3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa trên thế giới
Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) hơn 30 năm tồn tại và phát triển, đã lai tạo, chọn lọc hàng trăm giống lúa tốt được trồng phổ biến trên thế giới. Các giống lúa như IR8, IR5, IR6, IR30, IR64, IR50404... và nhiều giống lúa khác đã tạo nên bước nhảy vọt về năng suất. Cùng với viện IRRI các viện khác như IRAT, EAT, ICRISAT cũng đã chọn lọc ra nhiều dòng giống lúa tốt đã góp phần làm cho tình hình sản suất lúa gạo trên thế giới có những thay đổi quan trọng. Cho tới năm 1990 sản lượng lúa của ở vùng áp dụng cuộc cách mạng xanh đã tăng lên gấp đôi so với trước đây là thành tựu đáng tự hào nổi bật nhất của Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI tại Philippine [52].
Thách thức đối với cây trồng đó là phải tìm ra những cách thức hữu hiệu để áp dụng nhằm khai thác chuỗi gen cây lúa để sản xuất ra loại lúa có năng suất cao hơn, giàu dinh dưỡng hơn và có sức đề kháng cao hơn. Đây cũng là phương hướng đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu từ những năm của thập niên 20 - 30, tuy nhiên mãi đến năm 1964, Nguyễn Long Bình (chuyên gia lúa lai Trung Quốc) và cộng sự của Ông mới tìm ra được con đường tạo giống ưu thế lai theo phương pháp “3 dòng”. Qua nhiều năm nghiên cứu và sản xuất, Trung Quốc đã tạo được hơn 60 vật liệu bất dục tế bào chất (A), từ đó tạo ra hơn 600 dòng bất dục tế bào chất và các dòng duy trì mẹ (B), hơn 3000 dòng phục hồi R và khoảng 200 tổ hợp lai. Tính đến năm 1991, diện tích gieo cấy lúa lai ở Trung Quốc 17,6 triệu ha, chiếm 55% diện tích trồng lúa của cả nước và năng suất đạt 66 tạ/ha.
Lúa lai có năng suất cao, phẩm chất tốt (năng suất cao hơn lúa thuần từ 20 - 30%), khả năng chống chịu với sâu bệnh khá… và đặc biệt lúa lai có thể trồng được nhiều vụ trong năm và trên nhiều loại đất khác nhau, vì vậy nó đã nhanh chóng chiếm một vị trí quan trọng trong hệ thống canh tác nông nghiệp.
Năm 1980, tổng sản lượng của các nước Châu Á không kể Nhật Bản tăng thêm 1,7 triệu tấn so với năm 1965, trong đó, phần đóng góp của việc đưa giống mới chiếm 23,3l% (tương đương 27,3 triệu tấn). Biện pháp gieo cấy các giống lúa mới là biện pháp kỹ thuật đơn giản, dễ làm, đầu tư ít nhưng mang lại hiệu quả kinh tế rất cao.
Nghiên cứu giống là quá trình thường xuyên và liên tục, đối với Viện lúa IRRI, các phương pháp giúp họ thành công trong những năm gần đây để đưa ra những giống lúa tốt là chọn lọc phả hệ của các tổ hợp lai đơn, lai 3, lai kép và chọn lọc hỗn hệ với sự hỗ trợ của kỹ thuật RGA (Raipid generation advance) khảo nghiệm trên diện rộng (quy mô quốc tế). Bên cạnh đó họ rất quan tâm đặt nền móng cho cơ sở ưu thế lai.
Theo IRRI, giữ vững được năng suất, không tăng đầu tư mà chất lượng cơm gạo và dinh dưỡng tăng điều đó sẽ có lợi cho người sản xuất và người tiêu dùng.
Bên cạnh những thành tựu trong công tác chọn tạo giống lúa cho năng suất cao, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã quan tâm đến chất lượng nấu nướng đối với các dòng, giống lúa cải tiến. Hiện nay hàng loạt các dòng, giống lúa cải tiến được chọn tạo có tiềm năng năng suất cao, chất lượng gạo tốt đang được mở rộng trong sản xuất như IR29723, IR42, IR50…Tuy nhiên, kết quả chọn tạo giống lúa tẻ thơm chất lượng thường đạt thấp vì hầu hết các giống mang gen chống chịu sâu bệnh đều có hàm lượng amylose cao và nhiệt hoá hồ thấp.
Một thành công mới bằng kỹ thuật chọn lọc dòng thuần là giống Basmati 370 vào năm 1993 ở Kala Shah Kaku của Pakistan. Giống lúa này chất lượng gạo ngon, có mùi thơm được trồng phổ biến ở Ấn Độ và Pakistan, đồng thời làm tiêu chuẩn xuất khẩu cho nhóm lúa này [28].
Những năm gần đây, các nhà khoa học phải đương đầu với thách thức vừa phải bảo đảm an ninh lương thực, vừa phải bảo tồn thiên nhiên, bảo vệ môi trường. Việc quan trọng là làm thế nào phát triển các kỹ thuật canh tác thân thiện với môi trường và phổ biến các giống siêu cao sản chống chịu với biến đổi khí hậu.
Tại Hội thảo trực tuyến "Cách mạng xanh phát triển nâng cao năng suất nông nghiệp", Giáo sư Kim Je-Kyu đến từ Hàn Quốc chia sẻ về kinh nghiệm trong nghiên cứu giống lúa chịu được tác động của biến đổi khí hậu như ngập úng, lũ lụt. Theo giáo sư, các giống lúa này được phối hợp với các kỹ thuật canh tác thân thiện môi trường, dựa trên sự hiểu biết rõ về mối tương tác giữa sinh học, môi trường và quản lý đất. Mục đích của nghiên cứu này là sản xuất lương thực theo hướng bảo tồn và vun đắp nguồn tài nguyên thiên nhiên. Đại biểu đến từ Jakarta (Indonesia) cho biết nền tảng của cuộc Cách mạng xanh đã tạo ra giống lương thực mới, chọn ra các giống tốt khác nhau để nâng cao hiệu quả năng suất. Cuộc Cách mạng xanh đã đưa các nhà nghiên cứu khoa học đến với người nông dân để cùng thực hiện công tác khuyến nông, chia sẻ kinh nghiệm thông tin, giúp họ có hướng đi mới nhiều sáng tạo trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp [48].
Từ các nghiên cứu năm 2009, nhiều giống lúa siêu cao sản đã được trồng khảo nghiệm ở các nước như Indonesia, Việt Nam , Lào, Campuchia, Trung Quốc…, trong đó có 56 giống lúa tỏ ra kháng nhiều loại sâu bệnh như cháy lá, rầy nâu, muối lá hành…
được chuyển giao cho nhiều nước. Có 106 giống đã được đưa qua ngân hàng Gene của mạng lưới quốc tế đánh giá di truyền lúa (Internationnal Network for Genetic Evaluation of Rice). Các giống này chịu hạn, thích nghi với vùng đất không tưới, chống chịu với nhiều loại sâu bệnh.
Các nhà khoa học Australia vừa phát hiện giống lúa hoang dã có khả năng chịu hạn và nóng tốt, những đặc tính quý trong bối cảnh trái đất đang ấm lên. Trong một báo cáo được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia, các nhà khoa học của đại học Queensland tại Australia cho biết, giống lúa hoang dã này có xu hướng di truyền đa dạng hơn giống lúa thông thường. Với gene chịu hạn và chịu nóng tốt, nó phân bố chủ yếu ở khu vực nóng và khô hơn những khu vực khác tại Australia. Giáo sư Robert Henry, chuyên gia thuộc Liên minh Đổi mới lương thực và nông nghiệp Queensland và là trưởng nhóm nghiên cứu, nói với Physorg: "Phát hiện mới sẽ giúp ích cho việc lựa chọn giống cây trồng để đối phó biến đổi khí hậu". Các nhà khoa học cho rằng, một số gene của giống lúa mới phát hiện có khả năng chống lại tác nhân gây bệnh do vi khuẩn và nấm, hai tác nhân gây thiệt hại nặng nề tới loại cây lương thực [50].
Nông dân các nước Nam Á hiện đang chuyển sang canh tác giống lúa chịu ngập nhằm thích nghi với tình trạng lũ lụt gia tăng do biến đổi khí hậu gây ra. Nhà khoa học Uma Shankar Singh, hiện đang làm việc cho Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ở Philippine, khẳng định: “Giống lúa chịu ngập là một ví dụ kinh điển về sự thích nghi với biến đổi khí hậu”. Ông Singh cho biết IRRI dự kiến sẽ cấy gene của giống lúa chịu ngập SUB1 vào các giống lúa thông dụng ở châu Á nhằm nâng khả năng chịu ngập của cây lúa lên tới hơn 2 tuần. Ông nói thêm: “IRRI sẽ cấy gene chịu ngập SUB1 vào phần lớn các giống lúa thông dụng ở châu Á, với sự giúp đỡ của các viện nghiên cứu quốc gia, vì cây lúa ngày càng phải thích nghi với tình trạng ngập lụt do biến đổi khí hậu gây ra”. Từ chỗ chuyên cung cấp các giống lúa chịu ngập đã được kiểm chứng, Sau khi cấy gene SUB1 thành công vào giống lúa “Swarna” nổi tiếng của Ấn Độ để tạo ra giống lúa mới “Swarna-SUB1”, các nhà khoa học của IRRI đã công bố giống lúa này hồi tháng 8/2009 và hy vọng đây là giống lúa thay thế thích hợp tại các khu vực thường xuyên bị ngập lụt ở châu Á. Theo IRRI, các giống lúa được cấy gene SUB1” có thể “chịu ngập tới 17 ngày, trong khi vẫn duy trì được những phẩm chất vốn có”. “Swarna-SUB1” vừa có khả năng chịu ngập cao, vừa duy trì được các đặc tính chống sâu bệnh của giống lúa “Swarna”. Nhà khoa học nông nghiệp Suman Sahai cũng cho rằng khả năng chịu ngập chỉ là một trong những đặc điểm mà nông dân mong muốn ở cây lúa. Bà Sahai là người sáng lập ra “Phong trào bảo vệ gene” hậu thuẫn cho Ngân hàng giống cây trồng của bang Jharkhand, miền trung Ấn Độ. Bà cho rằng về lâu về dài, an ninh lương thực trông cậy vào việc bảo tồn tính đa dạng sinh học và các giống vốn đã thích nghi với điều kiện canh tác của từng địa phương. Bà Sahai
nói: “Nếu các khu vực duyên hải bị ngập nước, giống lúa trồng ở đây không chỉ cần có khả năng chịu ngập mà còn có khả năng chịu mặn nữa”[49].
Đó là chưa kể biến đổi khí hậu còn sản sinh ra nhiều loại sâu bệnh mà cho đến nay con người chưa từng biết đến. Chính vì vậy mà việc bảo tồn đa dạng sinh học để duy trì được các nguồn gene quí hiếm là vô vùng cần thiết.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa ở Việt Nam
Việc gieo trồng các giống lúa mới có tiềm năng năng suất và thay đổi theo cơ cấu cây trồng, mùa vụ là cơ bản dẫn đến mức tăng nhanh về sản lượng lúa ở Việt Nam trong những năm gần đây. Trước hết phải kể đến chương trình chọn tạo giống lúa trong hơn 2 thập kỷ qua đã thu được những thành tựu to lớn. Nhờ vận dụng tốt những kết quả nghiên cứu của mạng lưới quốc tế về đánh giá nguồn tài nguyên di truyền cây lúa (INGER, Chương trình IRTP) do viện lúa quốc tế điều phối thông qua việc nhập nội, sử dụng nguồn gen phong phú đồng thời phát triển các dòng cải tiến (Nguyễn Hữu Nghĩa, 1993).
Từ năm 1996 - 2000, Đề tài KN 08 - 01 chọn tạo một số giống lúa thuần và lúa lai có tiềm năng năng suất cao cho các vùng sinh thái khác nhau trong cả nước: Đã tạo ra 35 giống lúa quốc gia, 44 giống lúa khu vực hoá, một số giống triển vọng được sản xuất chấp nhận rộng rãi. Trong thời gian tới đặc biệt chú ý là các giống lúa chất lượng cao đáp ứng nhu cầu nội địa và xuất khẩu ( Nguyễn Hữu Nghĩa, 1993) [36].
Trong ba năm, từ 1985 - 1988, Viện cây lương thực - cây thực phẩm đã thu thập được 3691 mẫu giống lúa, trong đó có 3186 mẫu giống lúa được thu thập từ 36 nước trên thế giới, 305 mẫu giống lúa địa phương. Một số giống lúa tương tự cũng được thu thập, bảo quản ở trung tâm tài nguyên - Viện KHKTNNVN. Tập đoàn các giống lúa thu thập được đã đáp ứng mục tiêu chọn tạo giống của đất nước như: Chọn tạo ra các giống lúa phù hợp cho các trà khác nhau, các giống có thời gian sinh trưởng ngắn, chịu nóng, chịu hạn, chịu chua mặn, cho năng suất chất lượng cao, phù hợp với từng vùng sinh thái nhất định...
Trong số các giống lúa được tạo ra ở nước ta thì hầu hết là do lai. Giống lúa đầu tiên được lai tạo thành công và đưa vào sản xuất là giống lúa ngắn ngày NNI (Lương Đình Của, 1961), đã đáp ứng được giống cho trà xuân muộn. Giống 424 được lai tạo từ tổ hợp lai IR5 và chiêm xuân 314 có khả năng chịu chua, chịu phèn. Giống lúa VN10 (G.S. Trần Như Nguyên) chọn từ dòng số 10 của tổ hợp lai NA5 và RuNANI 45 là một giống lúa xuân sớm có khả năng cho năng suất cao, chịu chua, chịu rét tốt được gieo trồng rộng rãi và phổ biến.
Trong những năm 1997 - 2000, Viện cây lương thực và Cây thực phẩm đã tiến hành đánh giá thực trạng lúa chất lượng cao ở vùng đồng bằng Sông Hồng, từ đó làm
cơ sở cho công cuộc nghiên cứu, chọn tạo giống lúa chất lượng cao. Kết quả, nhiều giống lúa chất lượng cao đã được công nhận quốc gia và một số giống có triển vọng đang được thử nghiệm để đưa vào sản xuất.
Giống lúa Bắc Thơm 7 được nhập nội từ Trung Quốc qua khảo nghiệm, mở rộng sản xuấtthử cho thấy đây là giống lúa tẻ có chất lượng gạo thơm, ngon, thích ứng cho các vùng trồng lúa ở miền Bắc và miền Trung. Hiện nay, giống được gieo trồng trên nhiều vùng khác nhau và được coi là giống có chất lượng gạo phù hợp với thị hiếu tiêu dùng của người dân Việt Nam.
Các đề tài nghiên cứu phát triển giống lúa tẻ thơm cho một số vùng sinh thái ở Việt Nam như giống lúa HT1, DT122 có hương thơm, năng suất cao, thích ứng rộng đã được mở rộng vào sản xuất (Lê Vĩnh Thảo và cs, 2003) [27], Giống lúa BM9603 cho năng suất cao được gieo cấy ở nhiều vùng như Bắc Ninh, Hải Phòng.
Công tác cải tạo giống lúa tẻ thơm ở miền Bắc Việt Nam thực sự được quan tâm sau năm 2001 khi đề tài nghiên cứu phát triển một số giống lúa đặc sản được phê duyệt. Các giống lúa HT2, HT4, đã được khẳng định năng suất cao, chống chịu tốt ở các địa điểm nghiên cứu [27].
Nguyễn Thị Trâm và cộng sự năm 2006 đã chọn tạo được giống Hương Cốm từ giống Hương 125s, MR365, Tám Xoan đột biến (TX93), Magô và R9311 có hàm lượng amylose 17,5%, hàm lượng protein 8,7%, nhiệt độ hoá hồ thấp, độ bền của gen mềm, chống đổ ngã rất tốt. Giống có hương thơm rất đặc trưng và được đánh giá có chất lượng gạo ngon.
Nguyễn Thanh Tuyền và cộng sự năm 2007 thực hiện tổ hợp lai giữa DT10 và Amber đã chọn được giống Tẻ Thơm số 10 và giống Bắc Thơm 7 có chất lượng gạo ngon, cơm mềm dẻo, có mùi thơm.
Miền Nam, với đồng bằng Sông Cửu Long là một trong hai khu vực có sản lượng lúa lớn nhất nước ta. Từ năm 1996 - 2005, Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long (Viện ĐBSCL) và Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam (Viện KHKTNNMN) đã tập trung nghiên cứu và chọn tạo ra các giống lúa chất lượng, giống chống chịu phục vụ trong nước và xuất khẩu.
Công tác cải tạo về chất lượng giống rất được quan tâm, nhất là giống lúa thâm canh, cao sản. Các giống lúa OM1706, OM1633 cho năng suất cao, có chất lượng tốt, độ ổn định cao đã được mở rộng .
Dương văn Chín (2009) [11] cho biết Viện lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long đã chọn được giống lúa có mùi thơm nhẹ chọn từ tổ hợp lai Jasmine 85 và Lemont.
Ứng dụng chỉ thị phân tử và sắc khí để chọn tạo giống, tại Hội nghị quốc gia chọn tạo giống lúa năm 2004 Nguyễn Thị Lang và cs (2004) [35] báo cáo 2 mồi
RG28F - R và RM223 có thể sử dụng trong chương trình chọn tạo giống lúa thơm. Năm 2008, Nguyễn Thị Lang và cs đã sử dụng 2 mồi trên để xác định tính thơm trên OM4900 (cặp lai C53/Jasmine 5) và trên OM6161 (cặp lai C51/Jasmine 85) và cho rằng 2 chỉ thị phân tử này giúp phát hiện quần thể phân ly F2 có chứa gen fgr trong các các thể.
1.3.3. Tình hình nghiên cứu giống lúa tại tỉnh Quảng Bình
Xuất phát từ nhận thức vai trò và tầm quan trọng của công tác nghiên cứu, chọn tạo giống đối với sản xuất. Sau khi tái thiết lập tỉnh Quảng Bình năm 1989, tỉnh trở về với đơn vị hành chính cũ là tỉnh Quảng Bình, mặc dù còn nhiều bừa bộn khó khăn, nhưng được sự quan tâm của lãnh đạo tỉnh, Sở NN&PTNT đã chỉ đạo Công ty giống cây trồng của tỉnh chú trọng vào công tác nghiên cứu, khảo nghiệm và chuyển giao tiến bộ kỹ thuật giống vào sản xuất. Từ năm 1991 đến nay, với nguồn vốn của tỉnh thông qua Sở NN&PTNT cũng như đề tài KHCN cấp tỉnh đã đầu tư cho việc nghiên cứu khảo nghiệm các giống lúa mới có năng suất - chất lượng cao, chương trình trợ giá