Luận án Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa bắc thơm 7 chịu mặn

Lúa gạo là một trong những cây lương thực có vai trò quan trọng đối với con người. Trên thế giới cây lúa được xếp vào vị trí thứ hai sau cây lúa mì về diện tích và sản lượng. Ở Châu Á, lúa gạo được coi là cây lương thực quan trọng nhất, chiếm diện tích 135 triệu ha trong tổng số 148,4 triệu ha trồng lúa của toàn thế giới. Trong tương lai, xu thế sử dụng lúa gạo sẽ còn tăng hơn vì đây là loại lương thực dễ bảo quản, dễ chế biến và cho năng lượng khá cao. Theo tính toán của Peng và cộng sự, đến năm 2030 sản lượng lúa của thế giới phải đạt 800 triệu tấn mới có thể đáp ứng được nhu cầu lương thực của con người [88]. Trong tình trạng nguồn lương thực khan hiếm và giá lương thực tăng như hiện nay, thế giới sẽ phải đối mặt với nguy cơ thiếu lương thực. Theo một nghiên cứu của trường Đại học Stanford, đến năm 2030 sản lượng lương thực ở Châu Á sẽ giảm 10% hoặc hơn, đặc biệt là sản phẩm lúa gạo. Năng suất và sản lượng lúa luôn bị đe dọa bởi thiên tai, sâu bệnh và các yếu tố môi trường. Trong đó, yếu tố đáng chú ý là hiện tượng đất nhiễm mặn. Đất trồng trọt bị ảnh hưởng mặn ước tính khoảng 380 triệu ha, chiếm 1/3 diện tích đất trồng trên toàn thế giới. Việt Nam với đường bờ biển dài 3.620 km trải dài từ Bắc vào Nam, hàng năm những vùng trồng lúa ven biển chịu ảnh hưởng rất nhiều do sự xâm thực của biển. Theo thống kê, diện tích đất ngập mặn năm 1992 là 494.000 ha, đến năm 2000 là 606.792 ha [1]. Theo báo cáo mới nhất của Cục trồng trọt, tại ĐBSCL, xâm nhập mặn đã ảnh hưởng đến 620.000 ha/1.545.000 ha lúa đông xuân 2009 - 2010, chiếm 40% diện tích toàn vùng, tại các tỉnh ven biển như Tiền Giang, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau, Kiên Giang và Bến Tre. Trong đó, diện tích có nguy cơ bị xâm nhập mặn cao khoảng 100.000 ha/650.000 ha, chiếm 16% diện tích canh tác lúa của các tỉnh trên. Đặc biệt, trong điều kiện khí hậu toàn cầu đang thay đổi, hiện tượng băng tan ở hai cực, và hệ lụy của nó là nước biển dâng lên đe dọa các vùng đất canh tác thấp ven 2 biển. Như vậy, đất nhiễm mặn là một trong những yếu tố chính gây khó khăn cho chiến lược phát triển sản lượng lúa gạo và ảnh hưởng xa hơn là mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực sẽ khó hoàn thành [124]. Do đó, việc hạn chế mức độ gây hại của sự nhiễm mặn đến năng suất lúa gạo là một vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu. Để đáp ứng được yêu cầu này, việc chọn tạo các giống lúa chịu mặn là rất cần thiết. Nghiên cứu cải thiện giống lúa chịu mặn hiện nay chia ra làm hai hướng chính. Thứ nhất, tạo giống chuyển gen hoặc giống có gen biểu hiện ở mức độ khác với gen sẵn có để thay đổi khả năng chịu mặn. Tuy nhiên, hiện nay các nghiên cứu về chuyển gen và thay đổi biểu hiện của gen để tăng khả năng chịu mặn vẫn chưa đạt được nhiều thành công. Do đó, trong chọn tạo giống lúa, hướng nghiên cứu khai thác sự đa dạng tự nhiên về nguồn gen giữa các dòng bố mẹ để dùng trong lai tạo là một định hướng có hiệu quả. Thứ hai, khai thác sự đa dạng tự nhiên về nguồn gen chịu mặn qua chọn lọc trực tiếp trong điều kiện mặn hoặc chọn lọc di truyền các tính trạng số lượng, chọn lọc nhờ sự trợ giúp của các chỉ thị phân tử. Chỉ thị phân tử là những chỉ thị có bản chất là đa hình ADN. Thông qua việc phát hiện những đoạn ADN liên kết chặt với gen đích cho phép chúng ta khẳng định sự có mặt hay vắng mặt của gen chịu mặn. Việc sử dụng chỉ thị phân tử có thể giúp xác định nhanh sự có mặt của gen chống chịu mặn, giúp các nhà chọn giống chủ động trong việc chọn lựa các tổ hợp lai hiệu quả. Nhờ đó, quá trình chọn tạo giống chống chịu mặn trở nên nhanh, hiệu quả, tiết kiệm thời gian, công sức và tiền của. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn”.