AI, công nghệ gene hỗ trợ ngành nông nghiệp nâng cao năng suất, giảm phát thải

Tọa đàm với chủ đề "Đổi mới trong nông nghiệp và thực phẩm" trong khuôn khổ Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2025 có sự tham gia của các chuyên gia đầu ngành trong lĩnh vực nông nghiệp trên thế giới, cập nhật các xu hướng công nghệ tiên tiến trong sản xuất nông nghiệp thông minh, hiệu quả và bền vững.

Trong bối cảnh nhu cầu lương thực toàn cầu dự kiến tăng tới 100% vào năm 2050, trong khi sản lượng các cây trồng chủ lực có xu hướng giảm và tới 50% sản lượng cây trồng không được sử dụng làm thực phẩm, vấn đề an ninh lương thực trở nên cấp bách.

Thêm vào đó, nông nghiệp hiện đang tác động mạnh đến môi trường: Khí nhà kính, ô nhiễm nước, suy thoái đất, mất đa dạng sinh học, xói mòn đất và phá hủy môi trường sống của các loài tự nhiên. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để tăng sản lượng thực phẩm một cách bền vững, đồng thời nâng cao khả năng chống chịu với biến đổi khí hậu.

Tọa đàm "Đổi mới trong Nông nghiệp và Thực phẩm".

Chia sẻ về nghiên cứu giảm phát thải từ cây lúa, Giáo sư Pamela Christine Ronald - Đại học California, Davis (Hoa Kỳ), nhấn mạnh vai trò của di truyền thực vật trong việc phát triển các giống lúa có khả năng giảm phát thải và thích ứng với biến đổi khí hậu.

"Một trong những vấn đề lớn của nông nghiệp là khí metan phát sinh từ cây lúa - chiếm khoảng 12% tổng phát thải metan toàn cầu. Trong môi trường đất ngập nước, rễ lúa thiếu oxy tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí sinh metan", ông Ronald nói.

Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Giáo sư Ronald cho thấy cây lúa mang gen PSY1 có bộ rễ phát triển nhanh hơn và thử nghiệm trong điều kiện thuận lợi đã giảm 40% phát thải metan so với giống truyền thống. Hướng nghiên cứu tập trung vào việc phân tích cộng đồng vi sinh vật trong đất, xác định các gen lúa kiểm soát chất tiết từ rễ và sự tương tác với vi sinh vật, từ đó tạo ra cây trồng có lợi cho môi trường và giảm phát thải.

Ngoài ra, việc xác định vi khuẩn tích hợp carbon vào các bể carbon hữu cơ trong đất và phát triển công cụ đo lường thay đổi carbon lâu dài là bước quan trọng để đánh giá khả năng tái tạo đất trên quy mô thực địa.

Giáo sư Raphaël Mercier giới thiệu giải pháp tạo hạt giống vô tính nhằm cải thiện năng suất cây trồng.

Giáo sư Raphaël Mercier - Viện Nghiên cứu Di truyền Cây trồng Max Planck (Đức) - chia sẻ về cơ chế phân tử của quá trình giảm phân, đặc biệt là sự điều hòa hình thành và phân bổ quá trình trao đổi chéo, cũng như cách các quá trình này định hình đa dạng di truyền ở thực vật.

Ông đã xác định các gene chính như FANCM, RECQ4, và FIGL1, đóng vai trò như các yếu tố chống quá trình trao đổi chéo, từ đó cung cấp các chiến lược mới để điều chỉnh quá trình tái tổ hợp và thúc đẩy cải tiến giống cây trồng.

Giáo sư Mercier cũng là người tiên phong trong việc phát triển hệ thống MiMe (Nguyên phân thay vì Giảm phân), biến quá trình giảm phân thành một phân bào giống nguyên phân, cho phép sản xuất hạt giống vô tính - một bước đột phá có ý nghĩa lớn trong việc duy trì sự mạnh mẽ của giống lai ở các cây trồng như lúa.

Những đóng góp của ông đã kết nối sinh học nhiễm sắc thể cơ bản với khoa học thực vật ứng dụng, thúc đẩy các công cụ phân tử nhằm cải thiện độ ổn định năng suất và khả năng chịu đựng trong nông nghiệp toàn cầu.

"Công nghệ này có thể sử dụng cho nhiều giống lai, nhiều cây trồng để thế hệ giống vẫn giữ nguyên được đặc tính ưu việt của giống F1. Công nghệ này sẽ giúp cho các nhà nông có thể tự áp dụng để giữ được giống cây trồng có chất lượng cao qua các mùa vụ", Giáo sư Raphaël Mercier nói.

Một chia sẻ ấn tượng tại tọa đàm là về câu chuyện chăn nuôi thông minh của Giáo sư Ermias Kebreab - Đại học California, Davis.

Ông chia sẻ về một dự án đang thực hiện tại Việt Nam và sử dụng các sản phẩm như lá trà, rong biển, lá sắn để làm giảm việc sử dụng kháng sinh trong động vật. Giáo sư đang kết hợp với Đại học VinUni nghiên cứu phát triển một số công nghệ giám sát để nâng cao năng suất ngành chăn nuôi.

Đồng thời, trong dự án kết hợp với các nhà khoa học Việt Nam ở Cần Thơ cũng nghiên cứu việc sử dụng lá sắn, bã sắn, rong biển làm thức ăn chăn nuôi nâng cao tính tuần hoàn của toàn bộ hệ thống.

"Kết quả cho thấy bổ sung rong biển vào khẩu phần thức ăn cho bò thì giảm đột ngột phát thải metan tới 30%, ở một số động vật khác có thể giảm tới 90%. Ăn nhiều thì mức độ phát thải giảm càng nhiều. Việc cho ăn chính xác và phân tích dinh dưỡng là yếu tố then chốt để đạt hiệu quả tối ưu", Giáo sư Kebreab nói.

Tại tọa đàm, các chuyên gia đã cập nhật các xu hướng công nghệ tiên tiến, thảo luận về thách thức kỹ thuật, kinh tế và xã hội, cũng như khám phá cơ hội hợp tác và ứng dụng thực tiễn nhằm hướng tới một nền nông nghiệp thông minh, hiệu quả và bền vững.

Anh Văn

Nguồn: https://vtcnews.vn/ai-cong-nghe-gene-ho-tro-nganh-nong-nghiep-nang-cao-nang-suat-giam-phat-thai-ar990940.html