Chọn tạo giống lúa mì thích nghi với môi trường hơn, nhiều dưỡng chất hơn

Một số giống cây trồng mới được chọn tạo để có nhiều dưỡng chất hơn. Những giống khác thì thích nghi tốt hơn, được chọn tạo để chống chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn.

Bướm đuôi nhạn (Swallowtail) đậu trên lúa mì mùa đông ở Ithaca, NY. Ảnh: Lynn Veenstra.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu báo cáo một giống lúa mì vừa giàu dinh dưỡng và có khả năng thích nghi cao với môi trường. Các nhà nghiên cứu đã thí nghiệm phương pháp chọn tạo giống có thể làm giảm chi phí và tiết kiệm thời gian so với các phương pháp truyền thống.
 

Giống lúa mì mới được phát triển có chứa hàm lượng carbohydrate tự nhiên cao hơn, được gọi là fructans.
 

Lynn Veenstra, nghiên cứu viên tại Đại học Cornell cho biết “Lúa mì có mức fructan cao có khả năng thích nghi khí hậu tốt hơn trong những điều kiện nhất định”. “Những điều kiện này bao gồm độ mặn cao hoặc nhiệt độ lạnh”.
 

Fructans là đường fructose có chuỗi dài. Không giống như đường fructose có trong thực phẩm, chẳng hạn như xi-rô ngô hàm lượng đường fructose cao, con người không tiêu hóa được fructans. Điều này làm cho fructans là nguồn chất xơ hòa tan tốt.
 

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tiêu thụ thực phẩm có hàm lượng fructan cao hơn cũng có thể thúc đẩy vi khuẩn đường ruột khỏe mạnh.
 

Ở Mỹ, một phần lớn lượng fructan hấp thu hàng ngày đến từ các sản phẩm lúa mì, chẳng hạn như bánh mì. Điều đó làm cho việc phát triển giống lúa mì có fructan cao trở nên quan trọng.
 

Lai lúa mì mùa đông để tạo ra các giống lúa mỳ giàu fructan ở trong nhà kính. Ảnh: Lynn Veenstra.

Nhưng có một lợi thế khác khi sử dụng lúa mì fructan cao. “Chúng tôi sẽ không phải bổ sung các sản phẩm lúa mì có fructans hoặc chất xơ từ các nguồn khác. Giống lúa mì này đã chứa hàm lượng fructans cao hơn” Veenstra nói.

Nhưng chọn tạo giống lúa mì fructan cao có thể mất nhiều thời gian và tốn kém. Veenstra nói rằng “Sự phát triển của các giống lúa mì được cải thiện về mặt dinh dưỡng thường đòi hỏi nhiều nguồn lực”.

Thông thường, một quá trình được gọi là đánh giá kiểu hình mất nhiều thời gian nhất. Đánh giá kiểu hình là đo đếm các đặc điểm của cây trồng - như mức fructan hoặc năng suất.
 

Đánh giá kiểu hình cho phép các nhà chọn tạo giống cây trồng so sánh các giống mới và giống hiện có. Ví dụ, họ có thể kiểm tra liệu xem các giống mới hơn có mức fructan cao hơn hay thấp hơn các giống hiện có. Song song đó, họ cần đảm bảo các đặc tính khác của giống như năng suất hoặc khả năng kháng bệnh - không bị giảm.
 

Một phương pháp chọn giống tương đối mới có thể đẩy mạnh sự phát triển của các giống mới. Veenstra và các đồng nghiệp đã đánh giá sự khác biệt của phương pháp này, được gọi là phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen.
 

Phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen sử dụng tương đối ít một nhóm cây riêng lẻ được huấn luyện. Các nhà nghiên cứu kết hợp đánh giá kiểu hình và dữ liệu di truyền từ việc huấn luyện một nhóm cây này. Sau đó, họ sử dụng những dữ liệu này để chạy mô hình thống kê.
 

Sau khi chạy mô hình thống kê, mô hình này có thể dự đoán các đặc điểm của cây - như mức độ fructan - chỉ dựa trên khía cạnh di truyền.
 

Veenstra nói “Điều này cho phép chọn tạo giống cây mà không cần thu thập dữ liệu về các đặc điểm quan sát được”.
 

Phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực theo hai cách. Đầu tiên, huấn luyện một nhóm cây tương đối nhỏ. Điều đó cho phép đánh giá kiểu hình được kết quả nhanh chóng. Thứ hai, đánh giá về mặt di truyền thường có thể nhanh hơn nhiều so với đo đếm các đặc điểm kiểu hình của cây trồng.

Dòng lúa mì mùa đông mới nảy mầm trong nghiên cứu. Ảnh: Lynn Veenstra.

Cuối cùng, phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen có thể cho phép các nhà chọn tạo giống tiết kiệm cả chi phí và thời gian trong quá trình chọn tạo giống.
 

Dù có một số lưu ý khi sử dụng phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen. Thực vậy có thể tạo ra các giống cận huyết, có thể làm giảm sự đa dạng cây trồng. Giảm sự đa dạng có thể làm cho cây trồng dễ bị nhiễm bệnh.
 

Vì vậy, Veenstra và các đồng nghiệp đã đánh giá hai phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen khác nhau. Họ phát hiện ra rằng có một phương pháp dẫn đến lúa mì có fructans cao hơn trong khi vẫn duy trì sự đa dạng gen.
 

 “Tôi nghĩ rằng đây là phát hiện quan trọng nhất của nghiên cứu này”, Veenstra nói. “Phương pháp chọn lọc dựa trên bộ gen có thể được sử dụng để chọn tạo giống giàu dinh dưỡng”.
 

Các nhà nghiên cứu vẫn cần biết thêm về fructans trong giống lúa mì mới. Veenstra nói “Chúng tôi cũng muốn xác định mức độ ổn định của các fructans này trong quá trình chế biến thực phẩm”. Ví dụ, nấm men làm suy giảm các fructans khác nhau ở các tỷ lệ khác nhau. Điều đó sẽ ảnh hưởng đến bao nhiêu fructan có trong một ổ bánh mì.
 

Veenstra tin tưởng “Cả người trồng lúa mì và người tiêu dùng đều được hưởng lợi từ lúa mì có hàm lượng fructan cao”. “Đối với người trồng lúa mì, các giống fructan cao có khả năng chịu được stress về khí hậu. Đối với người tiêu dùng, các sản phẩm lúa mì có hàm lượng fructan cao có thể có tác động tích cực đến sức khỏe đường ruột”.

Nguyễn tiến Hải theo Agronomy.