Những nghiên cứu mới hỗ trợ ngành nông nghiệp giảm phát thải, chăn nuôi bền vững

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.

Trước thách thức của biến đổi khí hậu, gia tăng dân số và yêu cầu cấp thiết về an ninh lương thực toàn cầu, nông nghiệp đang bước vào giai đoạn đổi mới mạnh mẽ. Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), đến năm 2050, sản lượng nông nghiệp toàn cầu cần tăng ít nhất 70% để đáp ứng nhu cầu của gần 10 tỷ người.

Đây không chỉ là thách thức, mà còn là động lực thúc đẩy đổi mới sáng tạo. Sự kết hợp của các công nghệ hiện đại từ sinh học phân tử, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn đến tự động hóa và các mô hình canh tác xanh đang mở ra những cơ hội to lớn để nâng cao năng suất, sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn và kiến tạo một nền nông nghiệp bền vững, thích ứng với tương lai.

Chia sẻ về nghiên cứu giảm phát thải từ cây lúa, Giáo sư Pamela Christine Ronald, Đại học California, Davis (Hoa Kỳ), Thành viên Hội đồng Giải thưởng VinFuture cho biết, cây lúa đóng góp 12% tổng phát thải khí metan trên toàn thế giới. Trong môi trường đất ngập nước, rễ lúa thiếu oxy tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí sinh metan. Vì thế, nhóm nghiên cứu của bà đã tập trung nghiên cứu thay đổi gene cây lúa để giảm phát thải metan.

"Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi phát hiện lúa có gene quan trọng làm ảnh hưởng tới sự phát triển của bộ rễ và chúng tôi phát hiện hệ vi sinh vật sống quanh cây mới gây ra khí metan. Chúng tôi đã hợp tác với các nhà khoa học để thực hiện phân tích bộ gene của vi sinh vật sống ở vùng rễ để tạo ra những gene cây giảm phát thải. Chúng tôi tìm ra lúa mang gene 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", Giáo sư nói.

Tại tọa đàm, Giáo sư Raphaël Mercier là nhà di truyền học phân tử và là Giám đốc Khoa Sinh học Nhiễm sắc thể tại Viện Nghiên cứu Di truyền Cây trồng Max Planck, Đức cũng 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.

Tiến sĩ Nadia Radzman, Phòng thí nghiệm Sainsbury, Đại học Cambridge đã chia sẻ về vai trò của cây họ đậu và công tắc sinh học trong nông nghiệp thích ứng khí hậu. Cây họ đậu giúp cố định nitơ tự nhiên nhờ quan hệ cộng sinh với vi sinh vật trên rễ, giảm nhu cầu phân đạm hóa học.

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 nói.

Ông cũng chia sẻ về việc sử dụng AI trên các điện thoại thông minh để thực hiện kiểm tra lượng dinh dưỡng, từ đó đưa ra khuyến cáo dinh dưỡng phù hợp cho loài vật nuôi.

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.