Công nghệ hạt giống vô tính (apomixis) đang mở ra kỷ nguyên mới cho nông nghiệp. Thử nghiệm tại Australia có thể giúp nông dân duy trì giống lai năng suất cao mà không phụ thuộc vào hạt giống thương mại.

Hạt giống vô tính – bước ngoặt của nông nghiệp thế giới

Một thử nghiệm sắp diễn ra tại miền Đông Australia có thể đánh dấu kỷ nguyên mới cho nông nghiệp toàn cầu. Những cây cao lương được chỉnh sửa gen có khả năng tự tạo ra hạt giống vô tính – tức bản sao di truyền của chính chúng, thay vì sinh sản hữu tính.
Mỗi bông cây có thể cho ra hàng nghìn hạt “nhân bản”, giữ nguyên đặc tính của thế hệ trước, giúp nông dân duy trì giống lai năng suất cao mà không cần mua hạt mới mỗi mùa vụ.

Cơ chế apomixis – chìa khóa tạo hạt giống vô tính

Công nghệ này dựa trên hiện tượng apomixis – hình thức sinh sản vô tính qua hạt vốn đã được quan sát ở hơn 300 loài thực vật, nhưng chưa từng thấy ở cây lương thực chủ lực.
Apomixis cho phép:

  • Cố định ưu thế lai: duy trì hiệu quả vượt trội khi lai hai giống bố mẹ.
  • Ổn định năng suất: hạt giống giữ nguyên đặc tính tốt qua nhiều thế hệ.
  • Tiết kiệm chi phí: nông dân không phải phụ thuộc vào thị trường hạt giống đắt đỏ.

Hành trình nghiên cứu kéo dài nhiều thập kỷ

Những nghiên cứu nền tảng bắt đầu từ thập niên 1990, khi nhà sinh lý học thực vật Anna Koltunow (Đại học Queensland) khởi động dự án Hy-Gain nhằm đưa apomixis vào cao lương và đậu mắt đen.
Dự án này được hậu thuẫn bởi Quỹ Gates và tập đoàn hạt giống Corteva Agriscience, hướng đến cả nông hộ nhỏ ở châu Phi hạ Sahara lẫn thị trường nông nghiệp quy mô lớn.

Đột phá kỹ thuật: từ Arabidopsis đến lúa, ngô và cà chua

Các thí nghiệm đã chứng minh apomixis khả thi khi kết hợp:

  • Đột biến “MiMe” (thay giảm phân bằng nguyên phân) → giúp tế bào giữ nguyên bộ nhiễm sắc thể.
  • Gen BABY BOOM → kích hoạt phát triển phôi mà không cần thụ tinh.

Ở lúa, tỷ lệ hạt nhân bản có lúc vượt quá 95%. Gần đây, các nhóm nghiên cứu Trung Quốc còn cải thiện hiệu quả, đưa công nghệ tiến sát thương mại hóa.

Triển vọng ứng dụng rộng rãi

Ngoài lúa và cao lương, các nhóm nghiên cứu châu Âu và Mỹ đang tìm kiếm gen apomixis khác như:

  • Gen PARTHENOGENESIS (PAR) ở bồ công anh
  • Các yếu tố di truyền trong táo, mâm xôi

Nếu thành công, apomixis có thể mở rộng sang rau quả và cây công nghiệp, tạo ra hệ sinh thái nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có giống cây apomixis tổng hợp nào vượt qua toàn bộ thử nghiệm đồng ruộng nhiều mùa và phê duyệt thương mại.

Tương lai: “Máy in Gutenberg” của nông nghiệp

Dù còn nhiều thách thức, giới chuyên gia tin rằng apomixis có thể trở thành một trong những công cụ đột phá nhất trong lịch sử nông nghiệp. Công nghệ này không chỉ giúp duy trì nguồn giống lai chất lượng cao cho các thị trường lớn mà còn mở ra cơ hội giảm chi phí sản xuất, tăng khả năng chống chịu khí hậu và nâng cao thu nhập cho nông dân ở các nước đang phát triển.
Nếu được ứng dụng rộng rãi, hạt giống vô tính sẽ trở thành chìa khóa tạo nên một nền nông nghiệp hiện đại, bền vững và công bằng hơn trên toàn cầu.

Theo: Tin Tức