Giải trình tự bộ gien cây lúa châu Phi

Bài báo “Trình tự bộ gien của lúa châu Phi (Oryza glaberrima) và bằng chứng về sự thuần hóa độc lập” đã được đăng tải trên tạp chí trực tuyến Nature Genetics.

“Lúa gạo nuôi sống một nửa thế giới, khiến nó trở thành cây lương thực quan trọng nhất”, Rod A. Wing – Giám đốc Viện Di truyền Arizona tại trường Đại học Arizona nói. “Lúa gạo sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ giải quyết cái mà chúng ta gọi là câu hỏi 9 tỷ dân”.

Câu hỏi 9 tỷ dân đề cập đến những dự đoán rằng dân số thế giới sẽ tăng lên hơn 9 tỷ người – nhiều người trong đó sẽ sống ở các khu vực – nơi tiếp cận nguồn lương thực hiện đang cực kỳ khan hiếm – tính đến năm 2050. Câu hỏi này đặt trong giải pháp phát triển đủ lương thực để nuôi sống dân số thế giới và ngăn chặn các vấn đề về sức khỏe, kinh tế và xã hội gắn liền với nạn đói và suy dinh dưỡng.

Hiện tại, với bộ gien lúa châu Phi được giải trình hoàn chỉnh, các nhà khoa học và nhà nông học có thể tìm kiếm những cách thức để lai tạo ra các loài của châu Á và châu Phi để phát triển các giống lúa mới với những đặc tính về năng suất cao đối với lúa châu Á và khả năng chống chịu đối với điều kiện khắc nghiệt của lúa châu Phi.

“Cây lúa châu Phi một lần nữa đi đầu trong chiến lược canh tác hướng tới việc đương đầu với biến đổi khí hậu và những khó khăn về nguồn thực phẩm sẵn có”, Judith Carney – Giáo sư địa lý tại Viện Môi trường và Phát triển bền vững tại trường Đại học California, Los Angeles và là tác giả của “Black Rice” cho biết.

Carney cũng là một đồng tác giả của bài báo được đăng tải trên tạp chí Nature Genetics này.

Mặc dù lúa châu Phi hiện đang được trồng ở một số ít các khu vực trên khắp thế giới, lúa châu Phi khoẻ hơn và có khả năng chống chịu được căng thẳng về môi trường tốt hơn so các giống châu Á trong điều kiện môi trường Tây Phi khắc nghiệt hơn, Wing nói.

Lúa châu Phi đã được lai với lúa châu Á để sản xuất giống mới theo một nhóm có tên gọi là NERICA, viết tắt của Giống lúa mới cho châu Phi.

Bộ gien lúa châu Phi đặc biệt quan trọng bởi vì có rất nhiều gien mã hóa cho những đặc tính khiến cho lúa châu Phi có tính kháng với căng thẳng môi trường, chẳng hạn như trong thời gian hạn hán kéo dài, độ mặn cao trong đất và lũ lụt.

Nhóm nghiên cứu của Wing chuyên phát triển cái mà các nhà di truyền học gọi bản đồ vật lý – một công cụ cho phép các nhà khoa học hiểu được cấu trúc của bộ gien. Nhóm của Wing đã phát triển bản đồ vật lý cho cây lúa châu Á và tặng nó cho Dự án về bộ Gien lúa, đã giải trình tự gien một cách hoàn chỉnh nhất có thể.

Trong phân tích 33.000 gien tạo nên bộ gien của lúa châu Phi, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng trong quá trình thuần hoá, lúa châu Phi và châu Á được chọn lọc một cách độc lập về các đặc điểm di truyền tương tự nhau ở cả hai loài, chẳng hạn như: độ dinh dưỡng cao và những đặc tính giúp cho việc thu hoạch dễ dàng hơn.

Ngoài ra, trình tự bộ gien giúp giải quyết câu hỏi về việc liệu cây lúa châu Phi ban đầu được thuần hóa ở một nơi hay là ở một số nơi tại châu Phi. Bằng cách so sánh bộ gien với những gì đã được biết về cấu trúc di truyền của loài hoang dại, Wing và nhóm của ông đã phát hiện ra rằng nó giống với một quần thể lúa hoang được tìm thấy tại một địa điểm dọc theo sông Niger ở Mali. Nhóm nghiên cứu hiện đang tập trung vào giải trình tự và phân tích bộ gien của loài lúa hoang dại họ hàng của lúa châu Phi và châu Á. “Bằng sự hiểu biết về gien của toàn bộ giống này, chúng tôi đã có những biến đổi di truyền hoàn toàn mới có thể được sử dụng để chống lại các tác nhân gây bệnh và sâu bệnh”, Wing giải thích.

Một ví dụ là, sẽ bổ sung thêm các gien kháng bệnh từ tất cả các giống lúa hoang dã vào các giống lúa được canh tác, tạo ra một siêu cây trồng mới có khả năng kháng sâu bệnh.

Trong tháng 11, Wing và các cộng sự sẽ tổ chức kỷ niệm 10 năm hoàn thiện xong bộ gien lúa châu Á và hoàn thành mới bộ gien lúa châu Phi tại Hội thảo quốc tế lần thứ 12 về Gien chức năng của cây lúa, hội thảo sẽ được tổ chức tại Tucson, Arizona.