Trong nửa đầu của thế kỷ 21, theo quan đểm của thuyết tiến hóa của chọn lọc tự nhiên là đột biến xảy ra một cách ngẫu nhiên theo quy luật tất yếu. Sự tiến hóa ở thực vật để nhằm mục đích bảo vệ gen của nó từ sự đột biến để duy trì sự sống. Tuy nhiên, theo nghiên cứu gần đây của Giáo Sư Monroe và cộng sự ở Viện Sinh Học Max Planck, Đức đăng trên tạp chí Nature, đột biến thường rất ít xảy trong khu vực ít chức năng của bộ gen (genome), và tần suất đột biến giảm một nửa trong toàn bộ gen và khoảng 2/3 trong các gen có chức năng quan trọng

Nghiên cứu kiểu hình (plant phenomics) đang nhận được nhiều sự quan tâm gần đây như là công cụ làm cầu nối để bổ sung vào khoảng trống hiểu biết từ kiểu gen đến kiểu hình. Phương pháp đánh giá kiểu hình chính xác thì có ích trong việc hiểu thêm về sự liên kết tính trạng nông học quan trọng với loci gen chuyên biệt, có ích trong việc cải thiện giống cây trồng. Sức sống cây con là tính trạng nông học quan trọng, đặc biệt trong việc chuyển đổi phương thức canh tác lúa từ hình thức cấy sang sạ. 

1. Kỹ thuật giải mã chuỗi trình tự genome Phiên bản bộ gen người tham chiếu được hoàn thiện vào năm 2013 (ký hiệu GRCh38) rất có ích cho nghiên cứu y sinh và cho ứng dụng trong việc chữa trị bệnh di truyền ở người. Nhưng nó vẫn còn thiếu sót nhất định vì kỹ thuật giải mã chuỗi trình tự của Illumina, San Diego, California được sử dụng tại thời điểm đó tạo ra các đoạn đọc chính xác nhưng ngắn. Đoạn đọc ngắn có thể tạo ra việc sắp xếp không chính xác các chuỗi trình tự có tính lặp lại cao như telomere và centromere. Kỹ thuật được phát triển bởi công ty Pacific Biosciences và Oxford Nanopore Technologies (ONT) có thể giải mã 10-100 của hàng ngàn base trong 1 lần đọc mà không có bất cứ lỗi nào xảy ra. Kỹ thuật giải mã của công ty Pacific Biosciences thậm chí có thể phát hiện ra biến dị nhỏ nhất trong chuỗi trình tự lặp lại dài. Kỹ thuật giải mã của công ty ONT có thể nhận dạng nhiều sự biến đổi trong DNA đóng vai trò kiểm soát và điều hòa biểu hiện gen.

Năng suất giống lúa được quyết định nhiều bởi cao cây, số lượng chồi và hình dạng bông lúa (gồm số lượng hạt, kích cở hạt, kích cở bông lúa, và nhánh trên bông lúa). Trong nhiều năm qua, nhiều gen được nhận dạng cho việc quy định đặc tính bông lúa, và hầu hết gen là các yếu tố phiên mã hoặc yếu tố điều hòa phiên mã. Gần đây nhất, một nhóm nhà khoa học ở Trường đại học Nông nghiệp Trung Quốc đã có phát hiện mới liên quan đến gen RGN1 có vai trò trong việc kiểm soát số lượng hạt và hình dạng bông lúa. Công trình nghiên cứu vừa được đăng trên tạp chí uy tín Plant Biotechnology Journal vào đầu năm 2022.

Mùi vị gạo là một trong những yếu tố chủ yếu quyết định giá trị của gạo. Tuy nhiên, nó bị ảnh hưởng bởi từng loại gạo khác và môi trường. Vì vậy, công việc quan trọng là làm sao để đánh giá chất lượng mùi vị của nhiều loại gạo khác nhau được trồng trong môi trường khác nhau.

Do dân số gia tăng theo dự báo, sản xuất lúa gạo trong tương lai đặt dưới sự thử thách là phải tạo ra sản lượng lúa nhiều hơn trong khi phải giảm thiểu tối đa thiệt hại do tác động của môi trường. Theo Tiến Sĩ Shen Yuan, Đại học Nebraska-Lincoln, “Sản xuất lúa gạo toàn cầu đang chịu thử thách lớn từ biến đổi khí hậu, thiếu nước và công lao động, gia tăng năng suất chậm”. 

Diệp lục tố chlorophyll xanh đóng vai trò quan trọng, giúp cho cây sinh trưởng và sản xuất. Điều gì sẽ xảy ra nếu cây không có đủ diệp lục tố chlorophyll?

Thay đổi giống lúa thường xuyên và điều kiện canh tác sẽ giúp duy trì năng suất lúa bền vững trong điều kiện thâm canh. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí rất uy tín PNAS năm 2021.

Trong cuộc cách mạng xanh vào những năm 1960, giống lúa thấp cây (semi-dwarf 1-sd1) chứa gen sd1 được chọn tạo có khả năng chống chịu đổ ngã và gia tăng năng suất lúa ở hầu hết các nước Châu Á. Allen lặn sd1 tạo ra cây lúa ngắn hơn với khả năng chống chịu đổ ngã tốt hơn, chỉ số thu hoạch và hiệu quả sử dụng phân đạm cao hơn. Gen sd-1 được nhận dạng đầu tiên trong giống lúa Trung Quốc Dee-geo-woo-gen (DGWG). 

Arsenic là chất gây ô nhiễm có nguồn gốc từ tiến trình công nghiệp và thuốc trừ sâu và thường tìm thấy trong đất và nguồn nước ngầm. Ở dạng vô cơ, arsenic nguyên nhân gây ra nhiều loại bệnh bao gồm tiểu đường, bệnh tim, và ung thư. Nghiên cứu từ năm 2000 cho thấy, lúa gạo cũng có thể chứa chất độc arsenic. Trong báo cáo năm 2012, gần 65 loại lúa và sản phẩm lúa gạo đều có chứa arsenic, nhiều trong số đó chứa hàm lượng arsenic ở mức báo động. Năm 2020, nhà khoa học ở Anh tìm thấy 55 mẫu gạo bán trên thị trường có hàm lượng arsenic vượt quá ngưỡng thức ăn dành cho trẻ em. Arsenic không chỉ ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm mà còn là nguyên nhân dẫn đến giảm năng suất lúa.