Nhà khoa học Mỹ tạo giống lúa chịu ngập được 2 tuần

GS Pamela C. Ronald vừa nhận giải đặc biệt của VinFuture 2022 cho nghiên cứu phân lập gene lúa đặc hiệu để tạo ra các giống lúa năng suất cao, chịu được ngập úng.

Trong lễ vinh danh tối 20/12 tại Hà Nội, GS Pamela C. Ronald (61 tuổi) bày tỏ sự xúc động khi hội đồng giải thưởng Khoa học công nghệ toàn cầu - VinFuture xướng tên bà ở hạng mục "giải đặc biệt dành cho nhà khoa học nữ", trị giá 500.000 USD.

Công trình của GS Pamela C. Ronald tiên phong nghiên cứu phân lập gene lúa (Sub1A) để phát triển các giống lúa năng suất cao, chịu ngập vượt trội. Đây là một phát hiện đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu giống lúa. Giống lúa này phù hợp với điều kiện trồng trọt ở Lào, Bangladesh, Ấn Độ và có thể được áp dụng thêm ở quốc gia khác. Tại Việt Nam, người dân nhiều địa phương đang trồng giống lúa Khang Dân được lai tạo từ Sub1 như Hải Dương và một số tỉnh trung du miền Trung.

GS Pamela C. Ronald (trái) trong đêm vinh danh 20/12 tại Hà Nội. (Ảnh: Giang Huy)

Ronald đã sử dụng những khám phá cơ bản về gene lúa Sub1 liên quan tới việc điều hòa phản ứng miễn dịch ở lúa trong tình trạng ngập nước và đã giúp tạo ra các giống lúa biến đổi gene có tính chịu ngập vượt trội ở đem lại lợi ích khổng lồ cho toàn thế giới.

Bà kể năm 1996, David Mackill, Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) phát hiện gene chịu lụt tới 2 tuần trong một giống lúa Ấn Độ, nhưng năng suất thấp. Chứng minh tầm quan trọng của locus Sub1 cho tính chịu ngập hoàn toàn, ông Mackill gửi thông tin này cho bà Ronald. "Hai đồng nghiệp của tôi cố gắng cô lập gene này, nhằm đưa vào các giống cây lúa hiện tại. Sau cùng chúng tôi thành công", bà nói.

GS Ronald thành công sao chép chính xác vùng gene Sub1 mã hóa cho 3 nhân tố điều hòa phiên mã các yếu tố quan trọng trong phản ứng miễn dịch thực vật với stress (các điều kiện khắc nghiệt), ethylene-responsive factor (ERF). Bà cũng chứng minh một trong 3 nhân tố này là Sub1A (Submergenece Tolerance Regulator) tăng đột biến khi phản ứng với việc ngập úng và giúp tạo được cây trồng biến đổi gene có khả năng chịu ngập kéo dài. Khám phá quan trọng này giúp tạo ra các giống lúa chịu ngập năng suất cao.

Trên tạp chí Rice, bà và Mackill công bố các siêu giống lúa "Sub1" mới cung cấp khả năng chịu ngập hiệu quả mà không ảnh hưởng tiêu cực rõ ràng đến sự phát triển, năng suất hoặc chất lượng hạt gạo.

Các giống lúa mới của Ronald với tính chống ngập đã mang lại giải pháp lâu dài và có hệ thống cho các vấn đề dinh dưỡng xảy ra ở nhiều quốc gia. Ước tính có khoảng 4 triệu tấn gạo thất thoát hàng năm do lũ lụt, số gạo đó đủ để nuôi sống 30 triệu người. Việc phát triển các giống cây trồng và đặc biệt là các giống lúa có thể chịu được áp lực môi trường cùng với biến đổi khí hậu sẽ có lợi cho nông dân và người tiêu dùng.

"Các nhà lai tạo ở IRRI và ở Việt Nam đã đưa tính trạng này vào nhiều giống khác nhau, có lẽ khoảng 10 thậm chí lên tới 12ha và diện tích trồng hàng năm đều tăng", bà Ronald chia sẻ tại cuộc gặp gỡ với báo chí Việt Nam hôm 14/12.

"Cây trồng có thể giao tiếp với nhau"

Hơn 35 năm làm nghiên cứu, Ronald trở thành một người ủng hộ mạnh mẽ cho khoa học và nông nghiệp bền vững. Phòng thí nghiệm của bà là nơi ươm mầm phát triển các giống lúa có khả năng kháng bệnh và chịu được các điều kiện khắc nghiệt như hạn hán, lũ lụt, và ngập mặn. Dù vậy, bà thừa nhận không thực sự lên kế hoạch quá kỹ lưỡng, từng bước đi chỉ đơn thuần theo đuổi điều khiến bà hào hứng.

Bố bà là người tị nạn và là thế hệ đầu tiên trong gia đình chuyển đến sống tại Mỹ. Lớn lên, bà bị thu hút bởi Bangladesh, quốc gia ở thời điểm bấy giờ phải đối mặt với nhiều thách thức đói nghèo và suy dinh dưỡng lan rộng. "Tôi muốn làm việc trong những lĩnh vực mà tôi có thể giúp đỡ các quốc gia như Bangladesh".

Ban đầu, khi theo học ngành Sinh học tại Đại học Reed, vì "sợ máu" cô nữ sinh chuyển từ nghiên cứu với động vật sang làm việc trên cây trồng. Khi có công việc đầu tiên tại phòng thí nghiệm di truyền về hạt ở Stanford, "nơi toàn phụ nữ", bà bắt đầu thực sự cảm nhận được niềm yêu thích di truyền học thực vật và quyết định theo đuổi con đường khoa học.

Trong buổi trò chuyện ở Hà Nội sáng 21/12, bà tiết lộ, khi mới học nghiên cứu sự tương tác giữa cây trồng "thấy thú vị vì biết chúng có thể giao tiếp với nhau. Tôi dành phần lớn sự nghiệp nghiên cứu về cây trồng".

GS Pamela C. Ronald khảo sát giống lúa chịu ngập. (Ảnh: NVCC)

Ngoài thành công của giống lúa chịu ngập, năm 1995, bà cũng xác định được một locus gene rất quan trọng đối với phản ứng miễn dịch bẩm sinh của thực vật đối với các tác nhân gây bệnh (gene Xa21 mã hóa một loại protein có tên XA21) là nhân tố chìa khóa cho phản ứng của lúa với vi khuẩn gây bệnh trên lúa gạo Xanthomonas oryzae pv oryzae (Xoo). Locus này rất giống với các gene ở ruồi giấm và chuột thúc đẩy phản ứng miễn dịch bẩm sinh ở động vật mà đã được công nhận bởi giải Nobel trong Y sinh cho Bruce Beutler và Jules Hoffmann năm 2011. Pamela C. Ronald sau đó đã xác định được một protein có tên RaxX, sản xuất bởi vi khuẩn gây bệnh, Xoo là thành phần kích hoạt thụ thể tiếp nhận protein XA21.

GS Ronald đánh giá, di truyền học thực vật sẽ là một lĩnh vực phát triển quan trọng hiện nay và ứng dụng nông nghiệp công nghệ cao đang trở thành xu hướng trong tương lai. Bà nói thêm ngày càng nhiều người trẻ chuyển sang làm nông nghiệp, nhưng không theo cách mà cha mẹ họ đang làm mà tìm ra nhiều cách tiếp cận mới với những ý tưởng mới làm trang trại bền vững hiệu quả và luôn tìm kiếm các cơ hội kinh doanh.

"Tôi không rõ lắm Việt Nam có những nỗ lực gì, nhưng có một cách tiếp cận đáng chú ý ở Mỹ", bà nói, đó là kết hợp sử dụng công nghệ, công cụ và thiết bị đổi mới, sáng tạo. Một số trang trại nhỏ hơn thường đổi mới cả cách tiếp thị sản phẩm của mình. Với sự kết hợp này, bà cho rằng đang bắt đầu thu hút người trẻ hơn.

GS cũng tiết lộ đang có một nhà khoa học Việt làm việc tại phòng thí nghiệm của mình. Theo GS Pamela, Việt Nam có lợi thế đa dạng nguồn gene, có nhiều quần thể giống cây đã sẵn tính trạng. "Khó nhất là sàng lọc để có được môi trường, nguồn giống cây", bà nói và gợi ý các bạn trẻ có thể theo đuổi các lĩnh vực như di truyền học, nhân giống cây.

Bà cho biết gần đây đang nghiên cứu gene để tối ưu hóa những gene có thể kiểm soát mở rộng hệ thống rễ, giúp cây hấp thụ carbon. "Chúng tôi muốn biết thường carbon đi vào rễ theo đường nào và hấp thụ carbon trong lòng đất nước như thế nào?. Mục tiêu là có hệ thống rễ thu tối ưu hệ thống carbon không chỉ lúa mà còn nhiều loại khác", bà nói và nhấn mạnh, đây là thời điểm vô cùng hào hứng với những nhà khoa học lĩnh vực của bà và hy vọng các nhà khoa học trẻ chung tay trên con đường ấy.

GS Pamela C. Ronald chia sẻ về con đường nghiên cứu, sáng 21/12 tại Hà Nội. (Ảnh: Phương Linh).

GS Pamela C. Ronald được mệnh danh là Nhà sáng tạo Địa lý Quốc gia, một trong những bộ óc khoa học có ảnh hưởng nhất thế giới bởi Thomson Reuters và là một trong 100 người có ảnh hưởng nhất thế giới về công nghệ sinh học bởi tạp chí Scientific American. Bà thành lập Viện Kiến thức Nông nghiệp và Thực phẩm UC Davis để giúp đỡ các nhà khoa học trẻ. Năm 2020, bà được Liên đoàn Hiệp hội Giáo dục Đại học Toàn cầu về Khoa học Đời sống và Nông nghiệp vinh danh trong Giải thưởng Nông nghiệp Thế giới. Năm 2022, Ronald được trao Giải thưởng Wolf về Nông nghiệp. Cuốn sách Tomorrow's Table mà bà là đồng tác giả, được chọn là một trong 25 cuốn sách mạnh mẽ và có ảnh hưởng nhất với khả năng truyền cảm hứng cho độc giả đại học để thay đổi thế giới.