạp chí Vita về một giống lúa lai mới có thể được nhân bản vô tính với hiệu quả gần 99%, cho phép nông dân trồng lại hạt giống đã thu hoạch mà không làm mất đi năng suất cao và các đặc điểm mong muốn khác của cây trồng.
Trong khi đó, một giống lúa mì lai có tên Jingmai 189 được cho là đã đạt năng suất gần gấp đôi mức trung bình quốc gia trong một cuộc thử nghiệm ở sa mạc Taklamakan.
Tham khảo: SCMP
Trang Ly
