4. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới
* Sơ lƣợc lịch sử chọn tạo giống lúa trên Thế giới
Theo Gurdev S. Khush trong bài khai mạc hội thảo “Lúa lai và sự thay đổi trong hệ thống nông trang” do hiệp hội các nhà khoa học trẻ có triển vọng tổ chức tại Đại học Kyushu, Nhật Bản từ 22 - 24/11/2008 [22] cho biết lịch sử chọn tạo giống lúa trên Thế giới chia làm 3 giai đoạn:
Giai đoạn chọn lọc: 1901 - 1949
Cây lúa được chọn tạo xuất hiện sớm nhất ở khu vực châu Á, xuất hiện đầu tiên ở Maligaya (Philippines) vào năm 1902, Nishigahara (Japan) vào năm 1903, Bogor (Indonesia) năm 1905, Mandalay (Burma) năm 1907... Đây là khu vực được coi là cái nôi của nghề trồng lúa nước, là nơi tập trung rất đa dạng nguồn gen cây lúa. Tuy nhiên ở giai đoạn này chủ yếu là chọn tạo các giống lúa thuần có năng suất thấp.
Giai đoạn lai tạo: 1950 - 1960
Giai đoạn này, nhiều tiến bộ kỹ thuật đã được tạo ra để nâng cao năng suất và sản lượng lúa gạo. Bên cạnh đó các nhà khoa học còn tập trung nghiên cứu những giống lúa có khả năng chống lại sự xâm nhiễm của cỏ dại, dịch bệnh và sự tàn phá của côn trùng.
Giai đoạn Cách mạng xanh: 1961 - 2000
Cuộc cách mạng xanh đã làm cho năng suất và sản lượng lúa trên Thế giới tăng lên một cách rõ rệt, đáp ứng đủ nhu cầu lương thực cung cấp cho người dân. Tuy nhiên diện tích trồng lúa ngày càng thu hẹp, tốc độ đô thị hoá gia tăng. Mặt khác, giá lúa tăng chậm trong khi đó giá vật tư đầu vào tăng cao không khuyến khích nông dân trồng lúa, hệ số sử dụng ruộng đất khó có thể tăng cao hơn, nông dân chuyển diện tích trồng lúa sang trồng các cây khác và nuôi trồng thuỷ sản có hiệu quả kinh tế cao hơn hoặc chuyển sang trồng các giống lúa có chất lượng cao mặc dù năng suất thấp hơn.
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Trước sự suy giảm về năng suất lúa các nhà khoa học đang nghiên cứu tạo ra những giống lúa mới cho năng suất cao đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của thực tế sản xuất. Từ những giống lúa truyền thống ban đầu dần được cải tiến tạo ra giống năng suất cao, lúa lai, giống lúa thế hệ mới.
Có ba giống lúa thế hệ mới được đưa ra sản xuất đại trà tại tỉnh Vân Nam Trung Quốc với năng suất bình quân đạt 13 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 15,2 tấn/ha.
IR64446-7-10-5 „Dianchao 1‟ (2002) IR69097-AC2-1 „Dianchao 2‟ (2003) IR64446-7-10-5 „Dianchao 3‟ (2000)
Gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học và các giống cây trồng chuyển gen, phương pháp chuyển gen cũng đang được nhiều viện nghiên cứu áp dụng nhằm tạo các giống lúa có khả kháng thuốc diệt cỏ như giống lúa có tên là Oryza Nivara, kháng côn trùng với gen Bt, chịu ngập như FR13A, chịu hạn hán, và giống lúa C-4 có khả năng tổng hợp ánh sáng cao.
* Những thành tựu đạt trong công tác chọn tạo giống lúa mới trên Thế giới
Châu Á là vùng trồng nhiều lúa nhất trong đó có các trung tâm nghiên cứu hàng đầu về lúa đặt tại đây. Phải kể đến đầu tiên là Viện nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (International Rice Research Institute) (IRRI) ở Los Banos, Philippines đã bắt đầu chương trình thu thập, bảo tồn và đánh giá nguồn gen các giống cổ truyền và các cây lúa dại từ năm 1962. Từ khi thành lập đến nay IRRI đã lai tạo, chọn lọc hàng trăm giống lúa tốt phổ biến khắp Thế giới, tiêu biểu như các dòng IR, Jasmi. Hiện nay Viện IRRI đang tập trung vào nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa cao sản (siêu lúa) có thể đạt 13 tấn/ha/vụ, đồng thời phát huy kết quả chọn tạo 2 giống là IR64 và Jasmin là giống có phẩm chất gạo tốt, được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên Thế giới. Trên cơ sở một số
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ giống lúa chất lượng cao Viện IRRI đang tập trung vào nghiên cứu, chọn tạo các giống lúa có hàm lượng Vitamin và Protein cao, có mùi thơm, cơm dẻo... vừa để giải quyết vấn đề an ninh lương thực, vừa đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của người tiêu dùng [2].
Trung Quốc là nước đầu tiên trên Thế giới sử dụng lúa lai trong sản xuất đại trà. Năm 1974, các nhà khoa học Trung Quốc đã cho ra đời những tổ hợp lai có ưu thế lai cao, đồng thời xây dựng quy trình kỹ thuật sản xuất hạt lai hệ "3 dòng" được hoàn thiện và đưa vào sản xuất năm 1975. Năm 1976, diện tích gieo cấy lúa lai ở Trung Quốc mới là 13,3 nghìn ha cho đến nay lúa lai đã phổ biến rộng rãi trong cả nước. Năm 1983, Bộ Nông nghiệp, Chăn nuôi và nghề cá của Trung Quốc đã coi lúa lai là hạng mục trọng điểm về tiến bộ kỹ thuật nông nghiệp để phát triển gieo cấy vụ Xuân. Thành tựu nghiên cứu và sản xuất lúa lai của trung Quốc đã đạt được giải thưởng đặc biệt về phát minh năm 1981. Năm 1996, Trung Quốc lại thành công với quy trình sản xuất lúa lai "2 dòng" và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai 1 dòng và lúa lai siêu cao sản nhằm tăng năng suất và sản lượng lúa gạo của đất nước [24]. Chương trình phát triển lúa lai giữa các loài phụ Indica và Japonica được bắt đầu từ năm 1987 nhờ sự phát hiện và sử dụng gen tương hợp rộng, mở ra tiềm năng về năng suất cao cho các giống lúa lai hai dòng [21]. Những tổ hợp giữa các loài phụ như: Chen 232/26 Zhazao; 3037/02428 và 6154S/Vaylava đưa ra ở Trung Quốc nhưng không được sử dụng trong sản xuất đại trà, vì cây F1 quá to, bông quá lớn, số dảnh ít, dạng lá rộng. Năm 1992 diện tích gieo trồng lúa lai của Trung Quốc là 15.000 ha với năng suất trung bình đạt 9 - 10 tấn/ha, năng suất cao nhất đạt 17 tấn/ha [3]. Đến năm 2001 diện tích lúa lai 2 dòng đạt 2,5 triệu ha. Một số tổ hợp lai hai dòng điển hình có năng suất đạt hơn 10,5 tấn/ha ở điểm trình diễn và năng suất trung bình trên diện rộng là 9,1 tấn/ha. Đã có những tổ hợp lúa lai 2 dòng mới đạt 12 - 14 tấn/ha trong ô thí
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ nghiệm [30]. Hầu hết các tổ hợp lai hai dòng đều cho năng suất cao, phẩm chất tốt hơn so với tổ hợp lai ba dòng [3]. Gần đây hướng nghiên cứu phát triển lúa lai một dòng là mục tiêu cuối cùng và rất quan trọng của công tác chọn tạo lúa lai của Trung Quốc. Ý tưởng của Yuan L.P là cố định ưu thế lai và sản xuất lúa lai thuần đã trở thành đề tài lớn, quan trọng trong các chương trình Quốc gia về phát triển khoa học và công nghệ cao.
Diện tích lúa lai của Trung Quốc đã tăng trở lại từ 14 triệu ha năm 2003 lên 15,8 triệu ha năm 2007, chiếm 53,4 % diện tích lúa toàn Trung Quốc (85 % diện tích lúa lai toàn châu Á), đóng góp một phần rất quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực cho Quốc gia đông dân nhất Thế giới này. Hiện tại có tới 40 Quốc gia ở châu Á, châu Mỹ và châu Phi tham gia vào tiến trình nghiên cứu phát triển lúa lai. Chương trình nghiên cứu siêu lúa lai (super hybrid rice) của Trung Quốc được khởi động từ năm 1996 và cho đến nay diện tích siêu lúa lai của Trung Quốc đã đạt trên 1,5 triệu ha với năng suất bình quân 10 tấn/ha, cao hơn lúa lai 3 dòng tới 20 %, một số tổ hợp cho năng suất tới 17 - 18 tấn/ha trên diện hẹp.
Các nhà khoa học Trung Quốc đang lập kế hoạch nghiên cứu nhằm nâng năng suất siêu lúa lai của họ lên 13,5 tấn/ha trên diện rộng vào năm 2015. Hiện tại các nhà khoa học Trung Quốc đang đẩy mạnh sử dụng những tiến bộ về công nghệ sinh học như lai xa, chuyển gen... nhằm tạo ra những tổ hợp bố mẹ siêu lúa lai không những cho năng suất cao, chất lượng tốt mà còn kháng được những sâu bệnh hại chủ yếu. Dòng phục hồi R8006 mang gen kháng bạc lá dùng để tạo ra các tổ hợp siêu lúa lai mới như Quốc Hào (1,3,6), Nhị ưu 8006, Tiên ưu 6 là ví dụ điển hình [12].
Sự phát triển thành công của công nghệ sản xuất lúa lai ở Trung Quốc đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên Thế giới. Hiện nay có 17 nước trên Thế giới nghiên cứu và sản xuất lúa lai đã đưa tổng diện tích lúa lai của
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Thế giới lên tới khoảng 10 % tổng diện tích trồng lúa và chiếm 20 % tổng sản lượng lúa gạo toàn Thế giới, song phát triển mạnh nhất vẫn là Việt Nam và Ấn Độ. Lúa lai đã thực sự mở ra hướng phát triển mới để nâng cao năng suất, sản lượng lúa cho xã hội loài người.
Ấn Độ là nước đi đầu trong cuộc “Cách mạng xanh” và thành công lớn trong việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật nhất là giống mới vào sản xuất. Trong công tác nghiên cứu giống lúa, Viện nghiên cứu giống lúa Trung ương của Ấn Độ được thành lập vào năm 1946 tại Cuttuck, bang Orisa là nơi tập trung nghiên cứu, lai tạo các giống lúa mới phục vụ sản xuất. Ngoài ra tại các bang của Ấn Độ đều có các cơ sở nghiên cứu, trong đó các cơ sở quan trọng ở Madras, heydrabat, Kerala hoặc Viện Nghiên cứu cây trồng cạn Á nhiệt đới (ICRISAT). Bên cạnh đó Ấn Độ cũng là nước có những giống lúa chất lượng cao nổi tiếng trên Thế giới như: Basmati, Brimphun. Mặt khác, Ấn Độ cũng là nước nghiên cứu lúa lai khá sớm và đã đạt được một số thành công nhất định, một số tổ hợp lai tốt được sử dụng ở Ấn Độ như: IR58025A/IR9716, IR62829A/IR46, PMS8A/IR46, ORI 161, ORI 136, 2RI 158, 3RI 160, 3RI 086, PA - 103... Một trong những giống lúa chất lượng cao do các nhà khoa học Ấn Độ chọn tạo thành công được nhập về Việt Nam là giống BTE-1, giống này đã được Bộ Nông nghiệp & PTNT Việt Nam công nhận năm 2007.
Thái Lan là nước xuất khẩu lúa gạo đứng đầu Thế giới. Với những ưu đãi của thiên nhiên Thái Lan có vùng châu thổ trồng lúa phì nhiêu, mặc dù năng suất và sản lượng lúa gạo của Thái Lan không cao song họ có chiến lược chú trọng đến việc chọn tạo giống có chất lượng gạo cao. Các trung tâm nghiên cứu lúa của Thái Lan được thành lập ở nhiều tỉnh và các khu vực. Các trung tâm này có nhiệm vụ tiến hành chọn lọc, phục tráng, lai tạo, nhân giống phục vụ cho nhu cầu sản xuất của người dân với mục tiêu phục vụ nhu cầu
Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ trong nước và xuất khẩu. Các đặc điểm nổi bật của các giống lúa mà các nhà khoa học tập trung nghiên cứu và lai tạo đó là hạt gạo dài và trong, ít dập gãy khi xay sát, có hương thơm, coi trọng chất lượng hơn là năng suất, điều này cho chúng ta thấy rằng giá lúa gạo xuất khẩu của Thái Lan bao giờ cũng cao hơn của Việt Nam. Một số giống lúa chất lượng cao nổi tiếng Thế giới của Thái Lan là: Khaodomali, Jasmin [2].
Đối với Nhật Bản, công tác giống lúa cũng được đặc biệt chú trọng về giống chất lượng cao vì người Nhật giàu có, nên nhu cầu đòi hỏi lúa gạo chất lượng cao. Để đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng, các Viện và các Trạm nghiên cứu giống lúa được thành lập ở hầu hết các tỉnh thành của Nhật Bản, trong đó có các trung tâm quan trọng nhất đặt ở Sendai, Niigata, Nagoya, Fukuoka, Kochi, Miyazaki, Saga... là những nơi diện tích trồng lúa lớn. Trong công tác nghiên cứu giống lúa ở các Viện, các nhà khoa học Nhật Bản đã tập trung lai tạo và đưa vào sản xuất các giống lúa vừa có năng suất cao, chất lượng tốt như Koshihikari, Sasanisiki, Koenshu... đặc biệt ở Nhật đã lai tạo được 2 giống lúa có mùi thơm đặc biệt, chất lượng gạo ngon và năng suất cao như giống: Miyazaki1 và Miyazaki2. Cho đến giờ các giống này vẫn giữ được vị trí hàng đầu về 2 chỉ tiêu quan trọng đó là hàm lượng Protein cao tới 13 %, hàm lượng Lysin cũng rất cao [8].