Cây lúa là nguồn cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số trên thế giới, đặc biệt là nguồn lương thực chủ yếu ở các quốc gia châu Á. Sản xuất lúa hiện nay đang phải đối mặt với những hệ quả của biến đổi khí hậu như xâm nhập mặn và những diễn biến bất thường của thời tiết như hạn, úng, lũ lụt, nóng…Hệ quả của biến đổi khí hậu dẫn đến xâm nhập mặn và hàng loạt các diễn biến thời tiết cực đoan như rét đậm rét hại kéo dài; nắng nóng cực điểm, hạn kéo dài; mưa lớn tập trung gây lũ lụt trầm trọng đã xảy ra thường xuyên trên thế giới và ở Việt Nam trong những năm vừa qua.

Những tác động này dẫn đến diện tích đất trồng lúa bị thu hẹp, năng suất lúa bị giảm dẫn đến giảm sản lượng lúa gạo, đe dọa an ninh lương thực toàn cầu. Bên cạnh đó, sản xuất lúa cũng là nguyên nhân gây biến đổi khí hậu bởi phát thải chất gây hiệu ứng nhà kính như NH3, CO2, trong sử dụng phân bón và đặc biệt, phần lớn là do chất phế thải như rơm rạ, vỏ trấu phần lớn là đem đốt, thải khí CO2. Từ thực tế trên, TS. Dương Xuân Tú cùng nhóm nghiên cứu tại Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển các nguồn gen lúa thích ứng với biến đổi khí hậu” trong thời gian từ năm 2016 đến năm 2020.

Đề tài hướng đến thực hiện mục tiêu: xác định được nguồn gen lúa có khả năng chịu hạn, rơm rạ dễ phân hủy và có hàm lượng silica thấp cho sử dụng chế biến thức ăn chăn nuôi, sản xuất nhiên liệu sinh học và một số sản phẩm khác để hạn chế việc đốt rơm rạ, giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất lúa; và thu nhận được biolipid và một số sản phẩm có giá trị cao, có khả năng ứng dụng trong thực tiễntừ rơm rạ phế thải nông nghiệp.

Sau bốn năm nghiên cứu, đề tài đã thu được các kết quả như sau:

1) Nghiên cứu phân tích đánh giá và tổng hợp tài liệu về tình hình nghiên cứu, luận giải về các nội dung phát triển nguồn gen lúa thích ứng với biến đổi khí hậu: Đã đưa ra được những vấn đề trong sản xuất lúa gạo hiện nay; thực trạng hạn hán và nguồn gen lúa chịu hạn; thực trạng của việc khai thác rơm rạ trong sản xuất lúa của Việt Nam và trên thế giới; Khả năng chuyển hóa đường, hàm lượng silic trong rơm rạ và di truyền kiểm soát các tính trạng này của cây lúa; công nghệ nghiên cứu liên trên toàn hệ gen (GWAS) và hướng sử dụng hiện nay; hướng khai thác rơm rạ cho sản xuất nhiên liệu sinh học, chế biến Biolipid, silica vô định hình và keo lignin và những hợp chất có giá trị khác để giảm việc đốt rơm rạ trên đồng ruộng, giảm phát thải. Trên cơ sở đó, đã đưa ra luận giải sự cần thiết phải phối hợp nghiên cứu với tổ chức nước ngoài và xây dựng các nội dung hợp tác cũng như các nội dung nghiên cứu trong nước để phát triển nguồn gen lúa thích ứng với biến đổi khí hậu và giảm phát thải trong sản xuất lúa trong thời gian tới ở Việt Nam.

2) Gieo trồng, đánh giá nguồn vật liệu lúa phục vụ cho nghiên cứu: Đã gieo trồng 170 mẫu giống lúa vật liệu trên đồng ruộng trong vụ Xuân và vụ Mùa 2017; đánh giá đặc điểm nông sinh học, thu mẫu rơm rạ của các mẫu giống gửi sang đại học York để phân tích thành phần và khả năng chuyển hóa đường làm cơ sở dữ liệu kiểu hình cho phân tích GWAS.

3) Phân tích khả năng chuyển hóa đường và hàm lượng silic trong rơm rạ của 170 mấu giống lúa: Kết quả phân tích đã đư ra: khả năng chuyển hóa đường trong rơm rạ của 170 mẫu giống giao động từ 22,9 nmol/mg/giờ đến 132,6 nmol/mg/giờ trong vụ Xuân và từ 32,0 nmol/mg/giờ đến 148,6 nmol/mg/giờ trong vụ Mùa. Hàm lượng silic trong thân của các mẫu giống biến động từ 1,1% đến 2,68 % trong vụ Xuân và từ 0,83% đến 3,1% trong vụ Mùa. Kết quả phân tích này đã được sử dụng cho GWAS để xác định các lô-cut tính trạng số lượng (QTL) về khả năng chuyển hóa đường và hàm lượng silic trong rơm rạ của cây lúa.

4) Xác định QTL kiểm soát khả năng chịu hạn ở cây lúa: Đánh giá khả năng chịu hạn của 170 mẫu giống lúa, đã xác định được 23 mẫu giống có khả năng chịu hạn tốt ở giai đoạn nảy mầm, 27 mẫu giống chịu hạn tốt trong giai đoạn cây con, 20 mẫu giống có chỉ số chịu hạn về năng suất cao (> 0,8). Trong số đó, có 15 mẫu giống được xác định có khả năng chịu hạn cao ở cả giai đoạn nảy mầm, giai đoạn cây con và chỉ số chịu hạn về năng suất cao. Kết quả này đã được sử dụng cho GWAS về khả năng chịu hạn của cây lúa.

5) Xác định QLT kiểm soát khả năng phân hủy của rơm rạ và hàm lượng silica trong rơm rạ ở cây lúa: Kết quả GWAS đã xác định được 7 vị trí SNPs trong liên kết không cân bằng (LD) về khả năng chuyển hóa đường trong rơm rạ với tần số allen từ 23% đến 35%, 9 SNP trong liên kết LD về hàm lượng silic trong rơm rạ của cây lúa với tần số allen từ 18% đến 48%.

6) Sử dụng chỉ thị phân tử đã được xác định để sàng lọc và lựa chọn các dòng lúa mang gen mục tiêu: Thiết kế các mồi cho phản ứng PCR để nhận diện các mẫu giống lúa mang các gen ứng viên về khả năng chịu hạn, khả năng chuyển hóa đường cao và hàm lượng silic thấp trong rơm rạ trong bộ vật liệu 170 mẫu giống. Kết quả, chúng tôi đã xác định được các bộ vật liệu gồm: 15 mẫu giống lúa mang các gen ứng viên chịu hạn; 12 mẫu giống lúa mang gen ứng viên về khả năng chuyển hóa đường cao từ rơm rạ và 11 mẫu giống lúa mang gen ứng viên hàm lượng silic thấp trong rơm rạ. Các mẫu giống lúa này rất có giá trị sử dụng 30 làm vật liệu trong nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chịu hạn, giống lúa có rơm rạ cho chuyển hóa đường cao và hàm lượng silic thấp hoặc trung bình.

7) Nghiên cứu quy trình công nghệ thu nhận biolipid, keo lignin-phenolformaldehyde và silica vô định hình từ rơm rạ: Một là, đã hoàn thiện “Quy trình công nghệ thu nhận biolipid từ rơm rạ”, công suất 815 g/mẻ, hiệu suất 9,02% lipid/100 g rơm rạ, thành phần axit béo no chiếm 95%, axit béo không no chiếm 4,98%. Kết quả thử nghiệm đã thu được 5kg biolipid. Hai là đã hoàn thiện “Quy trình công nghệ thu nhận keo lignin phenol formaldehyde (LPF) trên nền lignin thu hồi từ dịch thải của quá trình chế biến rơm rạ” Qui trình đã được chạy thử để thu nhận keo LPF, thu được 1 kg keo LPF. Các tính chất của keo LPF tổng hợp có chất lượng tương đương với một số loại keo LPF thương phẩm bán trên thị trường. Ba là đã hoàn thiện “Quy trình công nghệ thu nhận silica vô định hình từ dịch thải của quá trình chế biến rơm rạ”, qui mô 100g/ mẻ đã được thử nghiệm để thu nhận 500 g silica vô định hình: Độ tinh sạch của silica đạt 94,3%, có tạp chất Na chiếm 5,7%; Kích thước trung bình của hạt silica thu được là 864 nm, hiệu suất 69,27% so với silica ban đầu; kích thước mao quản trung bình.

Nguồn :từ trang web:vista.gov.vn.của cục thông tin KH&CN quốc gia