Bảo vệ những cánh đồng lúa mì của Mỹ

Những cánh đồng lúa mì gắn liền với Hoa Kỳ đến nỗi chúng được khắc họa vào một trong những bài hát yêu nước phổ biến nhất ở Hoa Kỳ là Nước Mỹ tươi đẹp (America the Beautiful) như là “những cánh đồng màu vàng bạt ngàn tốt tươi”. Nhưng những cánh đồng màu vàng bạt ngàn tốt tươi đó đối mặt với mối đe dọa lớn là rệp lúa mì (Russian wheat aphids).

Trong nhà kính, giống lúa mì mẫn cảm đã chết sau 3 tuần khi bị nhiễm rệp hại (hình bên phải), trong khi giống mang gen kháng rệp vẫn phát triển tốt (hình bên trái). Ảnh: Xiangyang Xu.
 

Như tên gọi của chúng, những con rệp này đến từ vùng Á-Âu. Những loài gây hại này lần đầu đến Texas vào năm 1986. Từ đó chúng lan rộng ra nhiều tiểu bang và gây thiệt hại hàng tỷ đô la cho các cánh đồng lúa mì. Vì vậy, các nhà khoa học cây trồng đang cảm thấy có rất ít hy vọng để tìm cách ngăn chặn sự phá hại của rệp.
 

“Mục tiêu chính của chúng tôi là tìm ra các gen liên quan đến tính kháng với tất cả các loại rệp lúa mì ở Hoa Kỳ và chuyển các gen này vào các giống lúa mì tốt nhất”. Xiangyang Xu, nhà khoa học thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, người nghiên cứu những con rệp này nói. “Khi người nông dân trồng những giống lúa mỳ kháng rệp này, họ không cần phải lo lắng về côn trùng gây hại này nữa”.
 

Thật không may mắn cho người nông dân, có ít nhất năm loại rệp hại chính ở Hoa Kỳ. Mỗi loại rệp có khả năng tiếp tục sống trên lúa mì có các gen kháng khác nhau.
 

Cho đến nay, không có giống lúa mì nào được biết đến là có khả năng kháng cả năm loại rệp. Điều đó làm cho việc tạo ra giống lúa mỳ mang gen kháng rệp là cách lý tưởng để bảo vệ chống lại rệp.
 

Xu và nhóm của ông đã theo dõi hơn một trăm giống lúa mì để tìm ra những giống có khả năng kháng các loại rệp. Các giống lúa mì được thí nghiệm có nguồn gốc từ Afghanistan, Đan Mạch, Iran, Thụy Sĩ và Hoa Kỳ.

Giống lúa mì mẫn cảm được bảo vệ bằng ống nhựa hình trụ. Ảnh: Xiangyang Xu.
 

Sau khi cho tất cả các giống lúa mì tiếp xúc với tất cả năm loại rệp, các nhà nghiên cứu đã quan sát mức độ gây hại của rệp đối với lúa mỳ. Những cây chỉ bị thiệt hại ít hoặc không có thiệt hại nào được đánh giá là có tính kháng rệp.
 

Vào cuối thí nghiệm, họ phát hiện ra 14 giống lúa mì có khả năng không bị hại bởi cả năm loại rệp. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra chín loại lúa mì khác có khả năng kháng tất cả các loại rệp ít nhất trong một thời điểm.
 

Xu nói “Những giống lúa mì này rất có giá trị cho chọn tạo các giống lúa mì kháng rệp về lâu dài”.

Rệp cũng gây hại cây khác, như lúa mạch trong hình. Có ít nhất năm loại rệp đặc trưng ở Hoa Kỳ. Ảnh: Rahulkamar Patel.
 

Các giống kháng mạnh nhất bắt nguồn từ Iran, nơi bản địa của rệp và lúa mì. Lịch sử cùng tồn tại lâu dài đó có khả năng giải thích tại sao lúa mì Iran đã phát triển tính kháng mạnh mẽ như vậy.

Bây giờ các nhà chọn tạo giống có thể bắt đầu nghiên cứu các giống lúa mì này kháng rệp như thế nào. Và họ có thể sử dụng các giống này trong các chương trình chọn tạo giống để cung cấp tính kháng cho các giống lúa mì của Mỹ.

Rệp ăn lá cây lúa mì non. Điều này làm chậm sự phát triển của cây và có thể làm giảm năng suất tới 60%. Lá bị hại có xu hướng cuộn xoắn quanh rệp. Việc xoắn lá đó có thể bảo vệ rệp khỏi thuốc trừ sâu được phun trên các cánh đồng. Và thuốc trừ sâu thì đắt tiền.
 

 “Có sẵn các thuốc trừ sâu để kiểm soát rệp lúa mì ngoài đồng. Nhưng chi phí lớn sẽ làm giảm đáng kể lợi nhuận của người nông dân” Xu nói.
 

Với những cây kháng bệnh đã được xác định, bước tiếp theo là lai các giống lúa mì kháng rệp này với các giống có năng suất cao nhưng mẫn cảm với rệp.

Xu nói “Đầu tiên chúng ta cần xác định vị trí các gen, sau đó chuyển các gen này vào các giống lúa mì năng suất cao ở Hoa Kỳ”.
 

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu sẽ tìm các chuỗi DNA liên kết với các gen tạo ra tính kháng để theo dõi trong quá trình chọn tạo giống lúa mì. Việc tạo ra các giống lúa mì mới của Mỹ kháng tất cả các loại rệp có lẽ mất từ ​​bốn đến năm năm.
 

Điều đó sẽ đảm bảo rằng những cánh đồng lúa mỳ màu vàng bạt ngàn tốt tươi vẫn vững vàng mạnh mẽ ở Mỹ trong nhiều năm tới.

Nguyễn tiến Hải theo Agronomy.