Năng suất giống cây trồng không tăng hoặc tăng chậm – Hành động của chúng ta

Trong một nghiên cứu công bố ngày 18-12-2012 trên tạp chí Nature Communications, năng suất cây trồng của bốn loài cây chủ lực trên thế giới đang ở trạng thái “stagnant” [đứng yên, không tăng theo sự mong đợi của nhân loại]; thậm chí có xu hướng giảm từ 24 đến 39% tính theo diện tích thu hoạch. Các nhà khoa học thuộc ĐH Minnesota, Viện nghiên cứu Môi Trường; và ĐH Montreal, Canada đã phát triển những bản đồ địa lý khá chi tiết về diện tích thu hoạch cây trồng hàng năm và năng suất của bắp, lúa, lúa mì, và đậu nành từ năm 1961 đến 2008. Một trong những phát kiến quan trọng cho thấy Trung Quốc và Ấn Độ, hai nước có dân số đông nhất thế giới, có diện tích trồng trọt rộng lớn với sự cảnh báo rằng năng suất đứng yên hoặc suy giảm trong mấy năm gần đây. Theo các tác giả này, năng suất vượt lên là thách thức của nhân loại để đáp ứng với tình trạng tăng dân số và diện tích nông nghiệp hạn chế. Họ gợi ý sẽ có hai hành động chính để khắc phục sự “khê đọng năng suất” và xu hướng suy giảm của năng suất. Một là, phải duy trì năng suất ở các vùng cao sản chiếm 61 – 76 % diện tích trồng trọt, nơi ấy, năng suấtđang tiếp tục nhích dần lên. Hai là, phải đầu tư mới những khu vực có tiềm năng trên thế giới này. Xem chi tiết:

http://www1.umn.edu/news/news-releases/2012/UR_CONTENT_424268.html hoặc http://www.nature.com/ncomms/journal/v3/n12/full/ncomms2296.html.

Lập bản đồ và định tính QTL chủ lực qSS7  điều khiển tính trạng chiều dài và chiều rộng của hạt thóc

Xianjin Qiu và ctv. thuộc  Phòng thí Nghiệm trọng điểm quốc gia về Di truyền cây trồng, và Đại Học Nông Nghiệp Huazhong, Wuhan, 430070, Trung Quốc đã công bố kết quả nghiên cứu locus qSS7 trên tạp chí Theoretical and Applied Genetics vào ngày 5-8-2012. Kích thước hạt thóc của Oryza sativa là một tính trạng quan trọng quyết định hình dạng của hạt gạo, phẩm chất cơm và năng suất. Một QTL chủ lực qSS7 định vị trên vai dài của nhiễm sắc thể số 7 điều khiển chiều dài hạt, chiều rộng hạt và tỷ lệ dài trên rộng (L/l), chúng được xác định trên quân thể phân ly dẫn xuất từ tổ hợp lai giữa giống indica Zhenshan97 và một dòng “chromosomal segment substitution” thuộc loại hình japonica của giống Cypress trên nền tảng di truyền của Zhenshan97. Alen của Cypress tại locus qSS7 góp phần làm tăng chiều dài hạt và tỷ lệ L/l, nhưng làm giảm chiều rộng hạt, mà không làm thay đổi có ý nghĩa về khối lượng hạt, chiều cao cây, ngày trổ bông hoặc số hạt trên bông. Sử dụng quần thể F₂ qui mô lớn từ “substitution line” chỉ mang một đoạn phân tử dị hợp (heterozygous single segment) ở xung quanh qSS7, các tác giả đã xác định được QTL này trên một vùng có độ lớn 23-kb bao gồm hai gen được chú thích (two annotated genes). Phân tích con lai với những dòng “recombinants” có thông tin đầy đủ, người ta thấy rằng vùng qSS7 này là một QTL có tính chất “composite” trong đó có ít nhất hai gen đóng góp vào tính trạng chiều dài và chiều rộng hạt. Phân tích theo hình thức so sánh chuỗi trình tự và thể hiện gen của hai gen ứng cử viên ấy; người ta ghi nhận có sự khác biệt của bố mẹ khá rõ. Kết quả sẽ làm dễ dàng hơn kỹ thuật cloning gen ở vùng locus qSS7 cũng như cho phép nhà chọn giống áp dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa có hạt thon dài.

Xem chi tiết: http://link.springer.com/article/10.1007/s00122-012-1948-x/fulltext.html

Hình 5:

Sự khác nhau về cỡ hạt giữa ZS97 và NIL. a: hạt thóc và hạt gạo của ZS97 (trái) và NIL mang alen Cypress (phải), thanh đơn vị 3 mm. Kết quả “scanning electron microscopy” cho thấy sự khác biệt của tế bào nội biểu bì ở tầng lemma giữa ZS97 (B) và NIL (C). D: Trung bình ± SD (n = 30) xét theo chiều dài và rộng của tế bào trong vùng biểu thị bằng khung với ZS97 (B) và NIL (C). P values được xem xét thông qua phép thử t.

Bản đồ QTL về tính kháng bệnh đốm nâu của bắp

Zhang và ctv. thuộc Trung Tâm nghiên cứu quốc gia cây bắp (ĐH Nông Nghiệp Trung Quốc ở Bắc Kinh) và Viện Hàn lâm Nông Nghiệp Vân Nam đã công bố kết quả nghiên cứu này trên tạp chí TAG ngày 18-8-2012. Bệnh đốm nâu (gray leaf spot: GLS), do vi nấm Cercosporazeae maydis gây ra; đây là một trong những tác nhân gây hại nghiệm trọng nhất cho sản xuất bắp của thế giới. Nghiên cứu hiện nay cho thấy một dòng cận giao có tính kháng cao là Y32 và một dòng nhiễm Q11 đã được sử dụng thành công để tạo ra quần thể phân ly phục vụ cho cả phân tích di truyền và lập bản đồ QTL. Hệ số di truyền theo nghĩa rộng (H²bs) đối với tính kháng GLS khá cao với giá trị 0,85, cho thấy các yếu tố di truyền bên trong đóng vai trò chính trong biến dị kiểu hình. Trong phân tích QTL đầu tiên, có 4 QTL, định vị trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 5, và 8, được phát hiện là có liên quan đến tính kháng bệnh GLS. Mỗi QTL có thể giải thích được 2,53–23,90 % biến thiên kiểu hình, ưu tiên cho tương tác additive [cộng tính]. Hai QTL chủ lực, qRgls1 và qRgls2 trên nhiễm sắc thể số 8 và 5, được xác định là ở trên hai vị trí khác nhau, có tính chất lập đoạn. So sánh với những kết quả trước đây, qRgls2 định vị trên một vùng ‘hotspot’ đối với tính kháng bệnh GLS; trong khi đó, qRgls1 không trùng lắp trên bất cứ QTL nào kiểm soát tính kháng. Hơn nữa, vùng chủ lực QTL-qRgls1 đã được thực hiện fine-mapped trên một quãng có độ lớn 1.4 Mb, giữa hai chỉ thị kế cận GZ204 và IDP5. Chính QTL-qRgls1 có thể thúc đẩy tỷ lệ kháng bệnh tăng 19,70–61,28 %, cho thấy sự hiệu quả trong cải tiến tính kháng bệnh GLS trên cây bắp. Xem chi tiết trên tạp chí TAG 18-8-2012

http://link.springer.com/article/10.1007/s00122-012-1954-z/fulltext.html

Hình 2:

Triệu chứng của bệnh đốm lá GLS trên bắp đối với các dòng bố mẹ với điểm phản ứng từ cấp 1 đến 9. Tiêu chuẩn đánh giá GLS căn cứ trênphần trăm vết bệnh trên là: Điểm 1: 0–5 %, điểm 3: 6–10 %, điểm 5: 11–30 %, điểm 7: 31–70 %, và điểm 9: 71–100 %.