NGÀY 5-8 THÁNG 11, 2013

TẠI MANILA, PHILIPPINES

Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang

Hội Nghị Quốc tế về Di Truyền Cây Lúa lần thứ 7 (7^th International Rice Genetics Symposium) viết tắt là RG7 được tổ chức tại Dusit Thani Hotel, thủ đô Manila, Philippines, từ ngày 5 đến 8 tháng11, 2013.

Có hơn 700 nhà khoa học tham dự thuộc 39 quốc gia trên toàn thế giới. Nội dung chủ yếu tập trung vào lĩnh vực di truyền và genomics. RG7 chấp nhận 477 bài gửi tóm tắt, và chọn ra 73 báo cáo. Có 2 keynotes quan trọng của Dr. Robert Zeigler (Tổng Giám Đốc IRRI) và Dr. Achim Dobermann (Phó Tổng GĐ của IRRI). Tổng số báo cáo trên hội trường lớn là 20 (nhiều nhất từ trước đến nay), và 53 báo cáo tại các sessions chuyên ngành.Việt Nam tham gia 8 báo cáo dạng poster của CLRRI, IAS, và AGI.
           

Phần I: Khai mạc và  keynote.

Diễn văn khai mạc do Bộ Trưởng Nông Nghiệp Philippines: Procero J. Alcala.

Báo cáo đề dẫn do Dr Dobermann (DDG của IRRI) nhấn mạnh đến tầm quan trọng của lúa gạo trong an ninh lương thực toàn cầu, trong chiến lược phát triển đến 2050. Có 8 mục tiêu mà thế giới phải hướng đến vào năm 2015 là:

1. xóa đói nghèo;
2. phổ cập giáo dục toàn cầu cấp 1;
3. bình đẳng giới và quyền của phụ nữ;
4. giảm tỷ lệ chết của trẻ em;
5. cải thiện sức khỏe bà mẹ;
6. phòng chống HIV/AIDS, bệnh sốt rét và bệnh tật khác;
7. đảm bảo môi trường bền vững;
8. thúc đẩy sự hợp tác toàn cầu vì mục tiêu phát triển.

Năm 2030, thế giới có 5 tỷ người đạt được mức tiêu dùng của họ là 10-100 USD / đầu người. Tăng trưởng kinh tế thế giới sẽ phải tăng 3% mỗi năm, mới đáp ứng được sự tăng gấp đôi về qui mô dân số. GDP toàn cầu phải tăng 90.000 tỷ USD (năm 2030 với 7,2 tỷ người) và 300.000 tỷ USD (năm 2050 với 9-10 tỷ người). Trong 20 năm tới, cứ trung bình 1 tỷ dân sẽ tiêu thụ 65 triệu tấn gạo và 100 triệu tấn thóc tương đương. Tương lai của những nông trang qui mô nhỏ sẽ như thế nào? Các mô hình “new business” cho nông dân nhỏ đang được chú trọng xây dựng. Khẩu hiệu “small farmer, large field” (cánh đồng mẫu lớn) của Việt Nam được nhấn mạnh trong hội nghị. Chuỗi giá trị lúa gạo được thảo luận. Bốn tác nhân sẽ đóng góp vào thay đổi có lợi là: (i) nhu cầu lương thực, năng lượng tăng; (ii) tăng trưởng kinh tế ở những thị trường mới nổi lên; (iii) vai trò của tư nhân ngày càng có tác dụng lớn; (iv) quyền sở hữu trí tuệ. Giống lúa IR74371-70-1-1 được xem như mẫu mực của hợp tác quốc tế thành công. Tổ hợp lai này được tiến hành vào năm 1997, được sự tài trợ kinh phí của CGIAR, GCP, Cirad, BMZ, IFAD, BMGF,  và nhiều chính phủ. Đây là giống cao sản, chịu khô hạn tốt được phóng thích tại nhiều quốc gia từ 2009 đến nay. Sau thành công vang dội của IR64-Sub1, hiện IRRI đang thực hiện IR64-drought (trên cơ sở QTL 2.2. & 4.1). Nó vừa được phóng thích tại Jharkhand, India vào tháng 10/2013 và tại Nepal vào tháng 11/2013. IRRI đưa ra cái gọi là “new breeding structure” với cách khảo nghiệm mới có tên là (MET: multi-environmental trial) + các vệ tinh ở nhiều khu vực (regional hubs). Năm 2014 có 94 địa điểm khảo nghiệm theo cách này, tại 20 nước. IRRI chú trọng cải tiến phương pháp nghiên cứu genomics như “Sequenced breeding populations  with predictive power on gene-phenotype relationships” (thí dụ MAGIC: Multi-parent Advanced Generation Inter-Cross, NAM: nested association mapping). Có 3000 bộ gen của giống lúa được tiếp tục giải trình tự với 200.000 SNPs, trên cơ sở hợp tác của BGI, IRRI và CAAS. Viện Lúa QT cũng đang hợp tác với các nhà khoa học Hoa Kỳ xây dựng quần thể GWAS (genome wide association study). IRRI thành lập tổ chức IRIC (International Rice Informatics Consortium) đang giải trình tự và phân tích 3.000 genome cây lúa. Cơ sở dữ liệu của “Rice Microbiome Database” trên cơ sở phân tích của hơn 18.000 giống lúa với 1.526 strains. Đây là chiến lược tạo giống lúa có phổ kháng rộng với đạo ôn và bạc lá.

Dr Robert Ziegler (Tổng Giám Đốc của IRRI) nhấn mạnh đến những phương pháp áp dụng mới đáp ứng yêu cầu phát triển lúa gạo của thế giới. Chủ đề của ông xoay quanh tính đa dạng di truyền của giống lúa phục vụ công tác chọn tạo giống tương lai. Ông nhắc lại một ngạn ngữ phương Tây là “Nếu chúng ta muốn làm cái gì đó cho người nghèo, rất rõ ràng là chúng ta phải đầu tư cho cây lúa”. Tiêu thụ trên đầu người hiện nay được xếp theo trình độ từ giàu đến nghèo của từng quốc gia với tiêu chí như sau <12kg - 12-36 - 36-72 - 72-120 và>120kg/ đầu người / năm. Trên thế giới hiện có 250.000 người cựcnghèo, với mức thu nhập thấp hơn 1,25 USD / ngày (2005).90% tổng sản lượng lúa toàn cầu do Châu Á sản xuất, và tiêu thụ. Ở đây có hơn 70% người nghèo nhất thế giới. Năm 2035, tổng sản lượng thóc phải tăng thêm so với bây giờ là 114 triệu tấn. Năng suất trung bình có xu hướng đứng lại (hoặc tăng rất chậm). Ở Châu Á có 3 điều đáng lo: Đất lúa mất dần, Người lao động trồng lúa giảm dần, Nước tưới cho lúa thiếu. IRRI đề xuất cái gọi là “Second Science – Based GreenRevolution”. Điều đáng lo nữa là có ít hơn 5% vật liệu di truyền trong ngân hàng gen của IRRI được sử dụng trong các chương trình cải tiến giống lúa. Năm 2005, IRRI  đã đề nghị giải mã trình tự các vật liệu trong IRRI GeneBank, điều ấy đã trở thành hiện thực. Công nghệ mới “Nanopore Technology” sẽ giúp IRRI giảm được giá thành trong nội dung này. Họ tiến hành sequencing và đánh giá được ~10,000 mẫu giống lúa. Có 3.000 dòng lúa rất đa dạng, được xếp nhóm bằng chỉ thị phân tử (với mật độ cao - một triệu SNPs, trong genotyping Affy. arrays). Tham khảo http://www.ricesnp.org để tìm hiểu nội dung này. Đây là kết quả hợp tác với Cornell, USDA, AfricaRice, CIRAD, Bayer CropSciences, Syngenta, CIAT,BGI – CAAS, USAID. Hiện nay, nguồn tài nguyên di truyền mới được tiếp cận bằng các phương pháp mới (GWAS, MAGIC, NAM). Con đường mới của IRRI sẽ là “Phenotype sequenced lines to support breeding”. Đó là một nỗ lực có tính chất toàn cầu. IRRI đã cải tiến việc đánh giá kiểu hình bằng công cụ hiện đại “highthroughput phenotyping”. Đó là “Tractor-based Field Scanner” (máy quét trên ruộng nhờ máy cày di chuyển để đánh giá kiểu hình bằng robot, máy định vị). Người ta có thể áp dụng đánh giá kiểu hình các tính trạng có liên quan đến chống chịu khô hạn. Dr Ziegler tránh né trả lời các câu hỏi về giống lúa biến đổi gen (Golden Rice) vì sự tế nhị của nó. IRRI đã thực hiện thành công trong khai thác 150.000 dòng lúa với sự biến thiên đặc biệt về tính trạng phẩm chất hạt. Bệnh đái tháo đường type II đang đe dọa người Á Châu, ở đây người dân xem cơm như là nguồn năng lượng chính. Thay đổi giống lúa thích nghi cho bệnh nhân này là mục tiêu quan trọng. IRRI rất quan tâm đến nội dung trẻ hóa các nhà chọn giống lúa vì sự phát triển của tương lai. Đây là gốc của nội dung chiến lược an toàn lương thực thế giới.

Phần II: Các báo cáo chính trong 3 ngày hội nghị

Ngày thứ nhất 5-11-2013:

Dr Susan McCouch, ĐH Cornell, Hoa Kỳ, giới thiệu phương pháp nghiên cứu mới trong genome học cây lúa là GWAS (genome wide association study), nhấn mạch nội dung chọn tạo giống lúa trên cơ sở khai thác những biến dị tự nhiên của Oryza. Giải mã lại (resequencing) 125 genomes với 16 triệu SNPs.

Dr Dorian Fuller, ĐH London, UK, trình bày về sinh thái học và lịch sử học về văn hóa trong quá trình phát triển cây lúa, tính thích nghi, tính đa dạng sau  hơn 8.000 năm. Lịch sử con người là 200.000 năm, trong đó, thời gian hiện diện của nông nghiệp ít hơn 5% chặng đường phát triển này.

GS Henry, ĐH Queensland, Úc, giới thiệu các tính trạng dinh dưỡng và chức năng của các loài lúa hoang; gen có chức năng trong biến dưỡng tinh bột; gen trong thể hiện năng suất hạt. Bộ gen của lúa japonica đã được công bố với tổng số DNA trong lạp thể (chloroplast) chiếm 0.04%, 134.551 cặp base; trong ty thể bộ chiếm 0,13%, 490.669 cặp base; trong nhân chiếm 99,84%, 382.151.,945 cặp base. Tổng số cặp base là: 382.776.165. Đa hình trong loài phụ indica được phân tích với 2.500.000 SNP, trong đó có 160.000 insertions + 160.000 deletions, với trung bình 6,8 SNP/kb. Gen điều khiển sinh tổng hợp tinh bột rất đa dạng. Đó là: ADP glucose pyrophosphorylase (AGPase); Granule bound starch synthases (GBSSI và GBSSII); Starch synthases (SSI, SSIIa, SSIIb, SSIIIa, SSIIIb, SSIVa, SSIVb); Branching enzymes (BEI, BEIIa, BEIIb); Debranching enzymes (IAS1, ISA2, pullulanase); Starch phosphorylase  (SPHOL); Glucose phosphate-6-translocator (GPT1). Nhiệt độ hóa hồ (GT) thay đổi trong và giữa các loài Oryza:

O. australiensis                         69.1 ⁰C

O. alta                                                      69.1

O. nivara                                 71.3

O. meridionalis                         67.7

O. officinalis                            70.6

O. rufipogon                             66.3

O. spontanea                           69.0

O. latifolia                               70.1

O. hybrid                                 63.8

O. sativa cv. Nipponbare          64.0

O. sativa cv. TeQing                                 70.1

O. sativa cv. Doongara            70.1

O. sativa cv. Amaroo                               62.4

O. sativa cv. Shimuzi                                63.0

Gen thơm fgr (2-acetyl-1-pyrroline) được phân tích phổ di truyền trong hình

GS Rex Bernado (người Philippines), ĐH Minesota, Hoa Kỳ, so sánh genome cây bắp  và lúa về tính trạng năng suất. Tác giả so sánh phương pháp “Genomewide selection” với phương pháp “Marker-assisted recurrent selection” trong cải tiến năng suất hạt. Các chỉ thị phân tử trong pp genomewide sẽ rất hữu dụng cho chọn tạo giống lúa trong tương lai.

Bảng 1: Genomewide markers và chọn tạo giống lúa

Các phương pháp tiếp cận được mô tả trong sơ đồ (chọn giống nhờ chỉ thị phân tử):

Dr Yano, NIAS (Viện nghiên cứu QG về Nông Sinh học), Tsukuba, Nhật, trình bày về nội dung chọn tạo giống lúa đã bước sang một thế hệ mới với nhiều thách thức và triển vọng. Ngoài chiến lược MAS, còn có GS (genomic selection) đối với tính trạng số lượng. Ông gọi đó là xây dựng quần thể “genome shuffling”. Đây được xem như một chiến lược chọn tạo giống mới, tối đa hóa tiềm năng của MAS trước đây, đặc biệt là năng suất.

Dr Q. Qian, Viện Nghiên Cứu Lúa Trung Quốc, trình bày về các gen qui định năng suất cao. Báo cáo rất hay, nhưng người trình bày không thạo tiếng Anh, nên nhiều đại biểu không hiểu hết và có nhiều câu hỏi đặt ra, nhưng không thảo luận được. Một series các gen IPA1 (ideal plant architecture 1), DEP1 (dense and erect panicle), GW8 (grain weight) đã được dòng hóa, một QTL chủ lực trên giống japonioca “Shaonijin”, mã hóa một TF có chứa SBP box, có khả năng làm giảm đẻ nhánh, làm thân rạ cứng, làm tăng số hạt, khối lượng hạt và năng suất. Chương trình super hybrid rice của Trung Quốc nhắm đến 3 mục tiêu: (1) năm 2000: 10,5 t/ha; (2) năm 2005: 12,0 t/ha; và (3) năm 2015: 13,5 t/ha

Dr J. Sávez-Vásquez, CIRAD, Pháp, trình bày công nghệ RNA (RNA molecular machine) và nhà máy sáng tạo ra protein (Protein Making Factories) với những phương pháp rất hiện đại, trên cơ sở điều tiết sự phiên mã RNA pol I, đây là chìa khóa để làm phong phú hơn hoạt động của ribosome.

Ngày thứ hai 6-11-2013:

Dr WP Quick, IRRI trình bày kết quả thực hiện cây lúa C4 của Viện Lúa Quốc tế. Dự án này do Bill and Melinda Gate Foundation tài trợ. Trong phase 1 (gene discovery), họ đã thực hiện xong nội dung thanh lọc genome cây cao lương, phát triển lá sớm, có 283 regulators ứng cử viên đã thể hiện tốt chức năng. Câu hỏi được đặt ra là lúa hoang có khả năng cho gen quang hợp C4 hay không? Tác giả trả lời rằng, vấn đề chính là hiện tượng bất thụ khi lai giữa những genome khác nhau.

Prof Guangcun He, ĐH Vũ Hán, Trung Quốc, trình bày tổng quan các gen điều khiển tính kháng rầy nâu của Trung Quốc. Trên thế giới hiện có 28 gen được chính thức báo cáo. 13 gen có nguồn gốc từ giống lúa trồng và 15 gen có nguồn gốc từ lúa hoang. Có 22 gen kháng rầy nâu được lập bản đồ di truyền, tập trung thành các nhóm (clusters) định vị trên 4 nhiễm sắc thể chủ lực. Như vậy có 8 clusters có mặt trên NST số 12; 7 clusters trên NST số 4; 4 clusters trên NST số 3; và 3 clusters trên NST số 6.

Dr Yusaku Uga, NIAS, Tsukuba, Nhật, trình bày một cách hệ thống về nghiên cứu kiến trúc của bộ rễ lúa trong phương pháp cải tiến tính trạng chống chịu khô hạn của nó. Giống cho gen mục tiêu là Kinandang Patong. Gen Dro1 (deep rooting 1) định vị trên nhiễm sắc thể 9, mã hóa một protein chưa được biết.

Dr Naoki Hirotsu, ĐH Tokyo, Nhật, trình bày về di truyền năng suất hạt trên cơ sở phân tích các gen có liên quan đến nguồn và sức chứa. Gen qTGW6 làm gia tăng khối lượng hạt mà không làm giảm đi tỷ lệ hạt chắc định vị trên nhiễm sắc thể số 6. Sức chứa (sink): tính trạng số hạt được qui định do hoạt động các gen đã được dòng hóa thành công: Gn1a (Ashikari et al 2005), DEP1 (Huan et al 2009), WFP (Miura et al 2010). Tính trạng kích thước hạt (grain size) do các gen GS3 (Fan et al 2006), GW2 (Song et al 2007), SW5 (Shomura et al 2008), GS5 (Li et al 2011), GL3 (Zhang et al 2012). Tính trạng có liên quan đến nguồn (source) hiện rất ít nghiên cứu, đáng kể là gen GIF1 (Wang et al 2008) và NAL1 (Takai et al 2013). Kết quả dòng hóa thành công qTGW6 được xem là sự kiện nổi bật đăng trên tạp chí Nature trong năm 2013

Dr Frank White, ĐH Kansas State, Hoa Kỳ, trình bày về di truyền tính kháng bệnh bạc lá. Tác giả chú ý “effector proteins”.

Dr NK Singh, NRCPB, Ấn Độ, trình bày về QTLs các tính trạng liên quan đến chống chịu khô hạn, ngập và mặn. Tại Ấn Độ, diện tích lúa bị khô hạn là 13,6 triệu ha; bị ngập là 5,0 triệu ha; và bị mặn là 8,6 triệu ha . Năm 2009, giống Sub1 được phóng thích. Bản đồ QTL chống chịu mặn đính kèm trong hình.

Ngày thứ ba 7-11-2013:

Dr Hei Leung, IRRI, trình bày quần thể MAGIC trong nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống lúa. MAGIC là chữ viết tắt của “Multi-parent Advanced Generation Inter-Cross”. Tác giả thực hiện các bộ giống MAGIC trên đồng ruộng, với mục tiêu kháng stress sinh học và phi sinh học. Thực hiện khảo nghiệm kiến trúc quần thể với 634 SNP sites trên 12 nhiễm sắc thể cây lúa. Kết quả có 200 S4 indica MAGIC lines và 8 founders (tự tái bản). Thuật toán kèm theo phân tích này đã được hoàn thiện (MAGIC và MAGIC Plus). Tương tác GxE trong khảo nghiệm năng suất được phân tích bằng MAGIC Multi-Environment Trials (METs).

Prof. Guo Wang, ĐH Ohio State, Hoa Kỳ, trình bày về di truyền tính kháng bệnh đạo ôn. Sau khi dòng hóa thành công gen Pzi-t, và AvrPiz-t, tác giả đã phân tích chức năng của 3 AvrPiz-t interacting protein (APIPs) trong hệ thống bảo vệ cây lúa.

Dr RM McCombie, Cold Spring Habor Lab, trình bày kỹ thuật tổng hợp de-novo toàn bộ genome cây lúa

Bà GS Jan Leach, ĐH Colorado State, Hoa Kỳ, trình bày về tác động của nhiệt độ tăng lên đối với sự phát triển của bệnh bạc lá

Dr Ken McNally, IRRI, thay mặt Dr Rod Wing báo cáo kỹ thuật đánh giá kiểu hình bằng máy định vị, scanner và robot, do máy cày di chuyển trên đồng ruộng. Ngân hàng gen IRRI tiến hành giải trình tự 3.024 genomes trong tổng số hơn 120.000 mẫu giống. Song song, IRRI tiến hành tạo ra 5.000 dòng F7B từ tổ hợp lai IR64-21 / Aswina, IR64-21 / Dular, IR64-21 / Moroberekan, với 12.000 dòng RILs của 32 tổ hợp lai được chọn lọc (F7). Nếu đánh giá kiểu hình theo phương pháp truyền thống, người ta sẽ cần rất nhiều thời gian và nhân công. Nội dung tạo quần thể theo phương pháp GWAS cũng đòi hỏi nhân công theo dõi kiểu hình rất lớn. Giải pháp là đánh giá kiểu hình theo phương pháp hiện đại, chính xác cao (field scanner).

Phần III: Các báo cáo được chọn trình bày ở những tiểu ban chuyên ngành

1. CS1: Di truyền học tiến hóa (evolutionary genetics)
2. CS2: Tiềm năng về năng suất (yield potential)
3. CS3: Sự điều hòa của gen (gene regulation)
4. CS4: Chống chịu stress phi sinh học (abiotic stress tolerance)
5. CS5: Chống chịu stress sinh học (biotic stress toelrance)
6. CS6: Đa dạng bộ gen (genomic diversity)
7. CS7: Phẩm chất hạt và dinh dưỡng (grain quality and nutrition)
8. CS8: Các ứng dụng trong chọn tạo giống lúa (breeding applications)

Một vài lĩnh vực quan tâm được tóm tắt như sau:

Chọn tạo giống lúa chống chịu nóng

Dr Jagadish SVK, IRRI, trình bày một báo cáo rất thuyết phục về di truyền tính chống chịu nóng của cây lúa. Nhật Bản (2007) xuất hiện nhiệt độ nóng >40 °C vào lúc thời kỳ lúa trổ tại Kanto và Tokai làm 25% cây bất thụ, gây thiệt hại lớn cho sản xuất. Năm 2003, có 8 triệu ha ở Hồ Bắc, Trung Quốc bị thiệt hại do nóng. Nguyên nhân: giai đoạn “microsporogenesis” (phát sinh giao tử) bị tổn thương làm lúa lép. Báo cáo kết luận rằng: (1) việc không chú ý đến phẩm chất xay chà do chúng ta đánh giá thấp thiệt hại của stress; (2) chỉ thị liên quan đến kiểu hình trong gametogenesis đã sẵn sàng phục vụ nhà chọn giống (RN5687-RM471 trên NST 4); (3) cơ quan sinh dục cái ở giai đoạn megasporogenesis rất nhạy cảm với stress nóng; (4)  phát hiện thêm nhiều donor cho gen chống chịu nóng bên cạnh giống N22; (5) ngoài cơ chế thoát và chống chịu, còn cơ chế nào khác trong chiến lược lai tạo giống lúa chịu nóng?; (6) nhiệt độ đêm cao kết hợp với nhiệt độ ngày cao làm mất phẩm chất hạt gạo; hai yếu tố này có độc lập với nhau không?; (7) stress nóng trong điều kiện khô hạn sẽ làm thiệt hại năng suất lúa trầm trọng hơn.

Dr Anil Grover, ĐH Delhi South Campus, New Delhi, India, trình bày “Molecular Machinery” ở giai đoạn mạ phản ứng với stress nóng. Ông sử dụng “Rice 60K Oligomeric DNA Microarray” để phân tích các phản ứng ở stress nhiệt 42⁰C. Gen có liên quan đến hiện tượng truyền tín hiệu được điều tiết theo hướng “UP” (tăng theo sự gia tăng của sự kiện phân chia tế bào) ở giai đoạn rất sớm; có hoạt động rất mạnh của protein S/T kinase, kinase, họat động của receptor ở mặt ngoài tế bào, truyền tín hiệu, hoạt động của diacyl glycerol kinase. Mô phỏng về phản ứng đối với stress nhiệt độ nóng được thể hiện trong hình

Chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu (gen Bph18)

Dr H. Ji, NICS, Korea, thay mặt Dr KK Jena, trình bày kết quả cloning gen Bph18. Tác giả liệt kê danh mục 28 gen chủ lực đã được công bố trên cá tạp chí lớn của thế giới. Gen Bph14 (O. officinalis) được dòng hóa thành công, ghi nhận những đóng góp của các nhà khoa học Trung Quốc trong khai thác gen kháng này vào lúa cao sản.

 Gen Bph14                                   Gen Bph18

Gen Bph18 định vị trên nhiễm sắc thể 12 có cấu trúc 3 exon và 2 intron, mã hóa protein với những domain CC, NB, NBS, và LRR.

Nhóm tác giả đã thhie61t kế thành công vec tơ chuyển nạp trong pCAMBIA1300, với kích thước 14 kb, nhằm nghiên cứu sâu hơn về chức năng của gen kháng này (có nguồn gốc từ lúa hoang Oryza australiensis). Họ sử dụng GFP (green fluorescent protein) và RFP (red fluorescent protein) để theo dõi dấu vết của transgene. Kết luận: (1) gen BPH18 định vị trên nhiễm sắc thể 12 mã hóa CC-NB-NBS-LRR protein thông qua kỹ thuật map-based cloning; (2) gen nàybiểu hiện đặc biệt trong bó libe của bẹ lá thông qua dấu vết của GFP và RFP; (3) Protein BPH18 chủ yếu tập họp tại bộ Golgi của tế bào cây lúa.

Di truyền tiến hóa

Dr Takashige Ishii,  ĐH Kobe, Nhật Bản, trình bày về sự tiến hóa của bông lúa trong quá trình thuần hóa do con người tác động. Lịch sử thuần hóa lúa hoang thành lúa trồng ở Châu Á đã xảy ra hơn 10.000 năm. Tính trạng dễ rụng hạt trở nên dai và khó rụng hạt đã một thành công có ý nghĩa cho lúa cao sản. Gen điều khiển tính rụng hạt (grain shattering) qSH1（Konishi et al. 2006）trên NST1 và sh4 trên NST4 (Li et al. 2006). Sự kiện mất chức năng tại loci qSH1 và sh4 không phản ánh được tính chất “non-shattering” của lúa hoang. Vì có rất nhiều loci qui định tính trạng này của lúa hoang. Tính trạng kiểu bông lúa trổ túm hay mở được kiểm soát bởi gen SPR3 trên NST4, trong khu vực có độ lớn 9,3 kp trùng với “liguleless gene” (OsLG1). Gen OsLG1  thể hiện mạnh hơn trong cây lúa trổ bông mở (không túm). Như vậy đột biến gen SPR3 của O. rufipogon làm thay đổi kiến trúc bông lúa từ mở sang túm. Cây lúa hoang có dạng bông túm như lúa trồng có khả năng giảm sự kiện rụng hạt, duy trì được hạt. Lúa hoang có bông túm giảm đáng kể hiện tượng thụ phấn chéo. Gen OsLG1 điều khiển tính trạng bông túm. Bông túm là một tính trạng chọn lọc trong lịch sử tiến hóa của cây lúa. Kết quả này được công bố trên tạp chí Nature Genetics 45:462-465 (2013).

Chống chịu khô hạn

Dr Lizhong Xiong, ĐH Nông Nghiệp Huazhong, TQ, trình bày về chức năng của SNAC1-OsSRO1c-H₂O₂ trong việc điều khiển đóng mở khí khổng khi lúa bị stress do khô hạn. Tính trạng chống chịu khô hạn (DR) của cây lúa có nền tảng di truyền vô cùng phức tạp. Phương pháp đánh giá kiểu hình chưa được sự đồng thuận cao, rất khó thực hiện. Đây vẫn còn là thách thức lớn, là vấn đề tồn tại sau nhiều hội nghị quốc tế về di truyền cây lúa đã qua, để người ta có thể dòng hóa được các gen DR, thông qua sự tiếp cận với di truyền hiện đại. Nghiên cứu này cho thấy nguồn các gen nội sinh tỏ ra khá triển vọng cho cải tiến giống lúa chịu hạn, nhưng cách ứng dụng phải được tối ưu hóa trong từng trường hợp riêng biệt. Ảnh hưởng của transgene trong các gen chứng minh được chức năng của mình về DR tùy thuộc rất lớn vào nền tảng di truyền của giống cho cụ thể nào đó (donors), không thể nói rằng tùy vào các giống cây trồng khác nhau. Phương pháp “Map-based cloning” rất khó vì mức độ chính xác của đánh giá kiểu hình trong một quần thể lớn để dòng hóa một QTL của DR có ảnh hưởng di truyền hẹp. Những gen ứng cử viên đã được công bố là:

1. SNAC1 (PNAS 2006)
2. LEA3 (TAG 2007)
3. CIPK12 (Plant Physiol 2007)
4. bZIP23 (Plant Physiol 2008)
5. TIFY11a (PMB 2009)
6. GTL1 (PMB 2009)
7. SKIPa (PNAS 2009)
8. DSM1 (Plant Physiol 2010)
9. DSM2 ((Plant Physiol 2010)
10. ILA1 (Plant Cell 2011)
11. bZIP46 (Plant Physiol 2012)
12. OsGH3-2 (JEB, 2012)
13. OsSRO1c (JEB, 2013)
14. DWA1 (PNAS 2013)

SNAC1 được kích hoạt bởi tế bào có chức năng bảo vệ cây chống lại khô hạn. Sự thể hiện vượt trội của gen SNAC1 làm cho khí khổng đóng lại, không ảnh hưởng gì đến quang hợp.

Đây là một hội nghị di truyền quốc tế với rất nhiều thông tin mới, mà chúng tôi không có đủ khả năng để tiếp thu đầy đủ. Phần ghi nhận này có tính chất thông tin nhanh kết quả của hội nghị.