Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.2. Những thành tựu trong công tác chọn giống lúa thuần
2.2.1. Những thành tựu trong công tác chọn giống lúa trên thế giới
Trong một vài năm gần đây, hiện tượng suy giảm về mức độ gia tăng năng suất cho thấy sự ngưng đọng trong phát triển các kỹ thuật mới trong nghề trồng lúa. Chiều hướng sút giảm về diện tích thu hoạch cũng chỉ ra rằng sự gia tăng sản xuất chủ yếu dựa vào cải tiến năng suất lúa. Hiện nay, các quốc gia, vùng lãnh thổ có năng suất lúa đạt cao nhất là Mỹ (7,8 tấn/ha); châu Úc và quần đảo Thái
Bình Dương (7,6 tấn/ha); Trung Đông, châu Âu và Baltics (6,7 tấn/ha); thấp nhất là châu Á, châu Mỹ La tinh và Caribbean (4,0 tấn/ha).
Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ gạo đến năm 2030 sản lượng lúa phải đạt 800 triệu tấn so với con số 595 triệu tấn năm 2003. Do diện tích lúa cao sản chiếm 75% sản lượng, việc gia tăng tiềm năng năng suất là giải pháp chính để sản lượng lúa tăng thêm 215 triệu tấn. Vì vậy, năng suất lúa cao sản phải tăng từ 5,0 lên 8,5 tấn/ha. Trong điều kiện diện tích lúa phải thu hẹp do quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa, để đạt mục tiêu trên, năng suất lúa phải tăng thêm 20% trên diện rộng. Để có thể gia tăng năng suất lúa lên 10%, các dòng lúa phải có các yếu tố sau: 330 bông/m2, 150 hạt /bông, tỷ lệ hạt chắc >80%, trọng lượng hạt > 25 mg (đã sấy khô), 22 tấn sinh khối/ha (ẩm độ 14%), chỉ số thu hoạch 50% (Peng and Khush, 2003). Để phát huy tối đa tiềm năng suất của các dòng NPT-IJ có bông to thì ngoài việc cải thiện về tiềm năng năng suất, cũng cần phải có chiến lược quản lý đồng ruộng nhằm nâng cao khả năng kháng sâu bệnh và phẩm chất hạt.
Để góp phần gia tăng năng suất lúa gạo thông qua cải tiến giống, IRRI đã thực hiện chương trình nghiên cứu tạo giống lúa có kiểu hình cây mới (New Plant type – NPT) với mục tiêu tạo ra các giống lúa mới có sinh khối cao, chỉ số thu hoạch cao và hy vọng sẽ cho năng suất thực thu cao hơn 20% so với các giống hiện hành. Tại các thí nghiệm các giống NPT cho năng suất 10,2 tấn/ha. Tuy nhiên còn một số nhược điểm về chất lượng hạt và khả năng nhiễm bệnh nên các giống này cần được tiếp tục cải tiến trước khi mở rộng vào sản xuất (IRRI, News letter, 2004).
Trung Quốc đã đạt được những bước tiến vượt bậc về năng suất lúa trong những năm qua. Ngoài những đóng góp to lớn của các giống lúa lai, các giống lúa thuần cũng có những đóng góp không nhỏ, các phương pháp chọn giống kinh điển (lai hữu tính) đã được kết hợp với các phương pháp chọn giống hiện đại (xử lý đột biển, công nghệ sinh học ...) đã tạo ra một số lượng giống lúa mới đủ đáp ứng cho mọi tiểu vùng sinh thái khác nhau trên lãnh thổ Trung Quốc. Các giống lúa thuần mới có thời gian sinh trưởng ngắn, số hạt/bông đạt 350 - 400, năng suất tiềm năng lên đến 9,0 -10,0 tấn/ha (FAO, 2005).
Trong những năm gần đây, hầu hết các chương trình chọn giống của Hàn Quốc đều đặc biệt quan tâm đến giống lúa chất lượng cao. Do đó, các chỉ tiêu chính xác cũng được đưa đối với các giống lúa mới và đã được chấp nhận. Ví dụ
như: trong, không bạc bụng, tỷ lệ gạo nguyên trên 65%, cơm mềm, dẻo. Giống vừa có khả năng kháng sâu bệnh, vừa có năng suất và chất lượng cao cũng là đòi hỏi cấp thiết để chọn lọc các giống lúa mới (Hwang and Kim, 2009). Giống IIpum là một trong những giống có tiềm năng năng suất khá, đặc biệt chất lượng ăn nếm rất cao và được người tiêu dùng Hàn Quốc và Nhật Bản hết sức ưa chuộng những năm 1995 (Choi, 2002). Tuy nhiên, giống này cũng cho thấy dễ bị nhiễm các loại sâu bệnh hại chính.
Giống lúa TNGSW21 (Tai-Nung-Sen-Waxy No. 21) là giống lúa đầu tiên được chọn tạo theo hướng xử lý đột biến của Viện Nghiên cứu nông nghiệp Đài Loan. Xử lý đột biến giống TNG67 bằng hoá chất sodium azide (SA0419) và chọn lọc dòng thuần theo phương pháp chuẩn phả hệ. Giống có những tính trạng nông học tốt như: tính chín sớm, dễ canh tác, năng suất và chất lượng hạt cao. Tỷ lệ nảy mầm và khả năng sinh trưởng của TNGSW21 mạnh hơn TNG67. Dạng hình và các phản ứng của TNGSW21 giống như các giống indica khác. Bởi vậy, nó được phân loại theo indica cho dù nó được xử lý đột biến từ giống japonica.
Với những tiến bộ kỹ thuật mới được áp dụng trong công tác chọn tạo giống cây trồng đã đem lại những kết quả to lớn trong chọn tạo giống lúa chất lượng. Trong năm 2000-2005, giáo sư Ingo Potrykus thuộc Viện Nghiên cứu công nghệ liên bang Thụy Sĩ và Tiến sỹ Peter Beyer trường Đại học Freibery, Đức đã tạo ra giống lúa mới có khả năng sản xuất và tồn trữ - carotene trong hạt gạo.
Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Ingo Potrykus và Tiến sỹ F.Goto ở Nhật Bản cũng đã tạo ra giống lúa có hàm lượng sắt cao trong gạo bằng cách chuyển nạp gen tạo ra chất Feritin - một loại protein giàu sắt trong cây họ đậu. Gen điều khiển tổng hợp chất này trong cây họ đậu được phân lập vào cây lúa làm tăng hàm lượng sắt trong gạo lên 3 lần.
Ở các nước như Ấn Độ, Pakistan, Thái Lan…trồng lúa thơm địa phương có chất lượng cao nổi tiếng sử dụng như Khao Dawk Mali, Basmati…tuy nhiên nguồn gốc và độ thuần không đảm bảo nên ảnh hưởng chất lượng gạo. Các giống này sau đó được các nhà khoa học chọn thuần lại. Ví dụ, giống Basmati 370 do Mohammad Khan chọn tạo và phóng thích năm 1933 tại Kala Shah Kaku, Pakistan (Mann, 1987). Bijral et al. (1989) đã chọn dòng thuần phân lập những cá thể chín sớm từ ruộng của nông dân và phóng thích một giống lúa thơm có năng suất và chất lượng tương tự như Basmati370 nhưng chín sớm hơn khoảng 30-35 ngày được đặt tên là
Ranbir Basmati. Ở Bangladesh bằng phương pháp chọn thuần đã tạo ra giống lúa thơm BR5 hạt bầu từ giống lúa địa phương Badshahbhog (Singh et al., 2000). Khao Dawk Mali 105 cũng là một giống lúa thơm đặc sản nổi tiếng được chọn thuần từ lúa địa phương của Thái Lan (Somrith, 1996). Từ những kết quả chọn lọc dòng thuần các giống lúa thơm địa phương, hiện nay có nhiều giống lúa chất lượng cao nổi tiếng thế giới có hương vị đặc sản được biết đến như Basmati của Ấn Độ và Pakistan, Sadri của Iran, Bahra của Afghanistan, Khao Dawk Mali 105 (hay còn gọi là Jasmine) của Thailand, Azucena và Milagrosa của Philippines, và Rojolele của Indonesia (Khush et al., 2001).
Chọn tạo giống lúa thơm bằng phương pháp đột biến được đánh giá thành công nhất là ở Thái Lan. Hai giống lúa đột biến từ Khao Dawk Mali 105 là RD6 và RD15 phóng thích năm 1977 và 1978. Những kết quả chọn tạo giống lúa thơm đột biến ở các nước khác hiện nay vẫn còn nhiều hạn chế và chỉ đưa ra được những dòng triển vọng nhưng chưa được công nhận thành giống Quốc gia ở các cơ sở nghiên cứu.
Gần đây việc chọn tạo giống lúa thơm được nhiều thuận lợi nhờ việc xác lập bản đồ gen mùi thơm và kết quả giải trình tự của bộ gen cây lúa. Nhiều nhóm nghiên cứu đã xác định được các dấu chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen mùi thơm, Bradbury et al. (2005) sử dụng bốn đoạn mồi ESP, INSP, IFAP và EAP nhận diện gene mã hóa cho betain aldehyde dehydrogenase 2 (BAD2) được cho là rất hiệu quả để chọn các cá thể thơm đồng hợp tử từ các cá thể không thơm đồng hợp tử và không thơm dị hợp tử.