Trong chuỗi sự kiện chào mừng tháng khoa học công nghệ của Học viện, ngày 11/05/2026, tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, nhóm Nghiên cứu mạnh Công nghệ chọn tạo và phát triển giống cây trồng đã có buổi semina trao đổi với TS. Chance Clark – Trường Đại học Purdue - Hoa Kỳ, chủ đề “Uncovering the Genetic Basis of Soybean Shoot Architecture Traits”. TS. Chance Clark hiện đang tham gia trao đổi nghiên cứu khoa học tại lab nghiên cứu xuất sắc của bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng – Khoa Nông học.
Tham gia buổi trao đổi có thành viên của nhóm nghiên cứu mạnh, các giảng viên, sinh viên khoa Nông học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các nhà khoa học của viện Cây lương thực và thực phẩm và Trường Đại học Adlaide – Úc.
Cấu trúc thân chồi (shoot architecture) đóng vai trò quyết định đối với năng suất cây trồng. Lịch sử nông nghiệp từng chứng kiến Cuộc cách mạng Xanh với các đột biến làm thay đổi hàm lượng hoặc khả năng phản ứng với gibberellic acid (GA), tạo ra các giống lúa và lúa mì bán lùn (semi-dwarf) giúp tăng vọt năng suất. Đối với đậu tương, việc tối ưu hóa cấu trúc thân chồi (như đặc tính sinh trưởng của thân, hình dạng lá và số lượng lá chét) là mục tiêu cốt lõi để thiết kế kiến trúc tán lá tối ưu, cải thiện khả năng quang hợp và tăng năng suất hạt.
Nghiên cứu tập trung vào việc làm rõ cơ sở di truyền điều khiển các dạng sinh trưởng của thân đậu tương bao gồm: vô hạn (indeterminate), hữu hạn (determinate) và bán hữu hạn (semideterminate). Từ quần thể dòng tự phối cận huyết tái tổ hợp (RIL) giữa hai dòng bố mẹ có kiểu sinh trưởng vô hạn, nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy một số dòng RIL xuất hiện kiểu hình bán hữu hạn. Bằng phương pháp lập bản đồ locus tính trạng số lượng (QTL mapping) trên nhiễm sắc thể số 16 đã xác định được Dt4, một alen ẩn (cryptic allele) có nguồn gốc từ đậu tương hoang dã (Glycine soja). Alen này chính là gen FT5a (Glyma.16G044100) mã hóa cho một loại florigen (tín hiệu di động kích thích ra hoa). Khi chuyển alen Dt4 tự nhiên vào dòng đậu tương vô hạn, cây chuyển gen không chỉ chuyển sang kiểu hình kết thúc sinh trưởng sớm ở đỉnh chồi mà còn giúp định hình kích thước lá hẹp hơn (tăng tỷ lệ chiều dài/chiều rộng của lá).
Đậu tương thông thường có lá kép gồm 3 lá chét (trifoliate). Tuy nhiên, nghiên cứu đi sâu vào phân tích dòng đột biến tự phát lf2 (dòng L73-1087) có kiểu hình lá kép lên tới 7 lá chét (heptafoliate). Bằng phương pháp Phân tích tổ hợp phân tách (BSA) kết hợp giải trình tự, nhóm nghiên cứu định vị gen Lf2 nằm ở đầu nhiễm sắc thể số 11. Phát hiện quan trọng cho thấy dòng đột biến mang một đột biến mất đoạn gồm 2 cặp ba zơ trong vùng trình tự mã hóa. Sự mất đoạn này làm phá hủy cấu trúc của miền liên kết dự kiến thuộc yếu tố điều hòa phiên mã Knotted Homeobox 2 (Knotted1-like homeobox 2 transcription factor). Kết quả giải trình tự RNA (RNA-Seq) xác nhận đột biến này làm thay đổi đáng kể mức độ biểu hiện (bật/tắt) của hàng loạt gen hạ nguồn liên quan. Thực nghiệm chuyển gen biểu hiện vượt mức (overexpression) trình tự mã hóa wild-type của Lf2 vào dòng đột biến đã phục hồi thành công kiểu hình 3 lá chét tiêu chuẩn. Ngược lại, sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để làm bất hoạt (knockdown) gen Lf2 trên nền giống Williams 82 đã tạo ra các lá kép có thêm nhiều lá chét mới.
Nghiên cứu mở ra các bước đi tiếp theo bao gồm: Đặt gen Lf2 vào một mạng lưới điều hòa di truyền hoàn chỉnh trong sự phát triển lá kép; Tìm hiểu chức năng của bản sao song song (duplicate paralog) của Lf2; Ứng dụng các hiểu biết về Lf2 và Dt4 để chủ động thiết kế kiến trúc tán cây tối ưu hóa, nâng cao hiệu suất canh tác và sản lượng cây đậu tương trong nông nghiệp hiện đại.
Buổi semina đã mang đến nhiều thông tin cập nhật về thông tin về bước đột phá trong việc hiểu và làm chủ công nghệ thiết kế kiến trúc tán cây (canopy structure) để tối ưu hóa năng suất đậu tương. Những hiểu biết này cung cấp một bộ công cụ di truyền chính xác, giúp các nhà chọn giống chủ động cấu trúc lại hình thái cây đậu tương (nhập các đặc tính như lá hẹp hơn, tăng số lượng lá chét) nhằm tối đa hóa khả năng hấp thụ ánh sáng, nâng cao hiệu suất quang hợp tổng thể và thúc đẩy sản lượng hạt trong nông nghiệp hiện đại. Các nội dung được trình bày có ý nghĩa thiết thực đối với giảng dạy, nghiên cứu khoa học và định hướng ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng. Buổi semina cũng góp phần mở rộng trao đổi học thuật, thúc đẩy hợp tác nghiên cứu và nâng cao năng lực tiếp cận các công nghệ hiện đại trong lĩnh vực di truyền và chọn giống cây trồng.
Nhóm nghiên cứu mạnh Công nghệ chọn tạo và Phát triển giống cây trồng