Một gen ẩn có khả năng giúp tăng gấp ba lần năng suất lúa mì

Một gen ẩn trong lúa mì có thể là chìa khóa để trồng được nhiều lương thực hơn trên cùng một diện tích đất.

Một giống lúa mì hiếm có ba hạt trên mỗi bông hoa đã giúp các nhà khoa học phát hiện ra một gen tăng trưởng mạnh mẽ. Phát hiện này có thể giúp tạo ra các giống lúa mì siêu năng suất để nuôi sống hàng tỷ người. Nguồn: Shutterstock.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland (University of Maryland) đã xác định được gen chịu trách nhiệm cho một giống lúa mì hiếm có thể hình thành ba bầu noãn trong mỗi bông hoa, thay vì chỉ một như bình thường. Vì mỗi bầu noãn có thể phát triển thành một hạt, phát hiện này có thể giúp tăng sản lượng lúa mì trên mỗi mẫu đất. Nghiên cứu này được công bố vào ngày 14 tháng 10 năm 2025 trên Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Tính trạng bất thường này ban đầu được tìm thấy ở lúa mì đột biến xuất hiện trong tự nhiên của giống lúa mì phổ biến dùng làm bánh mì, nhưng các nhà khoa học chưa biết sự thay đổi di truyền nào đã gây ra hiện tượng đó. Để tìm hiểu, nhóm nghiên cứu của Đại học Maryland đã tạo bản đồ di truyền chi tiết của giống lúa mì có nhiều bầu noãn và so sánh nó với giống lúa mì phổ biến. Họ phát hiện ra rằng một gen thường ở trạng thái không hoạt động có tên là WUSCHEL-D1 (WUS-D1) đã trở nên hoạt động trong các cây đột biến. Khi WUS-D1 được kích hoạt sớm trong giai đoạn hình thành hoa lúa mì, nó làm lớn mô hoa đang phát triển, cho phép hình thành thêm các cấu trúc cái như nhụy hoặc bầu noãn.

Nếu các nhà lai tạo giống có thể học cách kích hoạt hoặc tái tạo sự hoạt hóa của WUS-D1, họ có thể tạo ra các giống lúa mì mới có nhiều hạt hơn trên mỗi cây. Ngay cả những gia tăng nhỏ về số lượng hạt cũng có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong sản lượng lương thực toàn cầu.

“Việc xác định cơ sở di truyền của đặc điểm này mở ra con đường cho các nhà lai tạo giống đưa nó vào các giống lúa mì mới, có khả năng làm tăng số hạt trên bông và năng suất tổng thể”, Vijay Tiwari, phó giáo sư Khoa học Cây trồng và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Bằng cách sử dụng bộ công cụ chỉnh sửa gen, chúng tôi có thể tập trung vào việc cải thiện thêm tính trạng này để nâng cao năng suất lúa mì. Phát hiện này mang đến hướng đi đầy hứa hẹn để phát triển giống lúa mì lai với chi phí thấp hơn”.

Điều này rất quan trọng, bởi vì lúa mì là một trong những cây lương thực thiết yếu của thế giới, nuôi sống hàng tỷ người mỗi ngày. Khi nhu cầu của thế giới về lúa mì tiếp tục tăng, biến đổi khí hậu, diện tích đất nông nghiệp hạn chế và tăng dân số khiến việc tăng sản lượng bằng các phương pháp truyền thống ngày càng khó khăn.

Phát hiện này có thể mang đến cho các nhà chọn giống một công cụ mạnh mẽ để tăng năng suất mà không cần thêm đất, nước hoặc phân bón.

Ngoài ra, việc phát hiện ra WUS-D1 cũng có thể mở đường cho việc phát triển các giống cây ngũ cốc khác có nhiều bầu noãn, góp phần nâng cao sản lượng lương thực toàn cầu.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.