Nghiên cứu khả năng kháng rầy cho đậu tương: hai bước tiến một bước lùi

Thiên nhiên kỳ thú mang lại nhiều cảm hứng và cơ hội nghiên cứu cho các nhà khoa học. Nhằm nâng cao năng suất, sản lượng đối phó với an ninh lương thực đồng thời nâng cao hiệu quả canh tác, các nhà khoa học khắp nơi trên thế giới tập trung nghiên cứu vượt qua thách thức của thiên nhiên và nhu cầu của xã hội. Kháng rầy theo định hướng sinh học là một trong những hướng nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học thuộc Đại học Illinois tiến hành trong thời gian gần đây. Thành tựu đáng trân trọng là việc phát hiện được giống kháng rầy tự nhiên tuy nhiên, bà mẹ thiên nhiên vẫn tăng cường thách thức. Khi các giống kháng rầy tự nhiên được phát triển và thương mại hóa thì thiên nhiên lại phát sinh thêm nhóm rầy có khả năng thích ứng cao với các giống mới tạo ra. Cuộc chạy đua vẫn tiếp diễn và thách thức vẫn đang phía trước.
Các nhà nghiên cứu vừa phát triển một giống đậu tương mới có thể chống chịu được rệp vừng đồng thời với phát hiện ra khả năng kháng cự mới của rệp vừng chống lại khả năng chống chịu của cây đậu tương. Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Molecular Breeding các số năm 2007, số tháng 5 – 6 năm 2008 ở tạp chí Crop Science, số tháng 7-8 2009 tạp chí Crop Science.

Phân tích các chuỗi báo cáo gần đây của các nhà bệnh học đậu tương của trường đại học Illinois đã tách và bổ sung được bộ sưu tập khoảng 5000 giống đậu tương, từ đó 2 giống có tính kháng cao (Dowling và Jackson)đã được công nhận. Những nghiên cứu chuyên sâu kế tiếp theo trong thời gian gần đây giống đậu tương thứ 3 có tính kháng rệp cao đã được phát hiện, giống này của Nhật bản được biết với tên PI 200538. Các gene đã được phân định và bản đồ hóa từ các nguồn, trên cùng vị trí nhiễm sắc thể và kết quả đã thể hiện PI có các gene mong đợi không ở trên cùng vị trí với các giống khác. Điều này có nghĩa là gene kháng thể và PI 200538 không có cùng nguồn gene và có thể được sử dụng để lai tạo nhằm nâng cao hiệu ứng đề kháng của cây.

Do khả năng kháng rầy được điều khiển bởi một gene từ nguồn kháng thể chung, vì thế nên chúng có thể được gây giống ghép thành giống đông tây tương thích (Midwest-adapted varieties) nhanh và dễ dàng hơn. Bằng phương pháp lai chéo 3 thế hệ trong một năm trong hệ thống kết hợp môi trường nhà kính và đồng ruộng. Năm 2010 sẽ là năm quan trọng vì các giống lai đã được nhân cho mục đích thường mại và sẽ được tung ra thị trường. Đây sẽ là vụ mùa thương mại đầu tiên với giống đậu tượng kháng rầy trên đồng ruộng.
Thật không may, thành công về giống đậu tương kháng rầy không được tỏa sáng lâu, trong khi nghiên cứu về cây đậu tương các nhà khoa học nông nghiệp cũng đồng thời tìm thấy được một dạng mới của rệp vừng trên đậu tương. Các nhà nghiên cứu vẫn tự tin và lạc quan về việc sẽ tìm được kỹ thuật phối gene mới để khắc phục vấn đề mới phát hiện về rệp vừng, nhưng không ai có thể nói gì trước với tự nhiên đầy bất ngờ và thú vị. Các nghiên cứu bổ sung về rệp vừng trên đậu tương lại đã phát hiện thêm những kiểu sinh học khác của rệp có thể khắc chế được gene kháng rầy của đậu tương. Trong các kiểm nghiệm gần đây, giống rệp mới có thể lây nhiễm dễ dàng như các dạng lây nhiễm khác thường thấy trên cây đậu tương.
Điều đáng mừng là ở gene của giống PI 200538 có thể kháng rầy khác với dạng gene kháng rầy ở Dowling và Jackson. Gene kháng rầy thứ 2 của PI đã được phát hiện ra có chức năng bảo vệ cây chống lại dạng sinh học mới của giống rệp vừng này. Vì vậy nên việc lai tạo PI 200538 tiếp tục được thực hiện nhưng dĩ nhiên sẽ cần thêm thời gian đến vài năm tới để có thể công bố được gene thứ 2 này. Mặc dù đã công bố sự xuất hiện giống rệp mới, các giống đậu tương kháng rầy dòng Dowling vẫn được công khai và thương mại hóa trong năm tới. Theo kế hoạch, giống lai thứ 2 với gene của Dowling cũng sẽ phát hành thương mại hóa. Điều này là tin vui cho các nhà sản xuất vì họ sẽ có nhiều hơn 1 lựa chọn giống kháng rầy hiệu quả nhất trong thời điểm này. Các nghiên cứu đánh giá cũng đã đề cập đến lợi điểm quan trọng của các giống đậu tương kháng rầy mới này. Nhà nông không chỉ sẽ tiết kiệm được nhiều tiền đầu tư vào hóa chất trừ rầy mà còn hỗ trợ bảo vệ môi trường, giảm thiểu thiệt hại cho các sinh vật có ích trên đồng ruộng. Thông điệp đã đến với nông dân với tin vui về giống đậu tương kháng rầy có hiệu quả về năng suất đồng thời giảm thiểu suất đầu tư. Tuy nhiên khả năng kháng rầy cũng không nên xem như là cứu cánh vĩnh viễn. Các nhà nghiên cứu thực nghiệm vẫn cảnh báo nguy cơ tương thích, thích nghi vô hiệu hóa khả năng kháng rầy nếu loài kháng rầy được canh tác độc canh kéo dài trên một diện tích nhất dịnh là có khả năng xảy ra. Đến lúc đó khả năng kháng rầy có thể xem như không còn nữa.
Điều bí ẩn chưa được nghiên cứu là tiến trình thích nghi của rệp với các giống kháng rầy mới. Việc nghiên cứu tiên phong này có thể sẽ giải thích được cơ chế kết hợp kép 2 gene để nâng cao năng lực kháng rầy cho các giống tiếp theo.