Đã có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của stress do nhiệt độ cao trên cây lúa được thực hiện. Ảnh hưởng của stress do nhiệt độ cao được thấy rõ nhất ở giai đoạn lúa ra hoa khi nhiệt độ môi trường trên 35oC.Tỉ lệ thụ tinh của hoa lúa giảm theo sự gia tăng nhiệt độ. Sự ra hoa, thụ phấn, và sự phát triển ống phấn sẽ bị kìm hãm dẫn
đến việc gây ảnh hưởng đến khả năng phát triển của hạt (Morita và ctv, 2005; Peng và ctv, 2004; Zhu và ctv, 2005). Nếu nhiệt độ môi trường liên tục cao hơn 35oC trong 5 ngày sẽ dẫn đến bất thụ ở hoa và không có hạt. Ngược lại, stress do nhiệt độ cao xảy ra ở giai đoạn vào chắc (grain filling period) sẽ dẫn đến thiệt hại về mặt kinh tế qua giảm sản sản lượng và chất lượng hạt (Zhu và ctv, 2005).
Maestri và ctv (2002) cho rằng phải kết hợp tuyển chọn các giống lúa có mức độ chịu nóng khác nhau, phân tích vùng giả định nhằm xác định các QTL (quantitative trait loci) chịu stress do nhiệt độ cao, tiến tới xác định gen ứng cử viên và chỉ thị liên kết với các gen như vậy, nhằm mục đích giúp cho nhà chọn giống chọn, tạo ra giống mới bằng chỉ thị phân tử.
Theo nghiên cứu của Foolad (2005), việc kiểm soát stress do nhiệt độ cao được điều khiển bởi nhiều gen. Các gen này thể hiện rất chuyên biệt ở từng giai đoạn sinh truởng và phát triển, trong từng cơ quan của cây lúa, tại những thời điểm nhiệt độ tăng cao. Tác giả cho rằng việc sử dụng MAS (marker-assissted selection) sẽ hỗ trợ việc chọn giống để tìm ra giống lúa có khả năng chịu nhiệt cao một cách hiệu quả, khắc phục được những khó khăn mà chọn giống truyền thống đang gặp phải.
Zhu và ctv (2005) đã tiến hành nghiên cứu ở giai đoạn vào chắc trên cây lúa với quần thể BIL (backcross inbred lines) từ tổ hợp lai Nipponbare / Kasalth. Chỉ số
nhạy nhiệt trọng lượng hạt (the grain weight heat susceptibility index) được dùng để đánh giá tính chịu nhiệt của lúa. Kết quả cho thấy có 3 QTL nằm trên nhiễm sắc thể số 1, 4, 7 kiểm soát tính trạng chống, chịu stress do nhiệt độ cao. Chuyên biệt hơn, QTL định vị tại quãng giữa hai marker C1100-R1783 trên nhiễm sắc thể số 4 cho thấy: không bị sự tác động của môi truờng (QTL x enviroment interaction) và không có tương tác không alen (epistatic effect). Điều đó chứng tỏ QTL này biểu hiện được tính ổn định trong các môi truờng khác nhau và nền tảng di truyền khác
nhau (genetic background). Thực hiện fine mapping trong quãng giữa hai marker này để xác định những chỉ thị phân tử mới giúp chọn giống lúa chống, chịu stress do nhiệt độ cao, ở giai đoạn vào chắc.
Zhang và ctv (2009) tiến hành nghiên cứu để đánh giá tác động di truyền của các QTL tham gia vào tính chịu nóng ở giai đoạn trổ bông của lúa. Quần thể gồm 279 cá thể F2 từ tổ hợp lai giữa giống chịu nhiệt 996 và giống nhạy cảm nhiệt 4628 được phân tích đánh giá về sự khác biệt tỉ lệ tạo hạt dưới điều kiện tối ưu và điều kiện nhiệt độ cao. Kết quả sự khác biệt thể hiện sự phân bố bình thường, thể hiện tính trạng được điều khiển bởi đa gen. Để xác định QTL tác động chính đến tính chịu nóng, phân tích QTL được tiến hành khảo sát với 200 cặp chỉ thị phân tử SSR, cho thấy các chỉ thị phân tử SSR (simple sequence reapeat) như RM3735 trên nhiễm sắc thể số 4 và RM3586 trên nhiễm sắc thể số 3 tương tác chặt chẽ với tính trạng chịu stress do nhiệt độ cao. Kết luận chỉ ra thêm rằng 2 chỉ thị phân tử trên có
thể sử dụng trong phương pháp MAS để lựa chọn giống lúa có kiểu hình có khả năng chịu nhiệt độ cao của môi truờng. Tác giả khuyến cáo sử dụng RM3735 trên nhiễm sắc thể số 4 được sử dụng để chọn dòng lúa chịu nóng trong chương trình cải tiến giống lúa.
Xiao và ctv (2011) đã xác định hai QTL liên quan đến tính chịu nhiệt sử dụng quần thể cận giao tái tổ hợp (RILs) được tạo ra từ lai giữa dòng lúa chịu nhiệt độ cao 996 và dòng nhạy nhiệt 4628. Độ thụ phấn được dùng như chỉ thị cho tính
chịu nhiệt độ cao cho những dòng đại diện ở giai đoạn trổ bông trong thí nghiệm.
Hai QTL tác động tới khả năng thụ phấn của bông được phát hiện nằm trong khoảng giữa hai marker RM5678 và RM471 trên NST số 4, và giữa 2 marker RM190 và RM225 trên NST số 6. Bằng sử dụng phân tích CIM, qPF4 là QTL định vị trên NST số 4 giải thích cho 15,1% sự biến thiên kiểu hình tổng số bông thụ phấn và tăng độ thụ phấn của bông của thực vật chịu nhiệt lên 7,15%. Trong khi đó qPF6 là 5,25%. Tác động cộng hợp tích cực của 2 QTL được phát sinh từ 996 alen. Hai QTL chính này hữu ích cho fine mapping và dòng hóa những gen này phục vụ cho chọn giống nhờ marker phân tử những giống thực vật chịu nhiệt.
Ko và ctv (2007) phân lập gen chịu nóng (thermo-tolerance gens: TTOs)
trong hạt ngô, rồi tiến hành dòng hóa thành TTO6 (cDNA). Nó mã hóa một protein có kích thước phân tử 11-kDa, có chuỗi trình tự amino acid tương đồng 69% với
protein của gen GASA4 trong cây mô hình Arabidopsis. Các tác giả tiến hành kiểm tra xa hơn về tính chịu nóng ở Arabidopsis, họ tiến hành mô tả chức năng của gen
GASA4 và nhận thấy nhiệt độ cao cảm ứng biểu hiện GASA4. Do đó, nhóm tác giả
lập kế hoạch chuyển gen này vào cây lúa để cải tiến tính chịu nóng.
Heat shock protein (HSPs) được thực vật sản xuất ra để đáp ứng không chỉ các stress ngắn mà còn rất cần thiết cho sự thích nghi với sự thay đổi khí hậu. Xem xét tính quan trọng của HSP cho tính chịu nóng, Katiyar-Agarwal và ctv (2003) đã phát triển một loại lúa chuyển gen HSP01 từ Arabidopsis thaliana cDNA vào giống
lúa indica Pusa Basmati 1. Kết quả là giống lúa chuyển gen này phát triển bình thường và phục hồi tốt sau stress nhiệt so với giống đối chứng.
Tương tự, sự biểu hiện quá mức của gen OsHSF7 của lúa trong A.thaliana
được báo cáo là làm tăng khả năng chịu nhiệt thể hiện ở tăng tỷ lệ cây sống sót sau xử lý qua 42oC trong 16h từ 22% lên 52% (Liu và ctv, 2009).
Wu và ctv (2009) thành công trong thực hiện chuyển gen OsWRKY11 gắn
với promoter HSP101 vào cây lúa Sasanishiki, gen này là một trong những gen được cảm ứng bởi cả stress nhiệt và stress khô hạn ở giai đoạn mạ của lúa. Sau khi tiền xử lý với nhiệt, dòng chuyển gen biểu hiện khả năng chịu nhiệt và khô hạn đáng kể thể hiện chậm héo rũ lá và giảm suy yếu ở những phần xanh của cây và chậm mất nước ở lá. Như vậy gen OsWRKY11 đóng vai trò quan trọng trong chịu nóng và khô hạn.
Yokotani và ctv (2008) cũng thành công trong việc chuyển gen OsHsfA2e
của cây mô hình Arabidopsis vào cây lúa; thể hiện được gen ở mức độ RNA trong điều kiện bị stress do nhiệt độ cao.
Với mục đích xác định ảnh hưởng của thời gian trong ngày ở thời kỳ trổ bông liên quan đến nhiệt độ cao và tương tác giữa thời gian tiếp xúc nhiệt độ cao lên độ thụ phấn của bông, Jagadish và ctv (2007) thực hiện nghiên cứu trên 2 giống IR64 và Azucena ở 29,6oC; 33,7oC và 36,2oC. Lúa được trồng ở 30o/24oC (ngày/đêm) trong nhà kính rồi được chuyển qua các luống trồng để xử lý nhiệt độ.
Các bông được đánh dấu để đánh giá sự liên quan giữa độ thụ phấn của bông với
thời gian xử lý ở các nhiệt độ khác nhau và thời gian xử lý. Kết quả, ở IR64, nhiệt độ cao tăng số bông nở trong khi đó ở Azucena lại bị giảm bớt. Ở cả 2 kiểu gen, xử lý ít hơn 1h ở nhiệt độ từ 33,7 oC trở lên ở giai đoạn trổ bông gây ra bất thụ. Ở IR64
không có sự tương tác giữa nhiệt độ và thời gian, cứ mỗi độ C tăng trên 29,6oC thì độ thụ phấn của bông giảm 7%.Trong khi đó đối với Azucena độ thụ phấn của bông giảm 2,4% cứ mỗi độ C tăng trên ngưỡng 33oC.
Trong nước
Theo kết quả báo cáo chính thức đợt tổng điều tra dân số và nhà ở năm 2009 của Tổng cục dân số và kế hoạch hóa gia đình, sau 10 năm (1999-2009), số dân nước ta tăng thêm 9,523 triệu người, như vậy trung bình mỗi năm tăng thêm 952 nghìn người. Do vậy, vấn đề đảm bảo an ninh lương thực trở nên hết sức khó khăn.
Trong khi đó, biến đổi khí hậu diễn biến xấu, nhiệt độ trái đất ngày càng tăng, kèm theo đó là khô hạn làm giảm sản lượng lương thực. Chính vì vậy, nhu cầu tạo ra các giống cây trồng năng suất cao, chịu nóng, chịu hạn, đáp ứng các diễn biến bất lợi của thời tiết trở nên vô cùng quan trọng.
Các nhà khoa học của Viện Công Nghệ Sinh Học Việt Nam đã tạo ra dòng lúa chịu nóng và khô từ các tế bào phôi giống lúa CR203, rồi dùng phương pháp nuôi cấy tế bào, nhân dòng lúa này tạo giống lúa mới được công nhận cấp
quốc gia “DR2”, có năng suất và độ thuần cao, chịu hạn và nhiệt độ cao. Giống lúa này đã được ứng dụng trong một số chương trình lai tạo ở các tỉnh miền Bắc và miền Trung. Tuy nhiên, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến tính trạng chống, chịu stress do nhiệt độ cao, đáp ứng với điều kiện thay đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng cho sản xuất lúa.
GS.TS Bùi Chí Bửu và các cộng sự năm 2013 đã tiến hành nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền các giống lúa mang gen chống, chịu nóng. Theo kết quả nghiên cứu, bốn nhóm di truyền chính được phân lập, vật liệu trong nhóm được sử dụng cho công tác lai tạo quần thể hồi giao và cận giao tái tổ hợp; N22 là giống cho gen chịu nóng đáng tin cậy. Nguồn gen qtlHT của N22 tập trung ở vùng giả định
thuộc nhiễm sắc thể 3 và 4. Các giống lúa bản địa như Móng chim rơi, Tài nguyên là các giống chịu nóng cấp 1, tỷ lệ lép 8,3-8,8%. Giống lúa nhập nội như N22 và Dular của IRRI Gene Bank; giống Gayabeyo, Hanareumbyeo và Jinmibyeo của Hàn Quốc, giống Nipponbare của Nhật được đề nghị làm vật liệu cung cấp gen kháng.
Giống cao sản triển vọng: OM8108, OM6707, TLH3 có năng suất cao nhất, thích nghi nóng tốt nhất qua 2 năm khảo nghiệm tại 7 điểm, cần được chú ý.