Giải mã thành công hệ gene 36 giống lúa bản địa

Với sự giúp đỡ của các nhà khoa học Anh, lần đầu tiên tại Việt Nam giải mã thành công hệ gen đầy đủ của một loại thực vật rất quan trọng là cây lúa, mở ra hướng nghiên cứu mới phục vụ công tác nghiên cứu và chọn tạo giống lúa.

Ảnh minh họa

Viện Di truyền nông nghiệp vừa công bố đã giải mã thành công hệ gene của 36 giống lúa bản địa, cho phép quy tụ nhanh và chính xác một số gene đích như gene thơm, gene chịu mặn, chịu hạn và kháng bệnh trong lai tạo giống.

Đây là lần đầu tiên Việt Nam giải mã thành công hệ gene đầy đủ của một loại thực vật bậc cao quan trọng là cây lúa, mở ra khả năng khai thác trình tự hệ gene phục vụ việc chọn tạo giống lúa.

Kết quả này thuộc công trình nghiên cứu do TS Khuất Hữu Trung làm chủ nhiệm đề tài, được thực hiện trong 30 tháng (từ tháng 1/2011 đến tháng 6/2013) với sự hợp tác của Trung tâm nghiên cứu John Innes (JIC) và Trung tâm phân tích hệ gene (TGAC) theo Nghị định thư giữa Bộ KH&CN Việt Nam với Bộ Doanh nghiệp, KH&CN, và Kỹ năng của Vương quốc Anh. Kinh phí dành cho nghiên cứu là hơn 11 tỷ đồng, trong đó Vương quốc Anh hỗ trợ hơn tám tỉ.

Theo TS Khuất Hữu Trung, 36 giống lúa được giải mã hệ gene đều là các giống lúa bản địa của Việt Nam có các đặc tính ưu tú về chất lượng và khả năng chống chịu (chịu hạn, chịu mặn, kháng rầy nâu, đạo ôn và bạc hà). Từ việc giải mã hệ gene, nghiên cứu đã xây dựng được cơ sở dữ liệu các đặc tính nông học, đặc tính lý hóa, đặc điểm hình thái (phenotype) và kiểu di truyền (genotype) của 36 giống lúa đó.

Đây cũng là lần đầu tiên xây dựng được trình duyệt genome và bản đồ các SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) của các giống lúa bản địa của Việt Nam để công bố quốc tế và trong nước giúp các viện, trường và các cơ sở nghiên cứu khai thác, nghiên cứu về ứng dụng bioinformatics trong bảo tồn nguồn gen quý, phân loại học, chọn tạo giống lúa có năng suất, chất lượng cao, có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh và điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Bên cạnh đó, đề tài đã tiếp cận với phương pháp giải mã genome tiên tiến, các thiết bị hiện đại nhất của thế giới để có thể chủ động tạo lập cơ sở dữ liệu trình tự genome lúa, lập bản đồ vật lý, xác định chính xác vị trí gen trên nhiễm sắc thể, khai thác các nguồn gen lúa bản địa của Việt Nam, phân loại các gen chức năng,…

Cơ sở dữ liệu của các giống lúa đã giải mã là nguồn vật liệu vô cùng quý giá để tầm soát các gen chức năng (kháng rầy nâu, đạo ôn, bạc lá,…), định vị chính xác các gen đích trên bản đồ, thiết kế các market chức năng là những market liên kết chặt chẽ với các gen đích giúp chọn lọc các thể mang gen đích một các chính xác phục vụ công tác lại tạo giống.

Trên cơ sở kết quả đã đạt được, nhóm thực hiện đề tài mong muốn tiếp tục được thực hiện tiếp phần II của đề tài: “Giải mã và khai thác đa dạng di truyền nguồn gen lúa bản địa của Việt Nam phục vụ các chương trình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa”, nhằm xây dựng được cơ sở dữ liệu genome với sự đa dạng tối đa bên cạnh cơ sở dữ liệu về hình thái và ngân hàng gen hạt các giống lúa bản địa của Việt Nam để phục vụ nghiên cứu, chọn tạo giống lúa; tạo số lượng trình tự genome đủ lớn đáp ứng điều kiện để các nhà chọn giống Việt Nam có thể chủ động lập bản đồ SNPs….

Một phần mềm quản lý và một website (www.riceagi.org.vn) về cơ sở dữ liệu nói trên cũng đã được xây dựng để các viện, trường, các cơ sở nghiên cứu có thể tham khảo trong quá trình chọn tạo giống lúa theo các tiêu chuẩn khác nhau về năng suất và chất lượng.

Để tiếp tục khai thác các nguồn gene lúa bản địa, phân loại các chức năng gene, tìm kiếm các họ gene, phát hiện các gene chức năng mới còn tiềm ẩn…, nhóm nghiên cứu đề xuất được thực hiện tiếp giai đoạn hai của đề tài với tham vọng giải trình tự hệ gene của 800 dòng (tương đương 10% giống lúa của Việt Nam).

Được biết, trong nghiên cứu của Viện Di truyền nông nghiệp, công đoạn giải mã hệ gene và xây dựng cơ sở dữ liệu được thực hiện tại hai trung tâm JIC và TGAC của Anh. Theo TS Lê Huy Hàm, Viện trưởng Viện Di truyền nông nghiệp, hiện Việt Nam mới có một máy giải trình tự Illumina MiSeq thế hệ đầu, trong khi trên thế giới, máy giải trình tự đã phát triển đến thế hệ thứ ba. Ở Đông Nam Á, riêng Singapore có đến 18 máy giải trình tự thế hệ mới.