Giải mã gen bí ẩn, Trung Quốc tiến gần kỷ nguyên trồng lúa chưa từng có
Các nhà khoa học đã "đánh thức" gen ngủ quên của lúa, tiến gần giấc mơ trồng lúa một lần, gặt nhiều năm.
Tân Hoa Xã đưa tin, một phát hiện di truyền mang tính đột phá của các nhà khoa học Trung Quốc đang mở ra viễn cảnh thay đổi căn bản phương thức canh tác lúa gạo – loại lương thực nuôi sống hơn một nửa dân số thế giới. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu xác định được "công tắc" di truyền giúp lúa có thể sinh trưởng nhiều năm, thay vì chỉ một vụ rồi tàn lụi như hiện nay.
Nghiên cứu do nhóm khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) thực hiện, vừa được công bố trên tạp chí Science. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong nỗ lực biến cây lúa vốn là cây trồng hàng năm thành cây lâu năm, tương tự như các loại cây ăn quả.
Nhóm nghiên cứu đang kiểm tra sự phát triển của cây lúa hoang dại.
Truy tìm "gen trường thọ" từ lúa hoang
Trong tự nhiên, tổ tiên của lúa trồng hiện đại là các loài lúa hoang có khả năng sống dai và tái sinh qua nhiều năm. Tuy nhiên, qua hàng nghìn năm thuần hóa, đặc tính này dần bị mất đi khi con người ưu tiên chọn giống cho năng suất cao và hình thái cây gọn, dễ thu hoạch.
Nhóm nghiên cứu do nhà khoa học đã tiến hành phân tích 446 mẫu lúa hoang để tìm kiếm manh mối di truyền. Kết quả cho thấy, không giống lúa trồng, một số loài lúa hoang không "chết" sau khi kết hạt. Thay vào đó, chúng tiếp tục sinh chồi mới từ các đốt thân, lan rộng và bén rễ, hình thành thế hệ cây mới theo kiểu sinh sản vô tính.
Từ đây, các nhà khoa học xác định được một vùng gen then chốt, đặt tên là EBT1 (Endless Branches and Tillers 1). Vùng gen này chứa hai vi RNA quan trọng là MIR156B và MIR156C – được ví như "công tắc lão hóa" của cây.
Theo lý thuyết truyền thống, các gen MIR156 hoạt động mạnh ở giai đoạn non, sau đó suy giảm dần khi cây trưởng thành, kích hoạt quá trình ra hoa và kết thúc vòng đời. Tuy nhiên, ở lúa hoang, nhóm nghiên cứu phát hiện một điều bất ngờ: các gen này có thể "bật lại" sau khi cây ra hoa.
Chính sự tái kích hoạt này cho phép cây tiếp tục sinh trưởng, tạo chồi mới và kéo dài vòng đời – một cơ chế gần như "đảo ngược lão hóa" ở thực vật.
Khi các nhà khoa học vô hiệu hóa EBT1, lúa hoang lập tức mất khả năng tái sinh. Ngược lại, khi đưa EBT1 vào lúa trồng, cây có thể tiếp tục phát triển sau khi thu hoạch thay vì lụi tàn.
Tạo giống lúa sống nhiều năm
Không dừng lại ở lý thuyết, nhóm nghiên cứu đã kết hợp EBT1 với hai gen liên quan đến dạng bò lan của cây là PROG1 và TIG1 để tạo ra dòng lúa mới có khả năng sinh trưởng mạnh mẽ.
Thử nghiệm thực địa tại đảo Hải Nam cho thấy các cây lúa này có thể sống ít nhất hai năm và liên tục tạo chồi mới. Thay vì phải gieo trồng lại mỗi vụ, cây có thể được thu hoạch nhiều lần, tương tự mô hình "vườn cây lâu năm".
Nếu được ứng dụng rộng rãi, đột phá này có thể mang lại nhiều lợi ích đáng kể:
- Giảm chi phí sản xuất: Nông dân không cần gieo trồng lại hàng năm
- Tiết kiệm lao động: Ít công cày xới, gieo sạ
- Bảo vệ đất: Hạn chế xói mòn và suy thoái đất
- Thích hợp vùng khó cơ giới hóa: Đặc biệt là khu vực đồi núi
Theo đại diện tác giả nhóm nghiên cứu lúa lâu năm có thể trở thành giải pháp bổ sung quan trọng cho các hệ thống canh tác hiện tại, góp phần đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.
Không chỉ dừng ở cây lúa, phát hiện về gen EBT1 còn mang ý nghĩa rộng hơn trong khoa học cây trồng. Nó cung cấp cơ sở di truyền để nghiên cứu chuyển đổi nhiều loại cây lương thực khác từ dạng hàng năm sang lâu năm – một xu hướng được xem là chìa khóa cho nông nghiệp bền vững.
Trong bối cảnh áp lực dân số và môi trường ngày càng gia tăng, giấc mơ "trồng một lần, thu hoạch nhiều năm" đang dần từ ý tưởng trở thành hiện thực.
