Lúa lai

Trong chọn tạo giống nói chung và giông cây trồng nói riêng, việc sử dụng ưu thế lai của thế hệ con lai thứ nhất (con lai F1) đã được biết rất rõ và có trong chương trình sách giáo khoa môn sinh học. Tuy vậy việc ứng dụng hiện tượng di truyền này đối với cây lúa lại không hề đơn giản một chút nào vì lúa là cây tự thụ phấn. Điều này đồng nghĩa với việc các nhà chọn tạo giống không dễ thực hiện được phép lai giữa một cá thể bố với một cá thể mẹ để tạo các con lai mang nhiễm sắc thể từ cả bố và mẹ với các nhân tố di truyền quy định các tính trạng mong muốn.

Như vậy, thách thức đặt ra là muốn có con lai với tính trạng tốt hơn của bố mẹ thì phải tạo được cá thể đóng vai trò "đực" hay "cái" riêng rẽ. Các nhà khoa học đã tìm phương pháp tạo những cá thể "cái" bằng cách làm mất chức năng "đực" của chúng hay còn gọi là những cá thể bất dục đực.

Về lý thuyết thì có thể tạo những cá thể bất dục đực bằng phương pháp thủ công (còn được gọi là phương pháp khử tính đực bằng tay) nhưng nếu làm như thế thì công sức bỏ ra để có được đủ lượng cá thể tạo hạt làm giống sẽ lớn đến chừng nào và giá thành của quá trình tạo giống sẽ cao bao nhiểu? Để khắc phục được điều này, các nhà khoa học ứng dụng tính bất dục đực tế bào chất cho mục đích tạo thế hệ lai.

Ở cá thể bất dục đực tế bào chất, đặc điểm bất dục này do tế bào chất quy định nên mặc dù nó không thực hiện được chức năng tự thụ phấn nhưng vẫn có khả năng cho hạt nếu được thụ phấn từ cây nguyên vẹn khác. Như vậy, nếu trồng dòng lúa bình thường cạnh một dòng đã bị bất dục thì sẽ có cơ hội thu được hạt lai thế hệ F1. Chỉ có điều hạt F1 này mang tế bào chất bất dục đực nên nó cũng trở thành bất dục và chỉ có thể tiếp tục đóng vai trò của cá thể "mẹ" trong quá trình thụ phấn.

Mặc dù các thí nghiệm của Mendel đã được thực hiện từ thế kỷ 18 nhưng việc chuyển thành công gene bất dục đực để tạo dòng mang tính đực bất dục gene- tế bào chất (cytoplasmic genetic male- sterile) ở lúa mới chỉ được các nhà khoa học Trung Quốc thực hiện thành công cách đây hơn 30 năm. Phương pháp chuyển gene đã tạo những đột biến làm biến đổi và ngừng trệ sự phát triển của các giao tử đực ở những giai đoạn khác nhau trong quá trình phát triển cá thể. Nếu trong tự nhiên, hiện tiệng bất dục giao tử đực là hiện tượng biến đổi di truyền có hại cho sinh vật thì con người lại sử dụng nó một cách có định hướng trong chọn giống.

Thế hệ đầu tiên các nhà khoa học tạo ra là các giống lúa lai ba dòng với năng suất cao hơn các giống thường khác. Tiếp theo, các giống lúa lai hai dòng cũng đã lần lượt ra đời.

Cũng như việc chọn các cặp bố mẹ trong các phép lai bình thường, các nhà khoa học lúa lai đưa những yếu tố về sinh thái, sinh trưởng, năng suất, sức đề kháng với sâu bệnh, thành phần sinh hóa (hay chất lượng của giống), khả năng phối hợp vào công đoạn công đoạn tuyển chọn các cá thể bố mẹ. Các phẩm chất của con lai như năng suất, sức đề kháng, yêu cầu dinh dưỡng và khai thác tiềm năng đất cũng được chú ý. Mục đích tạo giống thích hợp cho từng vùng, từng điều kiện canh tác và trình độ thâm canh của bà con nông dân cũng được quan tâm.

Có lẽ khó khăn lớn nhất trong nghiên cứu là tạo dòng bất dục đực.

Chương trình nghiên cứu và phát triển lúa lai được Tổ chức lương thực và Nông nghiệp thế giới (FAO), Chương trình phát triển Liên hiệp quốc (UNDP), Ngân hàng phát triển Châu Á (ADB) và nhiều chính phủ tài trợ. Tuy còn nhiều ý kiến và lo ngại về tác động của lúa lai đến cân bằng sinh học và sinh thái nông nghiệp nhưng thực tế sản xuất lúa lai đã và đang đóng góp rất nhiều cho nông nghiệp của nước ta. Veterinary