Tiến trình cải tạo nguồn gen cây lúa và sản xuất lúa tại Việt Nam

Tại Việt Nam, lúa gạo là cây trồng chính với tổng diện tích gieo trồng cả nước khoảng 7,36 triệu ha trong đó, diện tích gieo trồng vụ xuân, vụ mùa, vụ hè thu tương ứng: 1,78 triệu ha, 2,14 triệu ha và 2,44 triệu ha.

Tại vùng đồng bằng sông Hồng, tổng diện tích gieo cấy đạt 1,06  triệu ha, trong đó diện tích gieo cấy vụ xuân đạt 0,51 triệu ha, vụ mùa đạt 0,13 triệu ha, và vụ hè thu đạt 0,42  triệu ha. Tại vùng đồng bằng sông Cửu Long tổng diện tích gieo cấy đạt 3,76 triệu ha, trong đó diện tích gieo cấy tương ứng trong vụ xuân, vụ mùa, vụ hè thu đạt: 1,39 triệu ha, 1,77 triệu ha, và 0,60 triệu ha.

Cánh đồng sản xuất hạt lai F1 tại huyện Bát Xát, tỉnh Lào Cai .

Tăng trưởng ngành lúa gạo của Việt Nam được đánh giá có sự tăng trưởng cả về diện tích gieo cấy và năng suất lúa. Từ năm 1975 đến năm 2010, diện tích gieo cấy tăng từ 5,29 triệu ha lên 7,3 triệu ha, trong khi năng suất lúa tăng từ 2,23 tấn/ha lên 5,18 tấn/ha. Năng suất lúa trong vụ xuân tăng từ 2,68 - 5,71 tấn/ha, vụ mùa năng suất tăng từ 2,49 - 3,92 tấn/ha, vụ hè thu tăng từ  1,99 – 3,42 tấn/ha. Năng suất lúa tăng trưởng nhờ hai yếu tố cải tiến nguồn gen và phương thức canh tác, tiến trình này được chia làm 5 giai đoạn như sau:

Giai đoạn thứ nhất (1945 - 1975): Lựa chọn giống mở rộng diện tích: Yêu cầu của chính phủ Việt Nam cần nâng cao tổng sản lượng lúa. Các chính sách tập trung vào chọn lọc các giống tốt, hạt giống chất lượng, mở rộng chuyển đổi diện tích canh tác và khuyến khích sử dụng phân hữu cơ và phân bón hóa học đã thúc đấy tăng trưởng sản lượng lúa trên 10%. Các giống lúa cổ truyền đã được lựa chọn và gieo cấy cho đến nay trong vụ đông xuân như giống Chiêm Chanh, Chiêm 314. Các giống lúa vụ hè thu như: Tám Thơm, Nếp Cái hoa Vàng, bên cạnh đó một số giống lúa phản ứng với thời gian chiếu sáng ngày ngắn nhập khẩu từ Trung Quốc như: giống Bao Thai, Mộc Tuyền đến nay vẫn được sử dụng. Hầu hết các giống lúa có thời gian sinh trưởng dài (240 - 245 ngày trong vụ đông xuân và 155 - 160 ngày trong vụ mùa), chiều cao cây từ 150 - 170 cm, tổng số nhánh đẻ đạt 3 - 4 nhánh/khóm và năng suất đạt 2,5 - 3,0 tấn/ha.

Giai đoan thứ hai (1958-1970): Lai tạo các giống lúa ngắn ngày phục vụ hệ thống luân canh cây trồng như chuyển đổi vụ đông xuân thành vụ xuân để tránh giá rét mùa đông vào thời điểm gieo cấy lúa. Lựa chọn các giống lúa phản ứng chặt với ánh sáng ngày ngắn, nở hoa - chín sớm trong vụ hè thu. Trong giai đoạn này, nhiều tiến bộ kỹ thuật cải tiến canh tác lúa như: mật độ gieo cấy, sử dụng phân hóa học, đặc biệt là hệ thống tưới tiêu. Trong vụ xuân, gieo cấy nhiều giống nhập khẩu từ Trung Quốc có thời gian sinh trưởng ngắn (160 - 170 ngày), chiều cao cây (130 -150 cm), số nhánh đẻ 4 - 5 dảnh/khóm và năng suất (3,0 - 4,0 tấn/ha). Trong vụ mùa, một vài giống lúa mẫm cảm với nhiệt độ như giống Khoa Tinh được gieo cấy và thu hoạch sớm hơn 15 - 20 ngày, nhưng năng suất lúa tăng 15 - 20 % so với giống phản ứng chặt với độ dài chiếu sáng ngày ngắn. Bên cạnh các giống lúa, một vài giống cây trồng mới như ngô, đậu tương, khoai lang mới cũng được giấy thiệu và đưa vào sản xuất.

Giai đoạn thứ ba (1970-1990): Ứng dụng những thành tựu của cuộc cách mạng xanh và thay đổi hệ thống luân canh cây trồng: Các giống lúa cải tiến nhập nội từ Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) có thời gian sinh trưởng ngắn (130-140 ngày trong vụ xuân, 115-120 ngày trong vụ mùa); các giống thấp cây (90-100 cm) có khả năng chống đổ; số nhánh đẻ: 10-12 dảnh/khóm; số gié: 100-120 gié trên bông; khối lượng 1.000 hạt: 20-23 gam; năng suất lúa đạt 6-7 tấn/ha trong vụ xuân và 4,5-5,0 tấn. Kết quả của cuộc cách mạng xanh, hệ thống luân canh cây trồng vụ xuân – vụ mùa – vụ đông đã hình thành và phổ biến ở miền Bắc Việt Nam; vụ đông xuân, vụ mùa và vụ hè thu đã hình thành và mở rộng ở miền Nam. Bên cạnh các giống lúa, các giống ngô, đậu tương, khoai tây, khoai lang, cũng được chọn lọc và đưa vào và phù hợp với các hệ thống luân canh cây trồng.

Giai đoạn thứ tư (1992-2004): Nhập nội và mở rộng sản xuất lúa lai F1: Các tổ hợp lúa lai ba dòng sử dụng dòng bất dục đực nhân tế bào chất nhập khẩu từ Trung Quốc, sau đó các nhà khoa học Việt Nam đã phát triển được các tổ hợp lai hai dòng sử dụng dòng bất dục đực nhân tế bào chất phụ thuộc vào nhiệt độ để sản xuất hạt giống lúa lai F1. Nhiều tổ hợp lai đã được khảo nghiệm và công nhận quốc gia như Việt Lai 20, Việt Lai 24, TH3-3, TH3-5… Gần đây, diện tích gieo cấy lúa lai F1 chiếm khoảng 10% tổng diện tích gieo cấy lúa cả nước (khoảng 0,7 triệu ha) và năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần khoảng 20-30 %, hầu hết các giống lúa lai có số hạt trên bông cao hơn lúa thuần (150-200 hạt/bông) và khối lượng 1.000 hạt đạt (25-27 gam). Bên cạnh đó các giống ngô lai cũng được gieo trồng chiếm 80% tổng diện tích (khoảng 1 triệu ha).

Giai đoạn thứ năm (từ năm 2000 đến nay): Ứng dụng kỹ thuật MAS (Ứng dụng sự hỗ trợ của Marker phân tử trong chọn tạo giống lúa) với các chỉ thị phân tử (markers) DNA (gồm: RAPD, SST, RFLP), để cải tạo nguồn gen cây trồng. Đối với cây lúa, đã đạt được nhiều tiến bộ trong chọn tạo các giống lúa kháng sâu (rầy nâu), kháng bệnh (bạc lá, đạo ôn) các giống chống chịu (muối mặn, chịu úng, chịu hạn). Ví dụ, Dự án SATREP về Phát triển nguồn gen cây trồng cho vùng Trung du và Miền Núi phía Bắc Việt Nam (DCGV) đã được triển khai thực hiện từ năm 2010 đến năm 2015 thông qua sự hợp tác giữa Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội với Trường Đại học Tổng hợp Kyushu và Đại học tổng hợp Nagoya, Nhật Bản. Mục tiêu của dự án nhằm tăng cường hệ thống chọn tạo giống lúa sử dụng hệ thống nguồn gen có khả năng thích ứng rộng và các tính trạng sinh lý, sinh thái tốt để phát triển các dòng triển vọng thích hợp với điều kiện tự nhiên, và kinh tế xã hội của vùng miền Núi và Trung du phía Bắc Việt Nam. Đầu tiên, chúng tôi đã xác định được các gen liên quan đến tính trạng như: Năng suất cao (GNl, WFP1) kháng bạc lá (Xa5, Xa7, Xa21) và các giống kháng rầy nâu (Bph3, Bph25, Bp26), tiếp đó tích hợp các gen này trong giống lúa phổ biến như IR24, Khang Dân 18. Sau quá trình lai ngược và đánh giá nhanh tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, các dòng này sẽ được chọn lọc nhờ ứng dụng kỹ thuật hỗ trợ của makers trong phép lai ngược để đánh giá kiểu gen (MAB) bước tiếp theo sẽ đánh giá kiểu hình. Các dòng được lựa chọn này sẽ được đánh giá các đặc điểm sinh lý và khảo nghiệm thích nghi với các vùng sinh thái. Cuối cùng các dòng cải tiến cùng với quy trình kỹ thuật canh tác sẽ được chuyển giao cho nông dân trong sản xuất.

Bởi vậy, cần đẩy mạnh nghiên cứu khả năng sử dụng chỉ thị Marker phân tử DNA trong chọn tạo giống và cải tiến các đặc tính sinh lý, điều này sẽ giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống và giới thiệu giống lúa mới vào sản xuất tại Việt Nam.

Theo TTKNQG