Gen chịu hạn

Gen chIu hẠn: NiỀm hy vỌng mỚi cho ngưỜi nghèo

Trong một nước nông nghiệp, người nông dân canh tác nhờ vào nước trời thường nghèo hơn nông dân trồng trọt có tưới tiêu, vì họ thiếu hệ thống thủy lợi để bảo đảm nguồn nước cho phát triển hoa màu đến khi thu hoạch. Cuộc Cách Mạng Xanh xảy ra trên thế giới trong thập niên 1970-1990, nhưng chưa xuất hiện ở nhiều nước châu Phi và một số quốc gia khác vì nền nông nghiệp của họ thiếu phát triển hệ thống dẫn thoát thủy. Vào đầu thập niên 1980, nạn đói lớn đã xảy ra trong lục địa này vì hạn hán kéo dài. Ở Việt Nam, nông dân ở cao nguyên, miền núi và một số nơi ở đồng bằng trồng bắp, đậu và màu khác chỉ nhờ vào nước trời mỗi năm. Hơn 40% diện tích trồng lúa chưa có hệ thống tưới tiêu hoặc hệ thống đẫn thủy bị thoái hóa, kém hiệu năng, nông dân còn gặp nhiều rủi ro khi gặp hạn. Trong những năm gần đây, nhiều vùng của nước ta thường xảy ra nhiều hạn hán, gây thiệt hại cho hoa màu không ít và thiếu nguồn nước cho thủy điện.

Trong khi đó, khâu nghiên cứu chống hạn của các màu, đặc biệt cây lúa và bắp chưa gặt hái thành quả đáng kể trên thế giới. Trong những thập niên qua, nhiều nỗ lực được thực hiện trong ngành lai tạo giống truyền thống để tìm giải pháp cho hạn hán; nhưng không có kết quả như ý muốn. Do đó, các nhà sản xuất chỉ trông cậy vào đầu tư phát triển hệ thống thủy lợi để có thu hoạch tốt. Nhiều chuyên gia tin tưởng rằng công nghệ sinh học có thể giúp tạo ra những bước tiến đột phá trong lãnh vực này. Năm 2002, bản đồ genôm của cây lúa được hoàn tất, đã tao nên niềm hứng khởi trong các giới khoa học và nhiều hy vọng cho các vấn đề kỹ thuật còn nan giải, như hạn hán, lũ lụt, phèn mặn…

Để giải quyết các vấn đề khó khăn nêu trên, các chuyên gia đã cố gắng phát triển nhiều sách lược sinh lý và sinh hóa để tác động các gen liên hệ và tổng hợp các chất protein hoạt động sinh ra. Các chất protein tổng hợp này bị kiểm soát bởi các yếu tố hóa học đặc biệt, được đặt tên như NAM, ATAF và CUC (NAC). Các chuyên gia Trung Quốc ở viện khảo cứu Vũ Hán đã tìm thấy các yếu tố hóa học đó đóng vai trò quan trọng trong chống chịu hạn hán và nước mặn. Trong thí nghiệm của họ, các cây lúa biến đổi gen phát triển vượt bực các NAM, ATAF và CUC (NAC) có thể chịu đựng hạn cao hơn và kết hạt nhiều hơn cây lúa bình thường từ 22-35%, trong điều kiện thí nghiệm thiếu nước trầm trọng ở thời kỳ tăng trưởng và thành lập hạt của cây lúa. Trong cả hai trường hợp, mức quang hợp của hai cây lúa đều giống nhau. Kỹ thuật này cho thấy nhiều hứa hẹn trong công cuộc khảo cứu cải tiến các giống lúa chống chịu hạn và nước mặn trong tương lai.

Ở nước Mỹ, thủy lợi là vấn đề quan tâm số 1 của nông dân hiện nay, trước cả sâu bệnh và cỏ dại, vì giá năng lượng tăng gia một cách kinh khủng trong vòng 4-5 năm qua. Nông dân phải chi tiêu đến 230 mỹ kim để tưới một hecta bắp. Do đó, nước Mỹ đã tăng tốc đầu tư cho các nghiên cứu về chống chịu hạn của các màu chính. Sau nhiều thập niên theo đuổi, ba công ty hạt giống lớn thế giới - Monsanto, Pioneer Hi-Bred International Inc. và Syngenta - đang ở giai đoạn cuối trong việc tạo ra các giống bắp lai chịu đựng hạn. Vì vấn đề bản quyền, các công ty này không tiết lộ chi tiết về các kỹ thuật tạo giống chịu hạn của họ trước công luận.

Công ty Monsanto/DeKalb cho biết họ đã tạo giống bắp lai chịu hạn rất cao, lá không cuốn lại khi bị thiếu nước mà vẫn giữ diện tích lá như củ dưới ánh sáng, nghĩa là hiện tượng quang hợp không thay đổi.

Công ty DuPont/Pioneer tìm thấy bản chất chịu hạn của cây bắp là do nhiều gen tác động trong cây, cũng giống như năng suất bắp vậy. Với phương pháp đánh dấu gen và kỹ thuật thay đổi gen tốc độ cao, công ty này đã đạt tiến bộ dài trong lãnh vực chống hạn. Họ cũng cho biết đã tìm ra được giống bắp lai chịu đựng được thiếu nước lâu dài mà không ảnh hưởng nhiều đến năng suất.

Công ty Syngenta/Greenleaf Genetics đang nghiên cứu cơ chế chuyển đổi trong cây bắp khi thiếu nước tưới. Họ đang nghiên cứu gen hóa học làm nhiệm vụ “đóng-mở”. Khi gặp hạn, gen này ra lệnh cho cây bắp chuyển đổi năng lượng và chất dinh dưỡng từ hạt bắp trở lại lá và thân. Có lẽ, họ sẽ dùng các loại bắp lai có nhiều trái (thay vì 1 hoặc 2 trái hiện nay) để không làm hại sinh sản của cây bắp do thiếu nước, vì cây bắp đó có thể tạo ra trái sau thời kỳ này.

Các công ty hạt giống trên hy vọng sẽ phổ biến các giống bắp chịu đựng hạn hán trong tương lai gần sau khi thử nghiệm an toàn. Trong nhiều năm qua, các giới khoa học gia tin tưởng rằng công nghệ sinh học sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong thiên niên kỷ mới. Ủy Ban Cố Vấn về Công Nghệ Sinh Học và Nông Nghiệp Thế Kỷ 21 của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ đã đánh giá rất cao tầm quan trọng của ngành công nghệ sinh học. Theo Ủy Ban này, trong 10 năm tới, một số sản phẩm sau đây có thể sẵn sàng để cung cấp cho thị trường thế giới, giúp giải quyết nạn đói kém triền miên ở nhiều nước đang phát triển:

Giống cây biến đổi di truyền cải thiện chất dinh dưỡng cho con người như đậu nành có nhiều chất dầu Omega-3 fatty acids (làm thấp hàm lượng triglyceride, cholesterol trong máu), gạo vàng (cung cấp vitamin A và chất sắt cho con người) …
Các màu biến đổi gen chịu hạn và những khó khăn khác như nước mặn.
Màu biến đổi gen kháng sâu và bệnh (Bt lúa, Bt lúa mì…).
Màu biến đổi gen tạo ra thuốc chủng ngừa và kháng sinh.
Màu biến đổi gen cho sử dụng công nghiệp (cải thiện biến chế làm tăng hàm lượng tinh bột của các loại khoai sắn, sản xuất các loại enzym, sản xuất năng lượng sinh học…).
Nhiều gen được đưa vào cùng một màu để chống kháng sâu bệnh hữu hiệu hơn.
Sản phẩm dùng để cải thiện thức ăn gia súc (nhiều chất dinh dưỡng hơn, tăng tỉ trọng dinh dưỡng, sử dụng chất dinh dưỡng có hiệu quả hơn…).
Thú vật biến đổi gen dùng cho thực phẩm hoặc sản xuất thuốc tây hay sản phẩm công nghiệp (cá salmon tăng trưởng nhanh, dê sản xuất chất serum cho người trong sữa dê, heo sản xuất emzym phytase trong nước bọt để cải tiến sử dụng dinh dưỡng của heo…)

Tuy nhiên, các giống biến đổi di truyền này cần phải được thử nghiệm về an toàn cho giới tiêu thụ, an toàn cho môi trường và không ảnh hưởng tiêu cực đến ngành cung cấp thực phẩm. Gần đây, Nhựt Bổn tìm thấy hạt gạo dài nhập khẩu từ Mỹ có chứa gen biến đổi di truyền (từ cây lúa kháng thuốc diệt cỏ), đã gây khó khăn hơn cho thương mại giữa hai nước này.

Trần Văn Đạt

4-9-2006

Tài Liệu Tham Khảo:

1. ISAAA. 2006. Advances in pinpointing plant genes for drought-tolerance. in AgBioView from

2. ISAAA. 2006. USDA issues report on the future of agricultural biotechnology. in AgBioView, September 4, 2006.

3. ISAAA. 2006. NAC over expression makes rice drought, stress tolerant. in AgBioView from