Ngân hàng gen sống cải tiến cây lúa trồng trọt

Đến nay, các nhà khoa học trên thế giới đã phát hiện khoảng 22 – 24 loài lúa hoang; trong đó, Việt Nam có 4 loài. Đáng chú ý, 2 loài trong số đó là Oryza rufipogon và Oryza officinalis được tìm thấy ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

Theo các nhà nông học, lúa trồng và lúa hoang Oryza rufipogon ngày nay có cùng tổ tiên và chúng có cùng kiểu cấu trúc bộ gen (genome) là AA, có nghĩa là giao phấn và tạo ra con lai hữu thụ tương đối dễ dàng trong tự nhiên cũng như chọn tạo giống. Genome lúa hoang do không bị thuần hóa nên có cấu trúc ổn định và trong quá trình tiến hóa tự nhiên tồn tại nhiều môi trường, điều kiện thời tiết khác nhau ở Đồng bằng sông Cửu Long. Do đó, chúng đa dạng và mang nhiều gen quý.

Đặc tính quý giá nhất của lúa hoang là sức sống kỳ diệu, giúp chúng tồn tại hàng triệu năm trong các môi trường khắc nghiệt. Tiến sĩ Nguyễn Thế Cường - Trưởng Bộ môn Nông học (Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long) cho biết, lúa hoang Oryza officinalis cho nguồn gen rất quý và đã được sử dụng làm vật liệu lai cho việc đưa vào giống lúa trồng các gen mang tính trạng kháng sâu bệnh cực kỳ quý giá, đặc biệt là khả năng kháng rầy nâu và rầy lưng trắng. Còn loài lúa hoang Oryza rufipogon được xem là đặc biệt quý hơn bởi khả năng chịu mặn, ngập và thích ứng tốt với điều kiện nhiệt độ nóng lên trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cũng như môi trường đất thiếu lân. Đây là những tính trạng rất cần thiết trong chọn tạo giống lúa mới.

Phó Giáo sư, Tiến sĩ Hồ Lệ Thi - Trường Nông nghiệp (Đại học Cần Thơ) cho biết, gen của lúa hoang tại Đồng bằng sông Cửu Long đã đóng vai trò là nền tảng di truyền để các nhà khoa học, thông qua các chương trình lai tạo, tạo ra giống lúa thế hệ mới có khả năng chống chịu kép (chịu phèn, mặn, sâu bệnh) trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gay gắt.

Tại vùng Đồng Tháp Mười, lúa hoang đã được sử dụng như nguồn bố mẹ trong nhiều chương trình lai tạo, dẫn đến sự ra đời của một số giống lúa nổi tiếng; trong đó phải kể đến giống lúa đầu tiên được lai tạo thành công - AS996. Giống AS996 là “đứa con lai” đầu tiên được tạo ra từ sự kết hợp gen giữa lúa hoang ở vùng Đồng Tháp Mười (làm bố) và giống lúa cao sản IR64 (làm mẹ, một giống nổi tiếng quốc tế) do Giáo sư – Tiến sĩ Nguyễn Thị Lang, Giáo sư – Tiến sĩ Bùi Chí Bửu (Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long) và Tiến sĩ Darshan Brar, Viện Nghiên cứu lúa gạo quốc tế (IRRI) hợp tác nghiên cứu.

AS996 được chọn lọc vì có khả năng chịu phèn, chịu mặn giỏi, cứng cây (ít đổ ngã) và đạt năng suất cao (7–8 tấn/ha). Giống lúa này đã được IRRI thừa nhận là giống quốc tế và được sản xuất rộng rãi ở Việt Nam cũng như các nước châu Á khác (như Bangladesh, Indonesia, Ấn Độ).

Sau thành công này, AS996 tiếp tục được sử dụng làm vật liệu khởi đầu để lai tạo với các giống cao sản chất lượng cao khác để cho ra các giống lúa nổi tiếng như: OM8108 (khả năng chịu phèn, chịu mặn, năng suất 7 – 9 tấn/ha), OM6677 (khả năng kháng rầy nâu, chịu phèn, chịu mặn tốt), MNR4 (chất lượng gạo ngon, khả năng chịu mặn), Nàng Hoa 9.

Tiêu biểu là giống Nàng Hoa 9 - giống lúa thương mại đã được công nhận là giống quốc gia do Kỹ sư Lê Hùng Lân (Công ty hạt giống Hoa Tiên) lai tạo từ tổ hợp AS996 và Jasmine 85. Nàng Hoa 9 kế thừa khả năng chịu phèn, chịu mặn từ AS996, đồng thời có khả năng kháng bệnh đạo ôn và rầy nâu tốt, cho chất lượng gạo thơm ngon, hạt dài 7,2 mm và đạt tiêu chuẩn xuất khẩu.

“Lúa hoang (hay còn gọi là lúa ma) được các nhà khoa học ví như "báu vật" vì chúng đại diện cho một ngân hàng gen vô giá và là nguồn tài nguyên di truyền thiết yếu để cải tiến cây lúa trồng trọt; đồng thời, lúa hoang cũng “nắm giữ chìa khóa” di truyền để vượt qua các thách thức môi trường khắc nghiệt và đảm bảo an ninh lương thực bền vững trong tương lai”, Phó Giáo sư - Tiến sĩ Hồ Lệ Thi đánh giá.

Hiện nay, lúa hoang ở Đồng bằng sông Cửu Long được lưu giữ dưới hai hình thức là bảo tồn tại chỗ (in-situ) và bảo tồn ngoài tự nhiên (ex-situ).

Các khu vực bảo tồn tại chỗ giống lúa hoang ở Đồng bằng sông Cửu Long phải kể đến Vườn quốc gia Tràm Chim ở tỉnh Đồng Tháp. Đây là nơi bảo tồn tại chỗ lúa hoang lớn nhất Việt Nam, với quần thể Oryza rufipogon đa dạng di truyền cao nhất được ghi nhận ở Đồng bằng sông Cửu Long. Hay như, Khu Bảo tồn thiên nhiên Lung Ngọc Hoàng (xã Phương Bình, thành phố Cần Thơ) được ví như “kho tàng xanh” quý giá, hiện còn lưu giữ nguồn gen lúa hoang Oryza rufipogon hiếm có.

Tại Khu bảo tồn thiên nhiên Lung Ngọc Hoàng, lúa hoang phân bố rải rác dưới tán rừng hoặc theo các tuyến kênh, thành từng đám nhỏ nhưng rộng khắp, nên chưa thể xác định chính xác diện tích. Ở những nơi có sự trao đổi nước tốt, cây lúa hoang phát triển xanh khỏe. Dọc các tuyến kênh có thủy triều và phù sa bồi đắp, lúa phát triển mạnh hơn do ít bị cạnh tranh sinh học.

Từ thực tế theo dõi, các cán bộ Khu bảo tồn Lung Ngọc Hoàng cho biết, vòng đời của lúa hoang bắt đầu vào tháng 4 hằng năm, khi mùa mưa đến. Hạt lúa hoang nảy mầm, thân mọc cao, lá to, rễ có khả năng khử chất gây chua và hút dinh dưỡng trong đất. Từ tháng 8 đến tháng 12, cây lúa vươn dài, trổ bông. Bông lúa to, thẳng nhưng hạt nhỏ, thưa. Khi chín, hạt tự rụng và trôi theo dòng nước và mọc thành cây mới.

“Lúa hoang chỉ chín một lần trong năm, có nguồn gen kháng rầy nâu, rầy lưng trắng tốt. Lúa trổ bông vào tháng 10 và chín rải rác từ tháng 11-12, không chín rộ như lúa trồng”, ông Trần Bé Em, nguyên Trưởng phòng Khoa học và Bảo tồn đất ngập nước (Khu Bảo tồn thiên nhiên Lung Ngọc Hoàng) thông tin.

Theo khảo sát của các nhà khoa học, lúa hoang ở Đồng bằng sông Cửu Long còn phân bố dọc theo các kênh, rạch các sông ở các tỉnh, thành như: Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, An Giang. Riêng loài Oryza officinalis còn được tìm thấy trong các vườn cây ăn quả tỉnh Đồng Tháp, thành phố Cần Thơ và rừng ngập mặn Đầm Dơi (tỉnh Cà Mau).

Ngoài ra, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long cũng lưu trữ mẫu Oryza rufipogon và Oryza officinalis trong kho lạnh và nhà lưới; Đại học Cần Thơ, Đại học An Giang cũng là nơi lưu trữ lúa hoang tuy nhiên số lượng ít hơn.

Lúa hoang Đồng bằng sông Cửu Long thực sự là một "báu vật" di truyền thiết yếu, cung cấp các tính trạng chống chịu quý giá cho công tác lai tạo giống lúa thế hệ mới. Những nỗ lực bảo tồn hiện tại cần được duy trì và mở rộng để bảo vệ nguồn gen vô giá này, đảm bảo nền tảng vững chắc cho việc phát triển các giống lúa chất lượng cao, thích ứng biến đổi khí hậu và đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu trong tương lai.