Kĩ thuật nhân giống mới của cuộc cách mạng xanh

Nền tảng của nhân giống ngắn ngày được phát triển bởi các nhóm nghiên cứu tại Trung tâm John Innes, Đại học Queensland và Đại học Sydney, sử dụng nhà kính hoặc môi trường nhân tạo với ánh sáng tăng cường để tạo ra các chế độ ngày dài hơn giúp việc tìm kiếm cây trồng có hiệu suất tốt diễn ra nhanh hơn.

Sử dụng kĩ thuật này, nhóm nghiên cứu đã trồng được một vụ lúa mì chỉ trong vòng 8 tuần. Kết quả được thông báo trên trang Nature Plants ngày 1/ 1/ 2018.

Điều này có nghĩa là hiện nay có thể trồng được tới 6 vụ lúa mì mỗi năm - tăng gấp ba lần các kỹ thuật nhân giống tàu con thoi hiện đang được các nhà lai tạo và các nhà nghiên cứu sử dụng.

Tiến sĩ BrandeWulff của Trung tâm John Innes, Norwich, nhà nghiên cứu chính của thí nghiệm này giải thích tại sao thời gian gieo trồng lại quan trọng: "Toàn thế giới chúng ta đều phải đối mặt với một thách thức lớn trong việc tạo ra cây giống cho năng suất cao hơn và có khả năng chống chịu tốt hơn. Việc tạo ra được nhiều thế hệ cây giống trong thời gian ngắn hơn sẽ cho phép chúng ta tạo ra và thử nghiệm các kết hợp di truyền nhanh hơn, từ đó có thể tìm ra sự kết hợp di truyền tốt nhất trong các môi trường khác nhau."

Trong vòng nhiều năm, việc cải thiện một số cây trồng chính đã bị đình trệ. Điều này dẫn đến một trở ngại đáng kể trong việc tìm kiếm nguồn cung cấp lương thực cho dân số toàn cầu và giải quyết các tác động của biến đổi khí hậu trên toàn cầu.

Tiến sĩ Wulff, đã đưa ra giải pháp mới, tiềm năng để giải quyết một thách thức toàn cầu thế kỷ 21, đó là trồng cây ngắn ngày.

Ông Wulff cho hay, “Người ta nói rằng chúng tôi có thể tạo ra cây trồng với vòng đời ngắn, nhưng chúng trông rất nhỏ bé và năng suất thường không đáng kể gì, và chỉ đặt mua một ít hạt giống. Thực tế, công nghệ mới tạo ra những cây trồng trông tươi tốt hơn và khỏe mạnh hơn những cây trồng sử dụng các điều kiện tự nhiên. Một đồng nghiệp của tôi còn không tin vào mắt mình khi lần đầu tiên nhìn thấy kết quả."

Bước đột phá thú vị này rất có tiềm năng cạnh tranh vì sức ảnh hưởng của nó, cùng với kỹ thuật nuôi con thoi được giới thiệu sau chiến tranh thế giới thứ hai sẽ là một phần của cuộc cách mạng xanh.

Tiến sĩ Wulff tiếp tục nói: "Tôi rất vui sướng khi tưởng tượng ra 10 năm nữa bạn có thể bước vào một cánh đồng và trong đó chỉ có những cây có đặc tính và đặc điểm được phát triển bằng công nghệ này."

Kỹ thuật này sử dụng các môi trường phát triển được kiểm soát hoàn toàn và cũng có thể được mở rộng để trồng trong một ngôi nhà kính tiêu chuẩn. Ở đây, chúng tôi sử dụng đèn LED tối ưu hóa để hỗ trợ quang hợp trong các chế độ thâm canh lên đến 22 giờ mỗi ngày.

Đèn LED giảm đáng kể chi phí so với đèn hơi natri từ lâu đã được sử dụng rộng rãi nhưng không hiệu quả vì đèn hơi này tạo ra nhiều nhiệt và phát ra ánh sáng kém chất lượng.

Nhóm nghiên cứu quốc tế cũng chứng minh rằng kỹ thuật nhân giống ngắn ngày có thể được sử dụng cho một loạt các cây trồng quan trọng. Chúng sẽ có thể cho con người tới 6 vụ một năm như lúa mì, lúa mỳ cứng, lúa mạch, đậu và đậu gà; và bốn vụ như canola (một dạng của hạt cải dầu). Đây là một sự gia tăng đáng kể so với các kỹ thuật nhân giống đang được sử dụng rộng rãi.

Việc nhân giống ngắn ngày, khi được sử dụng cùng với các kỹ thuật canh tác truyền thống, có thể là một công cụ quan trọng cho ta những cái nhìn tiến bộ về di truyền cây trồng.

Tiến sĩ Lee Hickey từ Đại học Queensland giải thích: “Nhân giống ngắn ngày như một nền tảng có thể được kết hợp với rất nhiều công nghệ khác như chỉnh sửa gen CRISPR để đạt được kết quả nhanh hơn”.

Công nghệ nhân giống ngắn ngày đã được các nhà nhân giống lúa mì chào đón và họ đã trở thành những người đầu tiên sử dụng công nghệ này.

Ruth Bryant, nhà nghiên cứu bệnh lúa mì tại RAGT Seeds Ltd, Essex, Anh, nói: "Các nhà lai tạo luôn tìm cách để đẩy nhanh quá trình tiếp cận nhiều môi trường khác nhau nên chúng tôi thực sự quan tâm đến nhân giống ngắn ngày. Chúng tôi đang làm việc rất tỉ mỉ với nhóm của Tiến sĩ Wulff tại Trung tâm John Innes để phát triển phương pháp này trong bối cảnh thương mại. "

Tiến sĩ Allan Rattey, một nhà nhân giống lúa mỳ với công ty Dow AgroSciences của Úc, đã sử dụng công nghệ này để tạo giống lúa mỳ chịu nảy mầm trước thời vụ (PHS), giải quyết được một vấn đề lớn ở Úc.

"Kiểm soát môi trường để kiểm tra chất lượng PHS hiệu quả và thời gian dài để thực hiện các chu trình lựa chọn thường xuyên là những vấn đề chính là những vấn đề quan trọng nhất.

"Làm thế nào có thể kiểm soát môi trường để sàng lọc được những PHS chất lượng và phải mất một thời gian dài nhìn lại tất cả các vòng đời của cây giống luôn là những trở ngại lớn. Việc nhân giống ngắn ngày và nền tảng lựa chọn được nhắm mục tiêu ngay từ đầu đã tạo ra lợi ích lớn cho cả hai mối lo ngại này."

Hoàng Hằng (Theo Science Daily)