Chọn tạo giống cây trồng

Nông nghiệp là một trong những ngành ứng dụng chuyên sâu các công nghệ bức xạ, kỹ thuật hạt nhân tiên tiến để tạo ra các giống cây trồng mới, hỗ trợ tăng năng suất chất lượng sản phẩm nông nghiệp, đem lại thu nhập cao hơn cho người nông dân ở nhiều quốc gia trên thế giới hiện nay. 

Việt Nam áp dụng phương pháp chọn giống cây trồng đột biến bằng bức xạ muộn hơn so với các nước trên thế giới mới chỉ từ những năm 1970 nhưng sau đó đã phát triển mạnh và thu được nhiều thành tựu với sự giúp đỡ của Cơ quan NLNT quốc tế (IAEA) từ những năm 1980 thông qua các dự án hợp tác kỹ thuật. Các cơ sở nghiên cứu của Việt Nam như Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Khoa học nông nghiệp miền Nam, Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long, Trung tâm hạt nhân TP. Hồ Chí Minh, Viện Nghiên cứu hạt nhân và một số cơ sở khoa học công nghệ đã đẩy mạnh hướng nghiên cứu ứng dụng này. Chiếu xạ được sử dụng để tạo ra đột biến trên cây trồng, tạo ra các giống mới có một hoặc một số các tính trạng được cải tiến so với giống gốc như chất lượng tốt, năng suất cao và ổn định hơn, chịu bệnh hoặc thích ứng với biến đổi khí hậu tốt hơn. Viện Di truyền nông nghiệp là đơn vị truyền thống và đi đầu trong công tác chọn tạo giống đột biến phóng xạ với tổng số 37 giống gồm 19 giống lúa, 13 giống đậu tương, 2 giống ngô, 3 giống hoa chiếm 46,3% tổng số giống cây trồng đột biến của cả nước.

Trong năm 2019, Trung tâm đánh giá không phá hủy thuộc Viện NLNT Việt Nam phối hợp với Viện Di truyền nông nghiệp đã thiết kế và chế tạo thành công đưa vào sử dụng thiết bị chiếu xạ Gamma Cell trên cơ sở tận dụng nguồn phóng xạ đã qua sử dụng của y tế. Đây là thiết bị chiếu xạ gamma đầu tiên với mục đích dành riêng cho chiếu xạ đột biến giống cây trồng được sản xuất tại Việt Nam, là bước tiến quan trọng để các nhà khoa học chủ động trong công tác nghiên cứu, chọn tạo giống cây trồng mới bằng phương pháp đột biến phóng xạ.

TS. Nguyễn Văn  Mạnh, Phó Trưởng Bộ môn đột biến và ưu thế lai, Viện Di truyền nông nghiệp cho biết, trước đây, khi chưa có thiết bị thì các mẫu chiếu xạ chúng tôi phải gửi sang các cơ sở y tế, các trung tâm chiếu xạ công nghiệp để nhờ họ chiếu nên không chủ động được thời gian, và chỉ có thể chiếu xạ trên mẫu hạt khô. Tuy nhiên, từ khi có thiết bị chiếu xạ gamma cell, chúng tôi có thể chiếu xạ trên nhiều mẫu vật khác nhau, từ hạt khô, hạt nảy mầm, hạt phấn, các loạt mắt ghép cho cây ăn quả. Đặc biệt, chúng tôi hoàn toàn chủ động về mặt thời gian chiếu xạ. 

Theo thống kê đến cuối năm 2021, Việt Nam đã chọn tạo và đưa vào sản xuất 80 giống cây trồng đột biến, trong đó chủ yếu là sử dụng tia bức xạ gamma bao gồm 55 giống lúa, 15 giống đậu tương, 3 giống hoa, 2 giống ngô còn lại là các giống cây trồng khác như táo, đậu xanh. Các giống lúa được chọn tạo bằng phương pháp đột biến, sử dụng tia phóng xạ đã mang lại hiệu quả kinh tế to lớn trong đảm bảo an ninh lương thực, góp phần đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu lương thực đứng thứ hai trên thế giới. Giống lúa ST25 của anh hùng lao động, kỹ sư Hồ Quang Cua và các nhà khoa học đến từ tỉnh Sóc Trăng phát triển dựa trên nguồn vật liệu lúa đột biến thông qua chiếu xạ. Tại cuộc thi gạo ngon nhất thế giới năm 2019 tổ chức tại Philippin, giống lúa ST25 đã được vinh danh và trao tặng cúp gạo ngon nhất thế giới.

Các giống lúa được chọn tạo bằng phương pháp đột biến, sử dụng tia phóng xạ đã mang lại hiệu quả kinh tế to lớn trong đảm bảo an ninh lương thực 

Các kết quả nghiên cứu trong 40 năm qua của các nhà khoa học đã đưa Việt Nam trở thành một trong tám nước đứng đầu thế giới về chọn tạo giống đột biến, góp phần đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững, trong đó, Viện Di truyền nông nghiệp là thành viên tích cực. Với những kết quả đạt được và thành tích đóng góp cho phát triển nông nghiệp, Viện Di truyền nông nghiệp đã được trao giải thưởng quốc tế xuất sắc nhất trong chọn tạo giống cây trồng đột biến.

TS. Lê Đức Thảo, Phó Viện trưởng Viện Di truyền nông nghiệp cho biết, hiện nay việc chọn tạo giống cây trồng của Viện Di truyền nông nghiệp cũng như là ở Việt Nam nói chung chủ yếu nằm ở mạng chọn giống. Viện theo đuổi hướng này từ lâu năm và có những thành tựu đáng ghi nhận, tỉ phần đóng góp vào phát triển nông nghiệp bền vững thì Việt Nam được đánh giá rất cao, đặc biệt là các giống có tầm ảnh hưởng về diện tích, tỉ trọng trong sản xuất. Đây là hướng nghiên cứu Việt Nam được thế giới ghi nhận và tôn trọng. 

Bảo quản và chế biến

Ứng dụng NLNT trong lĩnh vực bảo quản và chế biến đang là một giải pháp nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp Việt Nam  xuất khẩu. Xử lý kiểm dịch thực vật là điều kiện tiên quyết trong thương mại toàn cầu nhằm đảm bảo sản phẩm không bị nhiễm một số loài côn trùng gây hại, đặc biệt là với các sản phẩm rau quả tươi. Các phương pháp xử lý thông thường như diệt côn trùng bằng hóa chất có thể để lại dư lượng gây hại cho con người và môi trường, hoặc xử lý nhiệt có thể làm thay đổi mùi vị và kết cấu của thực phẩm, phương pháp chiếu xạ sử dụng tia gamma, trùm tia điện tử hoặc tia X liều thấp có thể xử lý kiểm dịch một lượng lớn thực phẩm, nâng cao độ an toàn cho thực phẩm, giảm nguy cơ gây bệnh nhờ gây bất hoạt các loại vi khuẩn, ký sinh trùng, nấm hay côn trùng gây bệnh. Chiếu xạ thực phẩm có thể giảm sự hư hỏng, kéo dài thời gian bảo quản mà vẫn đảm bảo chất lượng thực phẩm, không gây rủi ro cho sức khỏe của người tiêu dùng. 

Các cơ sở chiếu xạ của Việt Nam hiện nay đã mở rộng nghiên cứu, nâng cao năng suất chiếu xạ, hỗ trợ xuất khẩu nhiều mặt hàng thủy hải sản, hoa quả, dược phẩm, dụng cụ y tế vào các thị trường khó tính trên thế giới. Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội thuộc Viện NLNT đã xây dựng và hoàn thiện dây chuyền chiếu xạ và kho lạnh bảo quản chiếu xạ như hoa quả, thủy hải sản xuất khẩu, chiếu xạ bảo quản thuốc đông nam dược, chiếu xạ dược phẩm. Tính đến nay, Việt Nam đã có 9 cơ sở chiếu xạ được trang bị 12 thiết bị chiếu xạ quy mô công nghiệp ở Hà Nội, TP. Hồ Chí  Minh, Bình Dương, Vĩnh Long, Cần Thơ và Bắc Ninh phục vụ xuất khẩu trái cây và thủy hải sản sang các thị trường đòi hỏi sản phẩm chất lượng cao như Mỹ, Nhật, Úc, góp phần tạo ra tăng trưởng kim ngạch xuất khẩu rau quả, thủy hải sản hàng năm. Với sự giúp đỡ của IAEA và Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO), Việt Nam cũng đang có kế hoạch mở rộng dịch vụ chiếu xạ trong bảo vệ thực vật nhằm tạo ưu thế cạnh tranh trong các thị trường khác

Bảo vệ thực vật

Thanh long là loại trái cây được trồng phổ biến ở nước ta và hiện đang xuất khẩu sang hơn 40 quốc gia, với lợi nhuận đem lại cao hơn nhiều lần so với xuất khẩu lúa gạo. Tuy nhiên, cũng giống như nhiều loại trái cây khác, trái thanh long bị ruồi đục quả gây hại. Với đặc tính gây hại cho nhiều loại trái bao gồm cả nhóm cây ăn trái và nhóm rau ăn trái, thêm vào đó là khả năng bay tốt, thích ứng với nhiều vùng khí hậu nên ruồi đục quả được xếp vào nhóm dịch hại kiểm dịch thực vật quan trọng của nhiều quốc gia. Đây chính là lý do nhiều nước khi nhập khẩu thanh long của Việt Nam đã yêu cầu loại quả này cần được chiếu xạ hoặc xử lý qua hơi nước nóng để diệt trừ ruồi đục quả trước khi xuất đi. Từ năm 2016, Viện Bảo vệ thực vật được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Bộ Khoa học và Công nghệ giao chủ trì thực hiện Dự án “Hỗ trợ kỹ thuật với IAEA xây dựng mô hình quản lý tổng hợp ruồi đục trái thanh long trên cơ sở phối hợp với kỹ thuật triệt sản côn trùng tại vùng trồng thanh long của tỉnh Bình Thuận”. Kỹ thuật triệt sản côn trùng (SIT) là hình thức kiểm soát côn trùng dựa trên việc sử dụng tia bức xạ ion chiếu từ giai đoạn nhộng với liều lượng thích hợp, đủ gây bất dục cho côn trùng trưởng thành, sau đó đem thả vào các khu vực bị sâu hại tàn phá, các cá thể này vẫn giao phối với con cái trong tự nhiên, tuy nhiên trứng của các con cái sẽ không thể nở thành ấu trùng. Do đó, theo thời gian làm cho số lượng cá thể của quần thể côn trùng giảm dần, tiến tới bị triệt tiêu. Kỹ thuật này thường được phối hợp trong mô hình quản lý tổng hợp côn trùng gây hại trên diện rộng nhằm kiểm soát vào trong một số trường hợp có thể loại bỏ hoàn toàn côn trùng gây hại. Đây là một trong những kỹ thuật thân thiện với môi trường nhất từng được phát triển để kiểm soát nhiều loại côn trùng gây hại cho rau quả. Theo kế hoạch của Dự án mô hình quản lý tổng hợp ruồi đục quả, ứng dụng kỹ thuật triệt sản côn trùng đang được triển khai với quy mô 1.600 – 2.000 ha cho hơn 1.000 hộ dân sản xuất  thanh long tại xã Hàm Hiệp, huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận. Hàng tháng khoảng 15 triệu nhộng ruồi đục quả được nhân nuôi tại Viện Bảo vệ thực vật, sau đó chiếu xạ và thả vào mô hình. Mô hình triển khai thành công sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho vùng sản xuất trái thanh long của tỉnh Bình Thuận. 

Nông hóa thổ nhưỡng

Đất là nguồn tài nguyên hữu hạn và không thể tái tạo đang bị đe dọa trên toàn thế giới. Ứng dụng NLNT trong lĩnh vực nông hóa thổ nhưỡng đến nay đã có một số kết quả nghiên cứu bước đầu về xói mòn đất canh tác nhằm giúp cho việc xây dựng các giải pháp khắc phục, quản lý và chống thoái hóa đất. Viện Nghiên cứu hạt nhân thuộc Viện NLNT Việt Nam đã chủ trì, phối hợp với các đơn vị liên quan ứng dụng kỹ thuật Cs-137, berili-7 trong nghiên cứu đánh giá xói mòn đất và đã được thử nghiệm thành công ở khu vực Tây Nguyên, Lâm Đồng và Tây Bắc, giúp chúng ta xác định được mô hình canh tác tối ưu trong bảo vệ đất và chống xói mòn.

Các giống lúa được chọn tạo bằng phương pháp đột biến, sử dụng tia phóng xạ đã mang lại hiệu quả kinh tế to lớn trong đảm bảo an ninh lương thực 

Chăn nuôi, trồng trọt

Trong chăn nuôi và trồng trọt, các chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ đất hiếm cũng được ứng dụng và đem lại hiệu quả cao. Việt Nam có nguồn tài nguyên đất hiếm khá lớn đã được các cơ quan địa chất thăm dò và đánh giá trữ lượng. Các nguyên tố đất hiếm có tính chất đặc biệt, do đó chúng không những được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp mà còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực nông nghiệp. 

Trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản, các phức chất hữu cơ trong đất hiếm cũng có khả năng kháng bệnh và tăng trưởng vật nuôi. Trong trồng trọt các nguyên tố đất hiếm là một trong những nguyên tố vi lượng cần thiết trong một số loạt cây trồng, vì chúng tham gia vào thành phần nhiều loại enzim và có khả năng thúc đẩy sự hoạt động của các loại enzim đó như khả năng tăng hàm lượng diệp lục, tăng quá trình quang hợp, tăng sự hấp thu các chất dinh dưỡng đa lượng, tăng khả năng chống chịu điều kiện thời tiết và môi trường. Một số đơn vị nghiên cứu triển khai ở nước ta như Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Viện NLNT Việt Nam, Viện Nông hóa Thổ nhưỡng, Đại học Đồng Tháp, Huế, Đà Lạt đã đưa những sản phẩm phân bón đất hiếm và đã có những thử nghiệm thành công trên một số loại cây trồng như lúa, chè, vải thiều, cà phê, cà chua và cây dược liệu. 

Với mục tiêu ứng dụng NLNT vì hòa bình, phạm vi ứng dụng và quy mô ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống kinh tế - xã hội sẽ được Việt Nam tiếp thu từ kinh nghiệm quốc tế, phối hợp với cá cơ quan hữu quan để đẩy mạnh ứng dụng NLNT trong nhiều lĩnh vực.

TS. Trần Bích Ngọc, Phó Cục trưởng phụ trách Cục NLNT, Bộ KH&CN cho biết, ứng dụng NLNT còn nhiều tiềm năng và triển vọng phát triển trong tương lai. Bên cạnh tiếp tục phát triển những thế mạnh đã đạt được thời gian tới cần đẩy mạnh hơn nữa những nghiên cứu ứng dụng, tiến tới thương mại hóa những sản phẩm công nghệ mà Việt Nam đang trong giai đoạn nghiên cứu, triển khai, bước đầu đã đạt được kết quả khả quan. Giai đoạn tới, Cục NLNT phối hợp với IAEA để xây dựng tiếp khung chương trình quốc gia cho giai đoạn 2022-2027 dựa trên những lĩnh vực và hướng ưu tiên của Việt Nam. 

Giai đoạn sắp tới nền kinh tế của nước ta sẽ đặt trong bối cảnh mới, tình hình thế giới cũng có những thay đổi nhất là tác động của đại dịch Covid – 19. Với tiềm năng đóng góp cho phát triển kinh tế - xã hội, hoạt động nghiên cứu, ứng dụng NLNT ở Việt Nam giai đoạn tới cần được đẩy mạnh hơn nữa để bám sát và giải quyết các vấn đề cuộc sống đặt ra một cách hiệu quả đảm bảo an ninh, an toàn phóng xạ. Thực tế này đòi hỏi chúng ta tiếp tục nỗ lực tăng cường hợp tác trong nước, quốc tế để nghiên cứu, phát triển và ứng dụng NLNT vì mục đích hòa bình đưa đất nước ngày càng phát triển. 

Bài, ảnh: PV