Tìm ra gen kháng bệnh khảm lá ở cây sắn

Góp phần đảm bảo an ninh lương thực

TS Nguyễn Xuân Dũng, Trung tâm Công nghệ sinh học TPHCM và cộng sự vừa nghiên cứu thành công gen kháng bệnh khảm lá ở cây sắn (khoai mì). Từ nghiên cứu này, việc phát triển giống khoai mì có khả năng kháng virus, được xem là một giải pháp triển vọng nhất cho vấn đề kiểm soát bệnh.

Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) được trồng ở hơn 100 quốc gia thuộc khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới. Nhờ khả năng sử dụng đất hiệu quả cũng như chống chịu hạn và sâu bệnh, sắn có thể tạo ra năng suất hợp lý ngay cả ở những vùng đất bạc màu và có lượng mưa thay đổi.

Củ sắn là một nguồn cung cấp năng lượng quan trọng do chứa rất nhiều carbohydrate; có thể được sử dụng ở dạng tươi (sau khi nấu), chế biến thành các sản phẩm thực phẩm, hoặc được dùng làm thức ăn cho gia súc.

Tinh bột sắn có thể được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp, từ sản xuất thực phẩm và dược phẩm đến sản xuất ethanol sinh học.

Tại Việt Nam, sắn là một trong ba loại cây trồng (lúa, bắp và khoai mì) được ưu tiên phát triển. Diện tích trồng sắn ước tính đạt khoảng 600.000 ha (năm 2016), tập trung chủ yếu tại các khu vực Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Duyên hải miền Trung, Bắc Trung Bộ và Trung du miền núi phía Bắc.

Năng suất sắn trung bình đạt khoảng 19 tấn/ha, với tổng sản lượng đạt khoảng 10 triệu tấn/năm. Sắn là nguồn nguyên liệu quan trọng cho sản xuất tinh bột, bột ngọt, thức ăn gia súc và đặc biệt là cồn sinh học.

TS Nguyễn Xuân Dũng cho hay, bệnh khảm lá sắn do các virus thuộc nhóm Cassava mosaic virus gây ra, được lan truyền thông qua bọ phấn (Bemisia tabaci) và các khúc cắt thân được sử dụng cho nhân giống.

Trước đây, bệnh chỉ gây hại chủ yếu ở các nước châu Phi và hai nước thuộc khu vực châu Á đó là Ấn Độ và Sri Lanka. Hiện nay, bệnh đã được ghi nhận ở các nước Đông Nam Á bao gồm Campuchia và Việt Nam.

Tính đến tháng 8/2018, đã có 10 tỉnh, thành ở Việt Nam (Tây Ninh, Bình Dương, Bà Rịa - Vũng Tàu, Đồng Nai, Đắk Lắk, Bình Phước, Bình Thuận, Ninh Thuận, TPHCM và Long An) có sắn bị nhiễm bệnh khảm lá với tổng diện tích lên đến hơn 36.000 ha, tập trung nhiều nhất ở Tây Ninh (hơn 32.500 ha).

Theo nhóm nghiên cứu, phát triển giống sắn có khả năng kháng virus được xem là giải pháp tốt nhất cho vấn đề kiểm soát bệnh. Trong đó, sử dụng nguồn gen kháng tự nhiên là giải pháp triển vọng nhất.

Để làm được điều này, nhóm đã xây dựng quy trình xác định gen có liên quan đến khả năng kháng bệnh khảm lá do virus gây ra trên cây sắn và ứng dụng quy trình này để sàng lọc dòng sắn có khả năng kháng bệnh.

Nhận diện gen kháng bệnh

Nhóm nghiên cứu đã thu thập được 106 mẫu giống tại các khu vực trồng sắn, trong đó có 26 mẫu lá (ở tỉnh Đắk Lắk) và 80 mẫu bao gồm lá và hom giống ở các tỉnh Đắk Lắk (11 mẫu), Vũng Tàu (25 mẫu), Bình Thuận (8 mẫu), Long An (16 mẫu), Tây Ninh (3 mẫu), Ninh Thuận (3 mẫu) và Bình Phước (14 mẫu) để tiến hành phân tích, nhận diện gen kháng bệnh.

Nhóm nghiên cứu đã thiết lập được quy trình PCR nhận diện 6 chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng. Từ đó phân tích và xác định sự hiện diện của bộ 3 chỉ thị NS158, NS169, RME-1 ở dạng đồng hợp tử là điều kiện cần thiết cho việc xác định sự hiện diện của gen kháng CMD (Cassava mosaic disease).

Quy trình PCR nhận diện chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng đã được áp dụng để kiểm tra sự hiện diện của 6 chỉ thị phân tử trên 106 mẫu thu thập. Kết quả cho thấy có 46 mẫu (43,4%) mang tất cả 6 chỉ thị, trong đó có 5 mẫu mang 3 chỉ thị (NS158, NS169, RME-1) ở dạng đồng hợp tử.

Kết quả đánh giá khả năng kháng virus ở điều kiện áp lực bệnh tự nhiên và lây nhiễm nhân tạo cho thấy, có 6 mẫu giống có biểu hiện tính kháng trong điều kiện đồng ruộng; tuy nhiên sau đó đều bị nhiễm virus khi được lây nhiễm nhân tạo.

Quy trình nhận diện gen kháng CMD ở sắn được xây dựng bao gồm các bước thực hiện chi tiết, cụ thể; có khả năng áp dụng cho nghiên cứu và giảng dạy trong điều kiện Việt Nam.

Quy trình cũng được đề nghị ứng dụng để phục vụ cho công tác chọn giống sắn có khả năng kháng virus khảm lá, góp phần giải quyết bệnh khảm lá sắn hiện đang lan rộng ở Việt Nam, từ đó giúp nâng cao năng suất, chất lượng sắn.

GS Lê Huy Hàm, nguyên Viện trưởng Viện Di truyền nông nghiệp, cho biết, để tạo ra một giống mới thường phải mất 7 - 10 năm. Thế nhưng kết quả nhân ra các giống sắn kháng bệnh khảm lá hiện nay có thể chỉ cần đến 3 năm là nhờ các nghiên cứu phân tích, nhận diện gen kháng bệnh nhanh, chính xác.

Hiện đã có một vài giống sắn kháng virus khảm lá được thử nghiệm, song vẫn còn nhiều vấn đề phải giải quyết như về năng suất, chất lượng của sắn.

Dịch khảm lá sắn xuất hiện đã ảnh hưởng nặng đến ngành sắn cả nước. Việc tạo ra sự đột phá về năng suất, sản lượng, vừa phải mang lại lợi ích bền vững cho cây sắn trong tương lai là vấn đề cấp thiết.

Nhóm nghiên cứu hy vọng quy trình nhận dạng gen kháng virus bệnh khảm lá của nhóm sẽ góp phần tạo ra nhiều giống sắn năng suất cao, chất lượng tốt, chống chọi với sâu bệnh góp phần tăng thu nhập cho người nông dân.