Trong tiến trình chuyển đổi mô hình tăng trưởng dựa trên khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo, nông nghiệp Việt Nam đang đứng trước yêu cầu phải tạo ra những bước đột phá sâu hơn về năng suất, chất lượng và giá trị gia tăng. Không chỉ dừng lại ở việc ứng dụng máy móc, tự động hóa hay số hóa quy trình sản xuất, đổi mới sáng tạo trong nông nghiệp ngày càng cần đi vào chiều sâu, bắt đầu từ chính nguồn lực di truyền của cây trồng, vật nuôi. Dự án giải mã gene 1.000 giống lúa Việt Nam (VN1K-RICE) là một hướng đi đáng chú ý trong xu thế đó.
Theo thông tin được giới thiệu tại Hội thảo Quốc tế về Ứng dụng Công nghệ Gen trong Nông nghiệp (SAGA 2026), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VIBD), Trường Đại học VinUni đang triển khai dự án VN1K-RICE, thuộc chương trình AgriOmics-AI giai đoạn 2026-2030. Dự án đặt mục tiêu giải trình tự toàn bộ hệ gene của 1.000 mẫu lúa Việt Nam, trước mắt tập trung vào 150 mẫu nòng cốt, đại diện cho nhiều hệ sinh thái canh tác khác nhau.
Giải mã gene 1.000 giống lúa Việt Nam: Mở hướng đột phá cho nông nghiệp đổi mới sáng tạo. Ảnh minh họa - BNN
Đưa nguồn gene bản địa trở thành tài sản tri thức
Việt Nam sở hữu hệ thống giống lúa truyền thống phong phú, gắn liền với lịch sử canh tác lâu đời và sự đa dạng về điều kiện tự nhiên, khí hậu, thổ nhưỡng. Từ những giống lúa nước ở đồng bằng đến lúa nương vùng cao, từ các giống thích nghi với đất phèn, đất mặn đến lúa hoang, mỗi nguồn gene đều có thể chứa đựng những đặc tính sinh học có giá trị.
Tuy nhiên, một nghịch lý đặt ra là dù nhiều giống lúa đã được lưu giữ tại các ngân hàng gene, viện nghiên cứu và cơ sở đào tạo, phần lớn vẫn chưa được giải trình tự toàn bộ hệ gene. Điều này khiến việc nhận diện chính xác các đặc tính di truyền, đánh giá tiềm năng và khai thác nguồn gene phục vụ chọn tạo giống còn gặp không ít hạn chế.
VN1K-RICE hướng tới khắc phục khoảng trống đó bằng cách chuyển các bộ sưu tập giống lúa từ trạng thái lưu giữ truyền thống sang hệ thống dữ liệu di truyền có khả năng phân tích, đối chiếu và ứng dụng. Đây là bước chuyển quan trọng: nguồn gene không chỉ được bảo tồn về mặt vật chất mà còn được số hóa ở cấp độ phân tử, tạo điều kiện để các nhà khoa học hiểu sâu hơn giá trị bên trong mỗi giống lúa.
Một trong những mục tiêu trọng tâm là xây dựng hệ gene tham chiếu cho các giống lúa truyền thống Việt Nam. Khác với cách tiếp cận chỉ dựa trên một hệ gene đại diện, hệ thống tham chiếu được xây dựng từ nhiều giống bản địa sẽ phản ánh tốt hơn tính đa dạng di truyền. Qua đó, giới nghiên cứu có thêm cơ sở để phát hiện những gene liên quan đến khả năng chống chịu, chất lượng hạt gạo và các đặc tính nông học quan trọng.
Việc lựa chọn mẫu nghiên cứu cũng có ý nghĩa đặc biệt. Các giống lúa đại diện cho hệ sinh thái lúa nước, lúa nương, vùng ven biển nhiễm mặn, đất ngập triều và lúa hoang sẽ giúp mở rộng phạm vi khảo sát, tránh bỏ sót những nguồn gene quý đang tồn tại trong các điều kiện sinh thái đặc thù.
Kết hợp công nghệ gene và trí tuệ nhân tạo trong chọn tạo giống
Điểm đáng chú ý của dự án không chỉ nằm ở quy mô giải mã 1.000 hệ gene, mà còn ở phương pháp kết hợp dữ liệu di truyền với trí tuệ nhân tạo để phục vụ nghiên cứu và chọn tạo giống.
Sau khi hoàn thành giải trình tự, nhóm nghiên cứu sẽ kết hợp dữ liệu gene với kết quả đánh giá đặc tính của từng giống tại ba vùng sinh thái. Những tiêu chí được quan tâm bao gồm chất lượng và giá trị dinh dưỡng của hạt gạo như độ dẻo, hương thơm, hàm lượng vi chất, protein; khả năng chịu hạn, chịu mặn, chịu nóng, chịu ngập; khả năng kháng bệnh và mức phát thải khí nhà kính trong quá trình canh tác.
Cách tiếp cận này giúp kết nối thông tin ở cấp độ phân tử với những biểu hiện thực tế ngoài đồng ruộng. Thay vì chỉ đánh giá giống dựa trên đặc điểm hình thái hoặc kết quả canh tác qua nhiều vụ, các nhà khoa học có thể xác định những vùng gene liên quan trực tiếp đến tính trạng mong muốn. Đây là cơ sở để rút ngắn quá trình tìm kiếm, sàng lọc và phát triển vật liệu giống mới.
Đặc biệt, AI sẽ hỗ trợ xử lý khối lượng dữ liệu di truyền lớn, tìm kiếm mối liên hệ giữa gene và tính trạng, dự đoán chức năng của gene, qua đó giúp các nhà khoa học khai thác dữ liệu hiệu quả hơn. Khi được tích hợp với các phương pháp nghiên cứu sinh học và chọn giống hiện đại, công nghệ này có thể nâng cao độ chính xác trong việc lựa chọn những cá thể mang đặc tính di truyền có lợi.
Một hướng ứng dụng khác là phát triển các dòng lúa gần đẳng gene, tức những dòng có nền di truyền gần như tương đồng nhưng khác biệt tại vùng gene mục tiêu. Đây là vật liệu quan trọng để kiểm chứng vai trò của từng gene, đồng thời hỗ trợ các chương trình lai tạo giống theo định hướng cụ thể. Những chỉ thị DNA được xác định từ dữ liệu hệ gene cũng có thể được sử dụng để nhận diện, chọn lọc và xác thực các giống lúa mang đặc tính có giá trị.
Như vậy, từ giải mã gene đến ứng dụng AI, VN1K-RICE đang hướng tới hình thành một quy trình nghiên cứu có tính liên kết, trong đó dữ liệu khoa học trở thành đầu vào trực tiếp cho hoạt động đổi mới giống cây trồng.
Động lực cho nông nghiệp xanh và phát triển bền vững
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng tác động rõ nét đến sản xuất nông nghiệp, việc phát triển những giống lúa có khả năng thích ứng với điều kiện bất lợi trở thành yêu cầu cấp thiết. Hạn hán, xâm nhập mặn, nhiệt độ tăng cao và tình trạng ngập úng bất thường đang đặt ra nhiều thách thức đối với các vùng sản xuất lúa trọng điểm.
Nếu khai thác hiệu quả nguồn gene bản địa, Việt Nam có thêm cơ hội tìm kiếm những đặc tính thích nghi đã được hình thành qua quá trình chọn lọc tự nhiên lâu dài. Đây có thể là nền tảng để phát triển những giống lúa vừa duy trì năng suất, vừa có khả năng chống chịu tốt hơn trước các điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
Đáng chú ý, việc đưa tiêu chí phát thải khí nhà kính vào đánh giá các giống lúa cho thấy dự án không chỉ quan tâm đến năng suất và chất lượng sản phẩm mà còn hướng tới mục tiêu phát triển nông nghiệp phát thải thấp. Những giống lúa phù hợp với điều kiện canh tác tiết kiệm nước, giảm đầu vào và hạn chế phát thải có thể góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang mô hình sản xuất xanh.
Đây cũng là hướng đi có ý nghĩa đối với việc nâng cao năng lực cạnh tranh của gạo Việt Nam trên thị trường quốc tế. Trong bối cảnh tiêu chuẩn về chất lượng, an toàn thực phẩm và phát triển bền vững ngày càng được coi trọng, lợi thế của ngành lúa gạo không thể chỉ dựa vào sản lượng hay giá thành. Giá trị khoa học, chất lượng dinh dưỡng, khả năng truy xuất nguồn gốc và dấu ấn sinh thái sẽ ngày càng trở thành những yếu tố quan trọng.
Từ thành tựu nghiên cứu đến hệ sinh thái đổi mới sáng tạo
Dự án VN1K-RICE cho thấy tiềm năng kết hợp giữa công nghệ sinh học, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo trong giải quyết những bài toán thực tiễn của nền kinh tế. Đây cũng là minh chứng cho xu hướng đưa nghiên cứu khoa học ra khỏi phạm vi phòng thí nghiệm, tiến tới tạo lập các nền tảng dữ liệu phục vụ trực tiếp sản xuất và phát triển ngành hàng.
Để những kết quả nghiên cứu phát huy hiệu quả, vấn đề quan trọng trong thời gian tới là tăng cường liên kết giữa các trường đại học, viện nghiên cứu, ngân hàng gene, doanh nghiệp nông nghiệp và các địa phương. Dữ liệu di truyền cần được quản lý, chuẩn hóa và khai thác theo cơ chế phù hợp; đồng thời, kết quả nghiên cứu phải được chuyển giao thành các giải pháp chọn tạo giống, quy trình canh tác và sản phẩm có giá trị thương mại.
Bên cạnh đó, cần chú trọng bảo đảm quyền lợi đối với nguồn gene bản địa, tôn trọng tri thức canh tác truyền thống và tăng cường hợp tác khoa học quốc tế trên cơ sở bảo đảm lợi ích quốc gia. Đây là những yếu tố cần thiết để việc khai thác tài nguyên di truyền vừa tạo ra giá trị kinh tế, vừa gìn giữ được nguồn lực sinh học lâu dài.
Giải mã gene 1.000 giống lúa Việt Nam vì thế không đơn thuần là một dự án nghiên cứu quy mô lớn. Quan trọng hơn, đây là bước tiếp cận mới trong tư duy phát triển nông nghiệp, từ khai thác lợi thế tự nhiên sang làm chủ tri thức khoa học và công nghệ. Khi những giá trị di truyền được nhận diện, số hóa và ứng dụng bằng các công nghệ tiên tiến, hạt gạo Việt Nam sẽ có thêm nền tảng để nâng cao chất lượng, gia tăng giá trị và khẳng định vị thế trên thị trường quốc tế.
Đổi mới sáng tạo, xét đến cùng, không chỉ nằm ở những công nghệ hiện đại được đưa vào sản xuất, mà còn ở khả năng phát hiện và đánh thức những giá trị tiềm ẩn trong chính nguồn lực truyền thống. Với VN1K-RICE, hành trình ấy bắt đầu từ việc giải mã những thông tin di truyền nằm sâu trong từng giống lúa, mở ra triển vọng mới cho một nền nông nghiệp Việt Nam hiện đại, xanh và phát triển bền vững.
