Phát hiện gene lúa mì "ngủ quên" hàng nghìn năm nay

Lúa mì được trồng trên cánh đồng ở Ramallo, Buenos Aires, Argentina. Ảnh tư liệu: AFP/TTXVN

Phóng viên TTXVN tại Brussels dẫn kết quả nghiên cứu đăng tải trên tạp chí “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) cho biết, nhóm các nhà khoa học quốc tế đã làm sáng tỏ cơ chế di truyền đứng sau hiện tượng “đa noãn” - một đặc điểm hiếm gặp ở một số giống lúa mì, trong đó mỗi hoa có thể hình thành nhiều noãn thay vì chỉ một như thông thường. Do mỗi noãn đều có khả năng phát triển thành hạt, đặc điểm này mang lại tiềm năng tăng năng suất rõ rệt.

Các nhà nghiên cứu cho biết, hiện tượng lúa mì đa noãn đã được ghi nhận từ lâu, song nguyên nhân di truyền cụ thể vẫn chưa được xác định. Thông qua việc so sánh các giống lúa mì đa noãn với những giống phổ biến đang được canh tác, nhóm nghiên cứu đã xác định được một gene then chốt có tên WUSCHEL-D1.

Đáng chú ý, WUSCHEL-D1 không phải là gene mới phát sinh mà hiện diện trong tất cả các giống lúa mì. Trong điều kiện thông thường, gene này hầu như không hoạt động. Tuy nhiên, ở các giống đa noãn, WUSCHEL-D1 được kích hoạt sớm trong quá trình phát triển hoa, dẫn đến sự mở rộng của các mô phân sinh - nơi hình thành các cơ quan sinh sản, và cho phép tạo ra nhiều nhụy trong cùng một hoa.

Theo đánh giá của giới chuyên môn, việc xác định được vai trò của WUSCHEL-D1 không chỉ giúp giải thích một hiện tượng sinh học tồn tại lâu nay mà còn mở ra hướng mới trong chọn tạo giống cây trồng. Về mặt lý thuyết, nếu có thể kích hoạt gene này một cách có kiểm soát trên các giống lúa mì hiện nay, năng suất có thể được cải thiện mà không cần mở rộng diện tích canh tác hay gia tăng đầu vào như nước, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật.

Các nhà khoa học cũng lưu ý rằng lúa mì là một trong những cây lương thực chủ chốt, nuôi sống phần lớn dân số thế giới. Do đó, ngay cả mức tăng năng suất khiêm tốn cũng có thể tạo ra tác động đáng kể trên quy mô toàn cầu. Bên cạnh đó, các gene tương tự WUSCHEL-D1 cũng được tìm thấy ở nhiều loài cây trồng khác như lúa gạo, ngô hay lúa mạch, cho thấy tiềm năng ứng dụng của phát hiện này không chỉ giới hạn ở lúa mì.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tăng số lượng noãn không đồng nghĩa chắc chắn với sản lượng thu hoạch cao hơn. Để đạt hiệu quả thực tế, cây trồng cần đủ nguồn lực để nuôi dưỡng tất cả các hạt đến khi chín, đồng thời phải vượt qua những thách thức từ điều kiện khí hậu, sâu bệnh và môi trường canh tác ngoài thực địa. Trong sinh học thực vật, việc gia tăng một đặc tính thường đi kèm với những sự đánh đổi nhất định về kích thước, chất lượng hạt hoặc sức sống của cây.

Phát hiện về WUSCHEL-D1 cũng góp phần làm rõ vai trò của các Kỹ thuật di truyền mới (NTG), phương pháp cho phép tác động chính xác lên các gene sẵn có mà không cần đưa vật liệu di truyền ngoại lai vào cây trồng. Đây được xem là công cụ đặc biệt phù hợp với những loài có bộ gene phức tạp như lúa mì, vốn khó cải thiện nhanh bằng các phương pháp lai tạo truyền thống.

Trong bối cảnh Liên minh châu Âu (EU) đang xem xét điều chỉnh khung pháp lý để cho phép ứng dụng rộng rãi hơn các kỹ thuật NTG, giới khoa học cho rằng những phát hiện như trên có thể đóng vai trò hỗ trợ quan trọng cho nông nghiệp trước các thách thức về lương thực, khí hậu và môi trường. Tuy nhiên, các chuyên gia cũng nhấn mạnh rằng đổi mới di truyền chỉ là một phần của lời giải, cần được đặt trong tổng thể các chính sách phát triển nông nghiệp và lựa chọn mang tính cấu trúc của xã hội.

Phát hiện về gene lúa mì “ngủ quên” vì vậy không chỉ mang ý nghĩa khoa học, mà còn đặt ra những vấn đề lớn liên quan đến cách con người khai thác tiến bộ công nghệ để hướng tới một nền nông nghiệp bền vững trong tương lai.