Những thiệt hại do môi trường bao gồm các yếu tố đất đai, nước, nhiệt độ (nóng hoặc lạnh) ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng. Trên thế giới, các nhà khoa học đã sử dụng thuật ngữ “abiotic stress” để khái quát tất cả những stress do yếu tố không phải sinh học gây ra.
Phần lớn cơ chế chống chịu về sinh lý học của những thiệt hại như vậy đối với cây trồng đang được tập trung nghiên cứu với sự phối hợp giữa các nhà sinh lý, sinh hóa, di truyền, chọn giống. Nhưng đây là lĩnh vực rất khó, một số cơ chế chống chịu vẫn chưa được biết rõ, mặc dù người ta đã phân tích sự kiện ở mức độ sinh học phân tử. Việc cải tiến giống có năng suất cao kết hợp với khả năng chống chịu stress như vậy vẫn đang diễn biến rất chậm, vì những kiến thức cơ bản về di truyền và sinh lý thực vật còn hạn chế, kỹ thuật thanh lọc rất phức tạp và tốn kém.
Quyển sách này chủ yếu tập trung các vấn đề chính trên cây lúa, bao gồm: tính chống chịu khô hạn, tính chống chịu mặn, tính chống chịu ngập hoàn toàn, tính chống chịu độ độc nhôm, tính chống chịu thiếu lân, tính chống chịu độc sắt và tính chống chịu lạnh. Các phương pháp nghiên cứu di truyền được giới thiệu trong chương đầu tiên bao gồm những thành tựu về genomics, chức năng genome học, ứng dụng microarray, bản đồ đồng dạng trên cơ sở hiện tượng “synteny” của Tiến sĩ Gale (Rockefeller Fondation), và đặc biệt là phân tích QTL đối với những tính trạng di truyền số lượng, với các phần mềm rất có ích cho nhiều mục tiêu giải thích khác nhau.
Sự khan hiếm về nguồn nước tưới cho nông nghiệp hiện nay và trong tương lai là vấn đề ngày càng trở nên nghiêm trọng có tính chất toàn cầu. Do đó, các dự án nghiên cứu về cây trồng chống chịu khô hạn đang là hướng ưu tiêu đầu tư của các dự án quốc tế và quốc gia. Giống lúa chống chịu khô hạn phải được nghiên cứu trên cơ sở hiểu biết rõ ràng về cơ chế chống chịu và khả năng di truyền của giống, trước nguy cơ khủng hoảng thiếu nước trong tương lai gần. Cơ chế tránh né, cơ chế thoát và cơ chế chống chịu được đề cập một cách hệ thống trên cơ sở di truyền số lượng với những QTL có tính chất giả định về gen điều khiển hiện tượng chống chịu rất phức tạp này. Bên cạnh đó, ảnh hưởng của môi trường tác động vào tính trạng di truyền số lượng như vậy cũng cần được giải thích.
Cơ chế điều tiết áp suất thẩm thấu và qúa trình nhận tín hiệu của stress do khô hạn, mặn, và lạnh tương đối giống nhau về nguyên tắc chung. Người ta đặt ra một câu hỏi: tín hiệu ấy được sự cảm nhận của di truyền như thế nào để điều chỉnh gen mục tiêu đáp ứng với khả năng chống chịu của cây trong từng hoàn cảnh khác nhau như vậy? Đó là một hiện tượng khá thú vị trong thiên nhiên, khi chúng ta nghiên cứu sự điều tiết rất tinh vi của gen (gene regulation).
Di truyền tính chống chịu mặn đã được Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) tiến hành nghiên cứu từ di truyền cơ bản đến ứng dụng chọn tạo ra một vài giống đang phát triển trong sản xuất. Nhưng tương tác giữa kiểu gen x môi trường vẫn còn là một thử thách rất lớn, và ngưỡng chống chịu phải được xác định rõ (EC khoảng 4-6 dS/m). Tập thể tác giả rất cám ơn sự hướng dẫn của TS Ning Huang (IRRI) về phân tích genome, sự cộng tác của TS Yanagihara (JIRCAS), TS Zhikang Li (IRRI) cung cấp vật liệu và phương tiện, TS Kenneth McNally (IRRI) trong phân tích mô hình toán để giải thích kết qủa.
Di truyền tính chống chịu ngập hoàn toàn được thực hiện với số năm tham gia nghiên cứu lâu nhất của tập thể tác giả. Chúng tôi cám ơn anh bạn người Thái Lan Sripongpankul đã cho phép sử dụng số liệu trong luận án Tiến sĩ để minh họa thêm trong tư liệu này, đặc biệt TS Senadhira, TS Derk HilleRisLamber (IRRI), TS Võ tòng Xuân, TS Nguyễn văn Luật đã hướng dẫn chúng tôi trong những năm đầu tiên tham gia nghiên cứu, TS Puckridge đại diện của IRRI tại Thái Lan đã tạo điều kiện cho chúng tôi được khảo sát rất nhiều vùng lúa nước sâu ở Châu Á và tiếp cận các nhà khoa học chuyên ngành về lĩnh vực này. Chúng tôi xin cám ơn TS Mackill (IRRI) với những thảo luận rất lý thú về khả năng chọn tạo giống chống chịu.
Di truyền tính chống chịu độ độc nhôm được thực hiện với sự cộng tác của tập thể các nhà khoa học TS Brar (IRRI), TS Henry Nguyễn (ĐH Texas Tech), cùng các đồng nghiệp chúng tôi tại Viện Lúa ĐBSCL, nhằm khai thác nguồn gen mục tiêu từ giống lúa hoang Oryza rufipogon ở Đồng Tháp Mười. Anh Nguyễn duy Bảy đã nổ lực hoàn thành luận án Tiến sĩ với công trình này, làm cơ sở khoa học cho các đồng nghiệp ở Ô Môn phát triển thành công giống lúa AS996 (giống quốc gia) chống chịu phèn và năng suất cao ở ĐBSCL. Chúng tôi cám ơn TS HilleRisLamber, TS Akita, TS Chang (IRRI) đã tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện thanh lọc nhôm tập đoàn giống lúa bản địa của Việt Nam trong năm 1985, TS Vaughan Duncan (JIRCAS) trong qúa trình thu thập lúa hoang với chúng tôi ở ĐBSCL để xác định vật liệu cho gen mục tiêu. Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với TS John O’Toole đã giúp đỡ về kinh phí và chương trình đào tạo thông qua dự án công nghệ sinh học của Rockefeller Foundation.
Trong đất phèn, ngoài độ độc nhôm và sắt, ảnh hưởng thiếu lân cũng là vấn đề rất lớn cho cây lúa. Chúng tôi đã thực hiện công trình nghiên cứu này trên cơ sở một thí nghiệm dài hạn của Bộ Môn Canh tác thuộc Viện Lúa ĐBSCL. Khả năng đẻ nhánh có thể được xem là một tiêu chuẩn chọn lọc rất có giá trị, do đa gen điều khiển trong điều kiện thiếu lân, trong đó hoạt động của gen không cộng tính và gen cộng tính đều có ảnh hưởng quan trọng như nhau. Chúng tôi rất cám ơn TS JJ Ni (Trung Quốc) đã cho phép chúng tôi sử dụng tư liệu của anh trong thuyết minh cơ sở di truyền của tính chống chịu và những thảo luận bổ ích trong thời gian cùng nhau làm việc tại IRRI. Tính chống chịu độ độc sắt rất ít được công bố và việc đánh giá kiểu hình có thể được xem như khó khăn nhất trong các tính trạng liệt kê, vì Fe++ chuyển đổi sang Fe+++ rất dễ dàng, làm sai lệch kết qủa quan sát. Nhiễm sắc thể số 1 được xem như nhiễm sắc thể chứa nhiều gen ứng cử viên cho tính trạng liên quan đến hiện tượng chống chịu.
Tính chống chịu lạnh có rất nhiều kết qủa ở nước ngoài được công bố được tổng hợp trên cơ sở di truyền và chọn giống, chưa có công trình cụ thể từ Viện Lúa ĐBSCL.
Chúng tôi hi vọng quyển sách này sẽ cung cấp những tư liệu cần thiết cho sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà nghiên cứu quan tâm đến những lĩnh vực chống chịu bất lợi do môi trường, những cán bộ nông nghiệp đang phục vụ trong lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng.
Kính mong bạn đọc thông cảm những thiếu sót trong qúa trình biên soạn, in ấn và đóng góp ý kiến cho tác giả.
Viện trưởng Bùi Chí Bửu (chủ biên), Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long.
[EBOOK] CƠ SỞ DI TRUYỀN TÍNH CHỐNG CHỊU ĐỐI VỚI THIỆT HẠI DO MÔI TRƯỜNG ĐỐI CỦA CÂY LÚA, BÙI CHÍ BỬU VÀ NGUYỄN THỊ LANG, NXB NÔNG NGHIỆP
Quý bạn đọc có thể tải ebook trên về tại đây:
PART 1 | PART 2.
Từ khoá: ebook, giáo trình, cây lúa, abiotic stress, sức chống chịu, cơ sở di truyền sức chống chịu, di truyền sức chống chịu của cây lúa, tính chống chịu khô hạn, tính chống chịu mặn, tính chống chịu ngập hoàn toàn, tính chống chịu độ độc nhôm, tính chống chịu thiếu lân, tính chống chịu độc sắt, tính chống chịu lạnh, genomics, synteny, di truyền, tính trang, di truyền số lượng
