Nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu từ Đại học Tây Úc và các nhà khoa học cũng như các nhà lai tạo cây trồng chuyên nghiệp từ Limagrain dẫn đầu, đã được tiến hành để cách mạng hóa tương lai của ngành sản xuất lúa mì, với ba loại gen được xác định sẽ cho phép tạo ra các cây lúa mì lai với tiềm năng hứa hẹn năng suất cao hơn và chống chịu với bệnh tật và môi trường tốt hơn.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications xác định các gen sẽ cho phép nhân giống lúa mì lai quy mô lớn, bao gồm Rf1, Rf3 và orf279.

Cây trồng lai thường được ưa chuộng nhờ những đặc điểm nông học và có thể cho năng suất cao hơn và ổn định hơn so với cây trồng không lai. Tuy nhiên, trong khi lúa mì là một trong những cây trồng chủ yếu và cung cấp 1/5 lượng calo trên toàn cầu, thì hạt lúa mì lai vẫn khó có thể sản xuất ở quy mô thương mại.

Sản xuất cây lai đòi hỏi sự kiểm soát khả năng tự thụ phấn của cây. Điều này bao gồm việc tạo ra sự vô sinh khi cần thiết, cũng như khả năng phục hồi khả năng sinh sản sau đó ở sản phẩm cuối cùng của cây trồng lai. Điều này đã được chứng minh là phức tạp ở lúa mì do tính phức tạp về gen của nó.

Tác giả chính, Tiến sĩ Joanna Melonek, từ Trung tâm Xuất sắc về Sinh học Năng lượng Thực vật ARC và Trường Khoa học Phân tử của UWA cho biết các nhà khoa học đã tìm ra phát hiện quan trọng về hai gen Phục hồi khả năng sinh sản (Rf) - được gọi là Rf1 và Rf3 - chịu trách nhiệm đảo ngược vô trùng trong lúa mì bằng cách chuyển đổi sản xuất phấn hoa.

Tiến sĩ Joanna Melonek nói: “Cùng với các đồng nghiệp từ Limagrain, chúng tôi đã xác định được Rf1 và Rf3, hai gen chính trong lúa mì giúp khôi phục sản xuất phấn hoa ở cây lúa mì vô sinh”.

Giáo sư Ian Small, người đứng đầu cuộc nghiên cứu tại UWA cho biết việc xác định các gen Rf này là chìa khóa để cho phép các dòng lúa mì phát triển nhanh hơn và có thể được sử dụng trong các phép lai để tạo ra các giống lai.

Các nhà nghiên cứu cũng xác định orf279 là gen chịu trách nhiệm "tắt" sản xuất phấn hoa ở lúa mì và gây vô sinh. Orf279 trước đây đã bị bỏ qua vì một loại gen khác đã được nhiều người cho là nguyên nhân gây ra sự vô sinh ở lúa mì.

Pascual Perez từ Limagrain (công ty sản xuất hạt giống lớn thứ tư trên thế giới do Vilmorin & Cie nắm giữ), người đứng đầu nhóm nghiên cứu ở Pháp, cho biết tiềm năng của việc lai tạo giống lúa mì đã được các nhà lai tạo giống cây trồng công nhận từ thế kỷ 19.

Ông Perez cho biết: “Tuy nhiên, công nghệ này chưa được tận dụng triệt để trong lúa mì vì những khó khăn trong việc sản xuất giống lai, bất chấp những nỗ lực lớn từ cả lĩnh vực thương mại và học thuật. Giờ đây, nhờ sự hợp tác hiệu quả giữa UWA và Limagrain, chúng tôi nắm được nguồn thông tin chìa khóa cho các nhà lai tạo để phát triển các giống lúa mì mới thích nghi tốt hơn với nhu cầu của nông dân trên toàn thế giới."

Sự hiểu biết mới về cơ sở di truyền trong lúa mì sẽ thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống sản xuất lai hiệu quả và có giá trị đối với các công ty nhân giống lúa mì muốn phát triển các giống lai mới.

“Những khám phá của chúng tôi là thành tựu mà các nhà tạo giống cây trồng đã chờ đợi trong nhiều thập kỷ qua,” Giáo sư Small nói.

Link: https://phys.org/news/2021-02-keys-major-boost-hybrid-wheat.html