Hoàn tất việc giải mã bộ gen lúa gạo: Bước đột phá vĩ đại trong nông nghiệp

Công trình giải mã gen kỳ vĩ chưa từng có

Trong số các loài cây lương thực, lúa gạo đóng một vai trò đặc biệt. Lúa gạo chủ yếu phục vụ cho việc nuôi sống con người, trong khi lúa mì, lúa mạch, cao lương và ngô phần lớn được sử dụng trong chăn nuôi. 

Đối với gần một nửa nhân loại, lúa gạo là lương thực duy nhất hoặc quan trọng nhất. Hiện thời, mỗi năm, có tới 400 triệu tấn gạo được tiêu thụ trên thế giới. Để thỏa mãn nhu cầu lương thực của nhân loại, con số này cần phải tăng thêm 30% trong 20 năm tới.

Theo tạp chí Nature, các nhà khoa học thông báo đã giải mã thành công bộ gen của cây lúa ước tính có tới 37.544 gen so với 20.000-25.000 gen ở cơ thể con người.

Việc giải mã bộ gen lúa có ý nghĩa vô cùng quan trọng vì nó sẽ giúp cho con người tạo ra nhiều giống lúa cao sản, giàu dinh dưỡng, kháng chịu sâu bệnh tốt hơn và chịu được những điều kiện thời tiết ngày càng khắc nghiệt.

Tham gia dự án giải mã gen lúa có hàng trăm nhà khoa của 10 nước Nhật Bản, Mỹ, Brazil, Trung Quốc, Pháp, Ấn Độ, Hàn Quốc, Thái-lan và Anh. Họ đã phải bỏ ra tới bảy năm mới hoàn tất được công trình khoa học đồ sộ này. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu trên mới chỉ giải mã được 95% bộ gen của cây lúa.

Giám đốc Viện nghiên cứu gen (TIGR) Bethesda, bà ClaireFraser, nói: "Giống như thành công trong việc giải mã gen của con người đã trở thành một cuộc cách mạng trong ngành sinh học, việc giải mã thành công bộ gen lúa gạo đã mang lại những chân trời mới cho lĩnh vực nghiên cứu cây lương thực. Đây là một bước nhảy vọt trong nông nghiệp".

Thành tựu này còn có ý nghĩa to lớn đối với việc nghiên cứu, cấy ghép các loại cây lương thực thuộc họ nhà cỏ khác.Nhà khoa học Rod Wing thuộc Trường Đại học Tổng hợp Arizona lạc quan nói : “Với việc giải mã thành công bộ gen của cây lúa, chúng ta cũng biết được phần lớn bộ gen của các cây lương thực khác".

Tuy nhiên, đây mới chỉ là chặng đầu của một con đường dài còn lắm gian nan. Bởi vì việc giải mã được gen không có nghĩa là người ta đã nắm được các chức năng của gen.

Sau khi giải mã được bộ gen ở cây lúa, các nhà khoa học tham gia dự án này đã vô cùng ngạc nhiên trước việc họ đã phát hiện được vô số các gen mà họ chưa xác định được chức năng của chúng.

Mở ra những chân trời mới

Nhà nghiên cứu Richard McCombie thuộc Cold Spring Harbor Laboratory (bang New York) nói việc giải mã được hàng nghìn gen của cây lúa có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với các nhà nhân giống đang hướng tới mục tiêu tăng sản lượng, tăng khả năng đề kháng của cây lúa trước sự xâm hại của các loại virus, nấm và côn trùng.

Hiện thời, nhiều người ở châu Âu vẫn còn dị ứng với cụm từ "biến đổi gen", nhưng họ không hề nghĩ rằng các công trình lai tạo truyền thống theo Định luật Mendel cũng là một quá trình biến đổi gen với mục tiêu thêm vào hoặc bớt đi một số loại gen ra khỏi cây trồng.

Quá trình biến đổi gen thông qua phương pháp lai tạo này thường kéo dài hàng chục năm và không một ai dám khẳng định sẽ mang lại một kết quả chắc chắn. Phương pháp sử dụng sinh học phân tử mất ít thời gian hơn, chắc chắn hơn và mở ra những triển vọng vô cùng to lớn.

Không một giống cây lương thực nào có tính đa dạng sinh học phong phú như cây lúa. Giống cây lương thực này sinh trưởng tốt từ những triền núi cao ở Nepal đến những sa mạc khô cằn ở Pakistan, Ai Cập.

Người ta tạm chia cây lúa thành ba cụm: lúa nương, lúa nước và lúa nổi. Tên gọi của ba cụm trên đã phần nào thể hiện quá trình canh tác chúng. Mỗi cụm chính lại được phân chia thành nhiều dòng có khả năng thích nghi với các điều kiện địa phương và chứa đựng những đặc tính riêng về gen.

Tính chịu hạn, khả năng cho sản lượng cao và khả năng đề kháng côn trùng gây hại từng được tìm thấy trong một số giống lúa, nhưng cho đến nay người ta vẫn chưa thể quy tụ tất cả các ưu điểm này vào một giống lúa.

May mắn là các viện nghiên cứu lúa của nhiều quốc gia trồng lúa đã lập ra những ngân hàng giống lúa: từ các giống đặc chủng đến các giống hoang dại. Chính những ngân hàng này đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu và lai tạo giống nguồn "nguyên liệu vô cùng phong phú” phục vụ cho việc biến đổi gen của cây lúa.

Một trong những nhiệm vụ hàng đầu của các nhà lai tạo giống hiện đại là nâng cao chất lượng của gạo. Người ta đã phát hiện được một số giống gạo đặc chủng chứa nhiều protein và hàm lượng protein này không chỉ nằm ở vỏ gạo mà còn được phân bổ trên toàn hạt gạo.

Thông qua việc “cấy” vào giống lúa giàu protein này những đặc tính quý báu khác như cao sản, chịu hạn và kháng bệnh, người ta sẽ tạo được một giống lúa "siêu đẳng".

Cách đây sáu năm, các nhà khoa học Đức và Thụy Sĩ đã lai tạo được "giống lúa vàng". Người ta đã cấy vào giống lúa này một loài gen sinh ra Provitamin A, khắc phục được việc thiếu Vitamin A trong số những người thường xuyên dùng gạo làm lương thực chính hàng ngày.

Các nhà khoa học Mỹ cũng đã thành công trong việc cấy gen của cây ngô vào cây lúa. Kết quả, giống lúa mới tăng sản tới 30% và trong hạt gạo chứa nhiều khoáng chất hơn.

Nguồn: Báo Nhân dân Điện tử   17/8/2005