Biến đổi khí hậu đang gây ra những tác động nghiêm trọng đến ngành nông nghiệp toàn cầu, trong đó Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất. Tình trạng hạn hán kéo dài, xâm nhập mặn gia tăng và lượng mưa phân bố bất thường đang làm suy giảm năng suất cây trồng, phá vỡ hệ thống sản xuất truyền thống và đặt ra thách thức lớn về an ninh lương thực. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu và phát triển giống cây trồng có khả năng chống chịu với điều kiện khắc nghiệt được xem là chiến lược ưu tiên, trong đó công nghệ chọn giống phân tử nổi lên như một giải pháp khoa học tiên tiến, giúp rút ngắn thời gian lai tạo, nâng cao độ chính xác và hiệu quả của chương trình chọn giống.

Chọn giống phân tử (Marker-Assisted Selection – MAS) là phương pháp sử dụng các chỉ thị phân tử (marker) liên kết với các gen mục tiêu trong quá trình chọn giống, giúp các nhà khoa học nhận diện, theo dõi và tích hợp các gen chịu hạn, chịu mặn vào giống cây trồng một cách nhanh chóng và chính xác. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào đánh giá hình thái ngoài đồng ruộng, vốn chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường, chọn giống phân tử cho phép sàng lọc cây trồng ngay từ giai đoạn mầm dựa trên thông tin di truyền, giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và giảm rủi ro trong nghiên cứu giống.

Tại Việt Nam, các chương trình nghiên cứu giống lúa chịu mặn, chịu hạn sử dụng công nghệ MAS đã đạt được những kết quả đáng khích lệ. Một số giống lúa như OM6976, OM5451, ST24, ST25... đã được phát triển với sự hỗ trợ của chọn lọc phân tử, cho khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện mặn nhẹ đến trung bình (4–6‰) và hạn kéo dài. Các gen như Saltol (chịu mặn), qDTY (chịu hạn) hay Pup1 (khả năng hấp thụ lân trong đất nghèo dinh dưỡng) đã được xác định, nhân giống và tích hợp vào các giống chủ lực, góp phần duy trì sản xuất ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long và Nam Trung Bộ – nơi bị ảnh hưởng nặng bởi xâm nhập mặn và hạn hán.

Không chỉ dừng lại ở cây lúa, chọn giống phân tử còn được áp dụng rộng rãi trong cây ngô, đậu nành, bông, cà phê, cây ăn quả và rau màu. Các gen chịu hạn liên quan đến cơ chế đóng mở khí khổng, tổng hợp proline, điều tiết hormone ABA hay bảo vệ màng tế bào đang được khai thác để tạo ra các giống cây trồng có khả năng duy trì sinh trưởng trong điều kiện thiếu nước. Trong khi đó, các gen liên quan đến vận chuyển ion Na⁺/K⁺, loại bỏ muối ra khỏi mô thực vật hoặc cô lập muối ở vacuole đang được sử dụng để tăng cường khả năng chống chịu mặn mà không ảnh hưởng đến sinh trưởng hoặc năng suất.

Một bước tiến xa hơn của chọn giống phân tử là chỉnh sửa gen (gene editing) với công nghệ CRISPR-Cas9, cho phép can thiệp chính xác vào bộ gen cây trồng để làm bất hoạt gen bất lợi hoặc kích hoạt gen mong muốn mà không để lại dấu vết DNA ngoại lai. Đây là một xu hướng tiềm năng trong tương lai, khi quy định pháp lý và sự chấp nhận của xã hội đối với công nghệ sinh học ngày càng được cởi mở hơn. Công nghệ chỉnh sửa gen giúp rút ngắn thời gian tạo giống từ vài năm xuống còn vài tháng và mở ra khả năng phát triển giống cây trồng siêu thích nghi, không chỉ chịu hạn, chịu mặn mà còn chống chịu sâu bệnh, cải thiện chất lượng và tăng cường hiệu quả sử dụng tài nguyên.

Tuy nhiên, quá trình nghiên cứu, ứng dụng và phổ biến giống cây trồng chịu hạn, chịu mặn vẫn còn gặp nhiều thách thức. Một trong những khó khăn lớn là thiếu hệ thống cơ sở dữ liệu di truyền đầy đủ cho các giống bản địa. Việc xác định chính xác các gen liên quan đến tính trạng chịu hạn, chịu mặn vẫn cần nhiều thời gian và công nghệ phân tích cao cấp. Ngoài ra, từ phòng thí nghiệm đến thực địa, việc chuyển gen vào giống ưu tú, đánh giá ổn định năng suất và thương mại hóa sản phẩm cần sự phối hợp liên ngành và nguồn lực lớn.

Thêm vào đó, ở cấp sản xuất, nhiều nông dân chưa sẵn sàng tiếp nhận giống mới do thiếu thông tin, lo ngại về năng suất thực tế, khả năng tiêu thụ sản phẩm và giá thành giống cao hơn. Điều này đòi hỏi phải có sự vào cuộc mạnh mẽ từ chính quyền địa phương, doanh nghiệp và các tổ chức khoa học để xây dựng các mô hình trình diễn, hỗ trợ chuyển giao giống mới và đảm bảo đầu ra cho nông sản nhằm tạo niềm tin cho người sản xuất.

Về mặt chính sách, cần có chiến lược phát triển giống cây trồng thích ứng biến đổi khí hậu ở cấp quốc gia, tích hợp vào quy hoạch vùng sản xuất và kế hoạch bảo vệ tài nguyên. Việc đầu tư cho nghiên cứu cơ bản về di truyền học, sinh học phân tử, tin sinh học cũng như xây dựng cơ sở dữ liệu gen cây trồng bản địa cần được chú trọng. Đồng thời, khuyến khích hợp tác quốc tế trong chia sẻ nguồn gen, công nghệ chọn giống và đánh giá đồng ruộng là yếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian nghiên cứu và nâng cao chất lượng giống.

Giống cây trồng là yếu tố đầu vào có tác động sâu sắc đến hiệu quả canh tác, khả năng sử dụng tài nguyên và mức độ phát thải trong nông nghiệp. Khi giống đã có khả năng chịu hạn, chịu mặn, người nông dân có thể tiết kiệm lượng nước tưới, giảm sử dụng phân bón và hóa chất, đồng thời duy trì sản xuất ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Đây chính là nền tảng quan trọng của một nền nông nghiệp bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu, bảo vệ tài nguyên và góp phần vào chiến lược an ninh lương thực quốc gia.