Nghiên cứu quá trình tránh mất nước của cây là rất quan trọng, làm cơ sở xác định kỹ thuật để chống lại hạn hán trong nông nghiệp và duy trì sản xuất cây trồng. Kim et al. (2020) đã nghiên cứu kỹ thuật tạo kiểu hình cao cho khả năng chịu hạn trên cây lúa và kết luận rằng kỹ thuật này có thể được sử dụng hiệu quả để phát hiện các kiểu gen lúa chống chịu và mẫn cảm.
Đối với cây lúa, kết quả thu được từ các quan sát dài hạn về tình trạng hạn hán tại nhiều địa điểm cho thấy cây lúa sinh trưởng nhờ nước trời có một kiểu gen tránh hạn. Những giống này cho thấy năng suất tối đa trong điều kiện khô hạn và có khả năng duy trì trạng thái nước tốt cho cây trồng trong giai đoạn ra hoa và làm đầy hạt (Fukai et al., 2009). IRRI sử dụng nhiều lĩnh vực cùng với các kỹ thuật sàng lọc trong phòng thí nghiệm để xác định kiểu hình của tế bào mầm lúa chịu hạn với trọng tâm là tránh hạn (Farooq và cộng sự, 2010), bao gồm hệ thống tưới nhỏ giọt và tưới bằng dây (Centritto và cộng sự, 2009 ), ruộng thoát nước và phát triển kỹ thuật viễn thám phục vụ tưới tiêu, giám sát tình trạng nước trên ruộng của cây trồng (Jones et al., 2009). Yoo và cộng sự (2017) đã phát hiện ra một con đường DT OsPhyB trong rễ lúa để đối phó với stress hạn hán. Công việc nghiên cứu chi tiết là cần thiết để xác định nguyên nhân sinh lý trong các kỹ thuật sàng lọc này đối với các biến thể trong kết quả kiểu gen và mối quan hệ của chúng với khả năng chịu hạn thành công trong điều kiện khô hạn xảy ra tự nhiên trên cánh đồng của nông dân. Danh sách một số giống lúa chịu hạn có nguồn gốc khác nhau được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Danh sách một số kiểu gen chịu hạn có nguồn gốc đa dạng
| Tên giống | Nguồn gốc | Loài phụ | Chỉ số chịu hạn |
| Nep huong | Vietnam | Indica | 1.89 |
| Maniangu | China | Indica | 1.62 |
| IR45 | Philippines | Indica | 1.43 |
| IAC1 | Brazil | Japonica | 1.34 |
| IAC47 | Nigeria | Japonica | 1.15 |
| LAC23 | Liberia | Japonica | 1.11 |
| DINALAGA | Thailand | Japonica | 1.06 |
| CICA4 | Colombia | Indica | 1.04 |
| AUS454 | Bangladesh | Aus | 1.88 |
| Zhonghang 3 | China | Indica | 1.04 |
| PR325 | Puerto Rico | Indica | 1.37 |
Khả năng chịu hạn (DT) là một quá trình phức tạp; tuy nhiên, một số QTL điều chỉnh các đặc điểm khô hạn (Fleury et al., 2010) đã được xác định. Phản ứng của thực vật đối với stress khô hạn rất phức tạp và khó nhận ra trừ khi có một cuộc điều tra sâu về nền tảng sinh lý và di truyền. Các kỹ thuật nhân giống truyền thống và hiện đại không thể tăng cường DT trên cây lúa một cách hiệu quả (Sinclair, 2011; Dormety et al., 2020). Các phương pháp nhân giống cây trồng cổ điển sử dụng các phương pháp cũ và các quy trình tự nhiên thông thường cần diện tích rộng (Dormety et al., 2020). Sự tiến bộ về sinh lý học, kiểu hình và bộ gen của thực vật đã dẫn đến những phát hiện mới về khả năng chịu hạn. Với việc phát hiện ra những gen mới này, các nhà lai tạo sẽ có thể tăng năng suất trong điều kiện hạn hán (Gosal et al., 2009). Kiến thức về sinh lý thực vật làm tăng hiểu biết của chúng ta về bản chất của hệ thống chịu hạn và mối quan hệ của nó với các đặc điểm cụ thể. Hiệu quả lựa chọn sử dụng các phương pháp phân tử và gen có thể góp phần phát hiện ra QTL. Hiệu quả chọn lọc bằng phương pháp phân tử và bộ gen có thể góp phần phát hiện ra các gen liên kết tính trạng QTL. Việc xác định các gen quan tâm chịu trách nhiệm về khả năng chống chịu của cây trồng để đáp ứng với các stress phi sinh học đa dạng là cần thiết cho sự phát triển của các kiểu gen chuyển gen với khả năng chịu hạn hán tăng lên (Gosal et al., 2009). Có rất nhiều bài đánh giá mới được công bố về kỹ thuật phân tử (để tham khảo, xem Gouda et al., 2020).
Xác định các đặc điểm QTL trong stress hạn hán đòi hỏi một chuỗi các hoạt động như lập bản đồ các thế hệ con cháu trong đó các đặc tính mong muốn liên quan đến khả năng chịu mất nước được phân tách; phát hiện chỉ thị đa hình, xác định kiểu gen của quần thể mang chỉ thị đa hình; xây dựng bản đồ liên kết; kiểu hình chính xác dựa trên DT. Một số kết quả lập bản đồ đã được xem xét về khả năng chống chịu hạn hán ở nhiều loại cây trồng (Sahebi et al., 2018). Lý và cộng sự. (2017) đã báo cáo 262 QTL cho các tính trạng rễ trong quần thể lập bản đồ lúa trong điều kiện khô hạn. Các quần thể lập bản đồ có một số hạn chế như thiếu khả năng di truyền và mối liên hệ của kiểu gen với môi trường. Vì lý do này, ánh xạ QTL dựa trên phân tích liên kết không thể cung cấp thông tin chính xác hơn về vị trí QTL. Những nhược điểm này bao gồm sự cô lập của QTL được kết nối cho cùng một đặc điểm trong các quần thể ánh xạ khác nhau và không đủ biến đổi kiểu hình cho đặc điểm mong muốn của ánh xạ (Liu et al., 2012). Lập bản đồ hiệp hội là kỹ thuật lập bản đồ hiệu quả nhất để vượt qua khó khăn này. Cetolos et al. (2017) đã xác định được hai QTL cho các tính trạng cây con trong quần thể lập bản đồ lúa khi bị hạn hán, cho thấy những tính trạng này có thể giảm thiểu tác động của hạn hán ở cây lúa. Sabar và cộng sự. (2019) đã xác định được hai QTL cho tính trạng cây con và chỉ ra rằng những tính trạng này có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chịu hạn của cây lúa. Yun et al. (2019) đã sử dụng quần thể RILs và xác định hai QTL cho chiều dài chồi và trọng lượng khô của chồi dưới áp lực hạn hán.
Lợi ích của việc lập bản đồ liên kết so với việc lập bản đồ liên kết giữa cha và mẹ bao gồm độ chính xác cao hơn do các sự kiện tái tổ hợp trong lịch sử tiến hóa của loài cây trồng. Điều này bao gồm việc tránh phát triển một quần thể cụ thể cụ thể và sử dụng các loại cây trồng có nguồn gen tự nhiên để giảm thời gian cần thiết cho việc lập bản đồ QTL. Một số QTL được liên kết với DT dựa trên rễ và chồi ở cây lúa được trình bày. Nó sử dụng dữ liệu kiểu gen và nhóm ánh xạ liên kết để lập bản đồ QTL cho các dấu hiệu tính trạng phức tạp. Kỹ thuật này tiết kiệm chi phí và hữu ích hơn. Điều này cũng có thể được sử dụng để loại bỏ các dòng tái tổ hợp (RIL) được phát triển một cách tình cờ và cho thấy một dạng cấu trúc dân số không phù hợp và thứ hai, nó có thể được sử dụng để phân tích nhiều alen hơn trên mỗi locus so với phương pháp lấy mẫu (chỉ khảo sát hai alen) (Rafalski, 2010). Tuy nhiên, chỉ có một nghiên cứu hiếm hoi đã được báo cáo cho năng suất hạt.
Phần lớn QTL trong cây lúa đã được xác định dựa trên một loạt các đặc điểm quan trọng bao gồm phản ứng của rễ và nhánh, điều chỉnh thẩm thấu, phản ứng nội tiết tố, quang hợp cũng như khả năng chống hạn ở toàn bộ phản ứng của cây.
Biên dịch: ThS. Nguyễn Hoàng Phương
Nguồn bài viết gốc: https://bit.ly/3Li8GP3