Lai tạo các hạt giống tốt hơn: Thức ăn lành mạnh cho nhiều người hơn
Các loại ngũ cốc có thể cung cấp nguồn nguyên liệu chính cho bữa ăn sáng của bạn như bột yến mạch, bột ngô, bột mì cho bánh mì, sandwich… cũng như bánh quy cho tráng miệng. Không thứ đồ ăn vừa liệt kê này lại có thể thiếu đi những thứ nguyên liệu cần thiết, đó là các hạt giống.
Nông dân kiểm tra chất lượng các hạt lúa mì chuẩn bị thu hoạch.
Các loại hạt như hạt lúa mì, lúa gạo hay ngô là nguồn cung cấp trực tiếp 70% calo mà con người ăn hàng ngày. Và cuối cùng chúng cũng ảnh hưởng tới gần như toàn bộ đồ ăn khác của con người thông qua việc trở thành thức ăn cho vật nuôi hoặc bón cho rau cỏ và cây ăn quả. Không nói quá khi nói rằng nếu thiếu các loại hạt, không thể diễn ra quá trình văn minh hóa của con người.
Nhưng sự thật là các hạt giống cũng cần sự hỗ trợ của chúng ta. Chúng đang chịu sức ép của biến đổi khí hậu cũng như sự gia tăng của dân số thế giới đang không ngừng tăng lên.
Nhiều nhà khoa học đã dành sự nghiệp của mình vào việc cải thiện năng suất và chất lượng các hạt giống. Họ đã sử dụng những tiên tiến khoa học bậc nhất để khiến cho các hạt giống gia tăng kích thước, nhiều chất dinh dưỡng hơn và tăng khả năng chống chịu với ngoại cảnh.
Rodomiro Ortiz, làm việc tại Khoa Lai tạo giống cây trồng, trường đại học Khoa học Nông nghiệp Thụy Điển ở Alnarp, nghiên cứu về cách nhân giống cây trồng có thể giúp con người đạt được những mục tiêu này như thế nào. Nghiên cứu của anh mới được xuất bản trên Crop Science, một tạp chí của Hội Khoa học cây trồng Mỹ với tiêu đề “First the seed: Genomic advances in seed science for improved crop productivity and food security” (Hạt giống đầu tiên: Những tiên tiến hệ gene trong khoa học hạt giống để cải thiện thu hoạch mùa vụ và an ninh lương thực).
Vì khoa học là yếu tố quyết định đằng sau những cải thiện hạt giống, việc nhân giống cây trồng là nền tảng để đảm bảo cho ngành nông nghiệp đáp ứng được nhu cầu của con người. “Hạt giống được tạo ra từ sự nhân giống cây trồng có những đặc tính mong chờ, cho phép gia tăng sản lượng thu hoạch, giảm thiểu sự suy dinh dưỡng của con người, cải thiện sự đa dạng di truyền trong các hệ sinh thái, và đảm bảo việc tạo ra lương thực bền vững dưới nỗi ám ảnh biến đổi khí hậu”, Ortiz nói.
Cách lai tạo giống cây trồng cổ điển không có các kỹ thuật di truyền. Thay vào đó, các nhà làm giống cây trồng còn lai tạo các cây trồng lai các loại cây có đặc điểm mạnh riêng biệt để lai một cây mới với một số đặc điểm có lợi. Quy trình tương tự đã được nông dân và các nhà khoa học sử dụng trong hàng trăm năm nay để tạo ra những vụ mùa tốt hơn. Nhưng ngày nay, các nhà tạo giống cây trồng đã có được nhiều thông tin hơn và nhiều công cụ tốt hơn trước đây, ví dụ việc sử dụng một cách rộng rãi trình dự gene DNA giúp cho các nhà tạo giống một số lượng lớn dữ liệu về các loại gene hữu dụng, liên quan đến các đặc tính của cây trồng. Bằng việc xác định được những gene nào có thể giúp làm gia tăng những đặc tính mong muốn, các nhà lai tạo giống cây trồng có thể phát triển được nhiều loại biến dị cây trồng mới nhanh hơn nhiều so với trước đây.
“Hiểu biết từ hệ gene của hạt giống có thể làm nâng cao năng suất cây trồng, cải thiện chuỗi cung cấp din dưỡng và thực phẩm thông qua lai tạo giống”, Ortiznói.
Nhưng các gene mới chỉ là một phần của bài toán này. Các nhà khoa học như Ortiz cần biết cách cây trồng tăng trưởng như thế nào và nó trông như thế nào. Trong quá khứ, các nhà khoa học có thể có khả năng nhìn thấy và nói một cách dễ dàng về một loại cây, ví dụ có hạt giống lớn hơn. Tuy nhiên ngày nay, việc cải thiện các hạt giống còn đòi hỏi chi tiết cụ thể hơn.
Một nhóm nhà khoa học đang tìm hiểu cách hạt quinoa (diêm mạch) có khả năng chịu nhiệt tốt hơn. Nguồn: Kevin Murphy
Họ cần biết thêm về kiểu hình, khoa học của đo lường. Kiểu hình của một cây trồng là toàn bộ biểu hiện của kiểu gene của nó trong môi trường của nó. Chiều cao, màu sắc của cây trồng, khối lượng và hình dạng của hạt giống, xu hướng chống chịu hoặc khả năng kháng cự với bệnh tật – tất cả những điều đó là kiểu hình.
Việc nắm bắt thông tin này đòi hỏi mất nhiều thời gian. Con người thậm chí còn không thể thấy được một số tính trạng này, và các hạt giống lại quá nhỏ, không thể đo đạc chúng bằng tay. Lúc này chúng ta cần đến công nghệ.
“Việc xác định kiểu hình các tính trạng của hạt giống là một nút thắt lớn trong việc phân tích các biến dị hạt một cách có hệ thống”, Ortiz nói. “Những tiên tiến trong công nghệ hình ảnh số có thể đo đạc một cách tự động những biến dị của các tham số hình dáng bằng việc sử dụng các hình ảnh có độ phân giải cao về hạt giống”.
Với những công cụ này trong tay, các nhà lai tạo giống có thể cải thiện hạt giống và phát triển những biến dị cây trồng mới một cách nhanh hơn trước đây. Ortiz cũng hình dung ra việc làm cho các hạt giống to hơn, vì thế mỗi loại hạt sẽ có thể đem lại nhiều calo hơn để nuôi dưỡng con người. Các hạt giống lớn hơn có thể giúp cho thế hệ cây trồng mới nhanh chóng lớn hơn trên các vùng trồng trọt, sẵn sàng đem lại mùa thu hoạch với số lượng cao hơn. Và các nhà lai tạo giống đang cố găng khiến cho các protein của hạt đem lại nhiều dưỡng chất hơn hoặc chất béo trong các hạt giống đủ ổn định để lưu trữ trong các kho chứa lâu hơn.
Mỗi cải thiện như vậy cũng có nghĩa là khiến hạt giống mạnh hơn, trở thành nguồn nguyên liệu tốt hơn và nuôi dưỡng được nhiều người hơn. Vì vậy với mỗi chiếc thìa đầy ắp hạt yến mạch thơm ngon, bạn hãy nên xem xét đằng sau mỗi hạt giống nhỏ bé đó là những tiên tiến công nghệ và cả know-how mà các nhà khoa học đã khổ công nghiên cứu và áp dụng.
Thanh Phương tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2021-02-seeds-healthy-food-people.html
https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/csc2.20402
