Lúa mì là loại cây lương thực được trồng phổ biến nhất trên trái đất. Trong bữa ăn hằng ngày, nó cung cấp nhiều protein hơn thịt và đóng góp khoảng 1/5 số calo mà con người tiêu thụ. Bên cạnh đó, nó cũng có một bộ gen lớn và phức tạp với 16 tỷ cặp nucleotit - lớn gấp năm lần bộ gen của con người.
Tuy nhiên, lúa mì dễ bị tổn thương bởi hạn hán, lũ lụt và bệnh hại do nấm và virus. Việc giải trình tự bộ gen của lúa mì sẽ mở đường cho việc tạo ra những giống lúa mì bền vững, sinh trưởng nhanh, năng suất cao, chất lượng dinh dưỡng cao và thích nghi tốt với biến đổi khí hậu.
Trình tự của bộ gen lúa mì từ lâu đã là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học. Lúa mì có ba bộ gen phụ, với phần lớn là các nguyên tố lặp đi lặp lại. Điều này có nghĩa là các bộ gen của lúa mì trông rất giống nhau. Cho đến bây giờ, rất khó để có thể phân biệt mỗi bộ gen phụ và kết hợp các bộ gen vào đúng thứ tự của nó.
Một bài báo đăng trên tạp chí Khoa học của Hiệp hội Gen Lúa mì Quốc tế, với tác giả là hơn 200 nhà khoa học đến từ 73 tổ chức nghiên cứu ở 20 quốc gia, trong đó có Trung tâm John Innes ở Anh đã trình bày chi tiết trình tự của 21 nhiễm sắc thể, vị trí chính xác của 107,891 gen và hơn 4 triệu chỉ thị phân tử. Bài báo thứ hai thực hiện bởi một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trung tâm John Innes đã cung cấp các chú giải và tài nguyên hỗ trợ cho các nhà nghiên cứu và các nhà lai tạo hiểu được sự ảnh hưởng của các gen đến các tính trạng của lúa mì, giúp tạo ra các giống lúa mì có năng suất cao, phục hồi nhanh hơn trước những thay đổi của môi trường và cải thiện sức đề kháng của lúa mì với dịch bệnh.
Trong một công trình trước đây tại Trung tâm John Innes, các nhà nghiên cứu cũng đã hoàn thiện một kỹ thuật nhân giống nhanh, sử dụng các nhà kính để rút ngắn chu kỳ sinh trưởng của lúa mì, kết hợp với nguồn gen được phát triển theo hai bài báo đã nêu, đã giảm thiểu đáng kể thời gian kiểm tra xem các chỉ thị di truyền có thực sự chống chịu được hạn hán, và các nhà lai tạo có thể đưa nhanh các giống mới ra thị trường hay không.
Cristobal Uauy, Trưởng dự án nghiên cứu di truyền cây trồng tại Trung tâm John Innes cho biết: “Hiểu biết về di truyền của các loại cây trồng đã thúc đẩy khả năng lựa chọn và nhân giống các tính trạng quan trọng. Giải quyết bộ gen khổng lồ của lúa mì là một thách thức lớn, nhưng nếu hoàn thành công việc này, chúng ta có thể xác định được các gen kiểm soát những đặc điểm mong muốn nhanh hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nhân giống các giống lúa mì có các đặc điểm như chống chịu hạn hán hoặc kháng bệnh."
Uauy nói thêm: "Có dự đoán rằng thế giới sẽ cần thêm 60% lúa mì vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu toàn cầu. Qua những nghiên cứu của chúng tôi cũng như các công bố quốc tế, chúng ta đang có những lợi thế để tăng năng suất cây trồng, tạo ra cây giống có chất lượng dinh dưỡng cao và thích nghi hơn với biến đổi khí hậu. "
Philippa Borrill, nghiên cứu viên tại Trung tâm John Innes nói: "Những năm làm việc để giải mã bộ gen lúa mì chỉ là khởi đầu. Các kết quả này sẽ tạo điều kiện hợp tác giữa các nhà khoa học, nhà lai tạo và nhà nông để định vị và xác định các gen cải thiện năng suất lúa mì theo cách bền vững và có trách nhiệm."
Bộ gen thực sự là công cụ giúp chúng ta giải quyết những thách thức về an ninh lương thực và biến đổi khí hậu. Chúng tôi tin rằng, trong vài năm tới chúng ta có thể cải thiện tính trạng của lúa mì giống như đã tinh lọc tính trạng của gạo và ngô, sau khi trình tự gen của chúng được khám phá hoàn toàn.", Ricardo Ramirez-Gonzalez, một nhà khoa học tại Trung tâm John Innes nói.