Lâu nay các công ty giống cây trồng vẫn thường công bố đã chọn tạo được giống lúa này, giống lúa kia kháng được bệnh bạc lá, căn bệnh mà nhiều người vẫn ví như bệnh ung thư với cây lúa. Nhưng chỉ một kết quả phân tích gen từ một cơ quan khoa học uy tín mới đủ sức khẳng định giống lúa đó có kháng được bệnh bạc lá hay không.
Đòi hỏi bức bách từ đồng ruộng
Bệnh bạc lá ở lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra là một trong những bệnh gây thất thoát nghiêm trọng về năng suất và sản lượng lúa. Tại Việt Nam, bệnh bạc lá có diện phân bố rộng và gây tác hại nghiêm trọng trên nhiều giống lúa trồng chủ lực.
Giống lúa Bắc thơm 7 vốn là giống lúa chất lượng cao, gạo ngon, phù hợp thị hiếu người tiêu dùng Việt Nam. Tuy nhiên, khi bị bệnh bạc lá tấn công, đặc biệt trong vụ mùa, những diện tích trồng lúa Bắc thơm 7 có thể bị mất trắng sản lượng. Bài toán đặt ra cho các công ty sản xuất, kinh doanh giống lúa Bắc thơm 7 là làm sao có được một giống Bắc thơm 7 mới người nông dân có thể yên tâm gieo cấy mà không bị bệnh bạc lá "quấy rầy"?
Hiện nay, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, nền sản xuất nông nghiệp thân thiện với môi trường được toàn xã hội đặc biệt quan tâm. Để làm được điều đó chỉ có thể bằng cách hạn chế sử dụng hoá chất BVTV trong nông nghiệp và tìm phương thức canh tác hiệu quả để giải quyết vấn đề sâu bệnh.
Bên cạnh các phương pháp phòng trừ sinh học thân thiện với môi trường thì phương pháp sử dụng các giống lúa kháng bệnh được đánh giá là hiệu quả và có tiềm năng nhất. Bởi đây là phương pháp tránh phải dùng thuốc BVTV, không ảnh hưởng đến môi trường và bền vững, phù hợp với xu thế nông nghiệp hiện đại.
Đi theo xu hướng đó, Cty TNHH MTV Giống cây trồng Hải Dương đã "đặt hàng" các nhà khoa học Viện Nghiên cứu lúa (Học viện Nông nghiệp VN) chọn tạo ra giống lúa Bắc thơm 7 mới kháng được bệnh bạc lá.
Nhờ phương pháp lai chuyển và chọn lọc, gen kháng bệnh bạc lá Xa21 đã được các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu lúa đưa vào giống lúa Bắc thơm 7, giúp tăng cường tính kháng bệnh bạc lá mà không làm thay đổi các đặc tính nông sinh học khác cũng như chất lượng giống gốc.
Sự khác nhau giữa "hai giọt nước"
Do giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá mang gen Xa21 và giống lúa Bắc thơm 7 hoàn toàn giống nhau về các tính trạng đặc trưng hình thái được quy định trong Quy phạm khảo nghiệm tính khác biệt, tính đồng nhất và tính ổn định (DUS) của Việt Nam, do vậy không thể phân biệt hai giống nếu chỉ dựa theo các Quy định hiện hành (Quyết định số 95/2007/QĐ-BNN).
Vì vậy, việc sử dụng phương pháp sinh học phân tử hiện đại để xác định chính xác sự có mặt của gen kháng bạc lá Xa21 trong giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá là phương pháp hiệu quả duy nhất để phân biệt hai giống với nhau.
Từ năm 2012, Bộ môn Sinh học Phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp (Viện Khoa học Nông nghiệp VN) đã hỗ trợ Công ty TNHH MTV Giống cây trồng Hải Dương (nay là công ty cổ phần) thực hiện nhiệm vụ này.
Tuân thủ công văn số 797/TT-CLT ngày 20/5/2015 của Cục Trồng trọt, trước khi công ty chuyển giao hạt giống để sản xuất, Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Quốc gia đã lấy mẫu từng lô giống siêu nguyên chủng, nguyên chủng và lô giống xác nhận để đánh giá chất lượng hạt giống theo quy định, đồng thời gửi Bộ môn Sinh học Phân tử để xác định sự có mặt của gen kháng Xa21 thông qua chỉ thị phân tử pTA248.
|
Bộ môn Sinh học Phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp là đơn vị nghiên cứu chuyên ngành về lĩnh vực chọn giống phân tử, xác định gen và nhận dạng giống bằng chỉ thị phân tử. Nhờ các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại, Bộ môn có thể hỗ trợ cho khảo nghiệm DUS để giúp nhanh chóng phân biệt giống một cách chính xác và hỗ trợ cho công tác bảo hộ giống cây trồng. Vì vậy kết quả nghiên cứu gen Xa21 trong các mẫu giống Bắc thơm 7 kháng bạc lá tại đây có độ tin cậy cao.
|
Những lô giống được khẳng định sự có mặt của gen kháng Xa21 mới được chuyển giao vào sản xuất với tên gọi giống Bắc thơm số 7 kháng bạc lá.
Nói cách khác, nhiệm vụ của các nhà khoa học của Viện Di truyền nông nghiệp là "chạy gen" để tìm trong giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá có gen Xa21 hay không? Chỉ khi chứng minh được điều này, giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá do Công ty CP Giống cây trồng Hải Dương đang kinh doanh mới đủ điều kiện công nhận giống cây trồng mới, giúp bà con nông dân yên tâm sử dụng.
Vàng, thau đã rõ
Phương pháp xác nhận gen kháng bệnh bạc lá trong giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá được thực hiện như sau: Từ mỗi lô giống, chọn ngẫu nhiên 200 hạt để ngâm ủ, sau 5 ngày thu lấy mầm để tách chiết ADN. Quá trình phân tích gen có sử dụng ADN của các giống đối chứng âm không mang gen kháng (giống IR24); đối chứng dương mang gen kháng Xa21 (IRBB21); giống lúa gốc Bắc thơm 7 nguyên chủng và lô giống lúa cần xác định.
Thí nghiệm đầu tiên là thí nghiệm phân tích ADN theo nhóm cá thể. Nếu lô giống có 100% cá thể mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử thì sẽ được kết luận là đảm bảo tốt tính kháng của gen Xa21. Nếu lô giống nào xuất hiện nhóm cá thể mang gen dị hợp tử hoặc không mang gen thì lô giống đó sẽ được tiếp tục phân tích thí nghiệm 2 là thí nghiệm phân tích ADN theo từng cá thể để ước tính tỷ lệ đồng hợp tử, dị hợp tử của gen kháng trong lô giống.
Lô giống được xác nhận đảm bảo tính kháng với bệnh bạc lá là lô giống có trên 75% hạt giống mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử và biểu hiện tính kháng khi được lây nhiễm nhân tạo trong ruộng thí nghiệm.
Kết quả "chạy gen" tại một "địa chỉ đỏ" nghiên cứu chuyên sâu về chọn giống phân tử, xác định gen và nhận dạng giống bằng chỉ thị phân tử là Viện Di truyền nông nghiệp đã chứng minh giống lúa Bắc thơm 7 kháng bạc lá khác với giống lúa Bắc thơm 7 thông thường.
Kết quả phân tích lô giống lúa với 100% hạt giống mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử được thể hiện trên hình 1 là hình ảnh phân tích ADN theo nhóm cá thể của lô giống lúa mã số 320.01.L.XN1.M15.043.
Hình ảnh phân tích ADN theo nhóm cá thể của lô giống lúa mã số 320.01.L.XN1.M15.043
Còn lô giống lúa được phân tích ADN theo nhóm cá thể trên hình 2 cho thấy vị trí 6.5 có thể lẫn một lượng nhỏ các cá thể mang gen kháng Xa21 ở trạng thái dị hợp tử hoặc các cá thể không mang gen kháng bạc lá Xa21. Do vậy, lô giống này được đưa vào thí nghiệm 2, phân tích ADN cá thể, để tính tỷ lệ cá thể mang gen kháng ở trạng thái đồng hợp tử, dị hợp tử và cá thể không mang gen kháng.
Hình ảnh phân tích ADN nhóm cá thể của lô giống lúa mã số 320.01.L.XN1.M15.055
Phân tích cho thấy lô giống lúa có lẫn cả cá thể dị hợp tử và cá thể không mang gen kháng- kết quả trên hình 3. Sau cả 2 thí nghiệm, tỷ lệ cá thể mang gen kháng Xa21 ở trạng thái đồng hợp tử trong lô giống này được xác định là 89,39%, do vậy lô giống này vẫn đảm bảo tính kháng tốt của gen Xa21 với bệnh bạc lá.
Hình ảnh phân tích ADN cá thể của lô giống lúa mã số 320.01.L.XN1.M15.055