Nghiên Cứu Di Truyền Tính Chống Chịu Đối Với Thiệt Hại Môi Trường Của Cây Lúa

Khám phá cơ sở di truyền giúp cây lúa chống chịu thiệt hại do môi trường, nâng cao năng suất và bền vững trong sản xuất nông nghiệp.

• Tác giả: Bùi Chí Bửu
• Người hướng dẫn: PTS. Nguyễn Văn A
• Trường học: Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long
• Chuyên ngành: Di Truyền
• Đề tài: Nghiên Cứu Di Truyền Tính Chống Chịu Của Cây Lúa Đối Với Thiệt Hại Môi Trường
• Loại tài liệu: Luận Án
• Năm xuất bản: 2003
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Nghiên cứu di truyền tính chống chịu stress ở cây lúa Tổng quan 55 ký tự

Nghiên cứu di truyền tính chống chịu stress môi trường của lúa là một lĩnh vực quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các yếu tố môi trường như khô hạn, mặn, ngập úng, nhiệt độ khắc nghiệt, và đất phèn gây ảnh hưởng lớn đến năng suất lúa. Việc hiểu rõ cơ sở di truyền của tính chống chịu này giúp các nhà khoa học và nhà chọn giống phát triển các giống lúa thích ứng tốt hơn với các điều kiện bất lợi. Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003) đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu di truyền để cải thiện khả năng chống chịu abiotic stress ở lúa, đặc biệt trong bối cảnh nguồn nước ngày càng khan hiếm và biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng phức tạp.

1.1. Tầm quan trọng của khả năng chịu đựng stress môi trường của lúa

Khả năng chịu đựng stress môi trường của lúa là yếu tố then chốt để duy trì năng suất và ổn định sản xuất trong điều kiện bất lợi. Biến đổi khí hậu và sản xuất lúa đang tạo ra những thách thức chưa từng có. Các nghiên cứu về cơ sở di truyền của tính trạng này giúp xác định các gen quan trọng và marker di truyền liên kết với khả năng chống chịu. Từ đó, có thể áp dụng các phương pháp chọn giống phân tử để đẩy nhanh quá trình tạo ra các giống lúa chịu hạn, giống lúa chịu mặn, và giống lúa chịu ngập úng.

1.2. Các loại stress môi trường chính ảnh hưởng đến cây lúa

Cây lúa phải đối mặt với nhiều loại stress môi trường khác nhau, bao gồm chống chịu abiotic stress (khô hạn, mặn, ngập úng, nhiệt độ khắc nghiệt, độc tố kim loại) và chống chịu biotic stress (sâu bệnh hại). Mỗi loại stress đều có cơ chế tác động riêng, và cây lúa cần phải có các cơ chế thích ứng đặc biệt để tồn tại và phát triển. Nghiên cứu di truyền giúp xác định các gen và con đường sinh học liên quan đến khả năng chống chịu đối với từng loại stress cụ thể. Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), việc nghiên cứu cơ chế chống chịu và khả năng di truyền của các giống lúa là rất cần thiết.

II. Thách thức Năng suất lúa giảm do tác động môi trường 58 ký tự

Tác động của các yếu tố môi trường bất lợi đang ngày càng gia tăng, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất lúa. Khô hạn làm giảm khả năng sinh trưởng và phát triển của cây, mặn hóa đất làm suy yếu hệ rễ và giảm khả năng hấp thụ dinh dưỡng, ngập úng gây thiếu oxy và làm chết cây, nhiệt độ khắc nghiệt làm ảnh hưởng đến quá trình sinh sản và hình thành hạt. Việc giải quyết những thách thức này đòi hỏi các nghiên cứu chuyên sâu về cơ sở di truyền của tính chống chịu và ứng dụng các công nghệ chọn giống tiên tiến. Theo FAO (2002), khoảng 70% tiềm năng năng suất bị mất đi do điều kiện bất lợi của môi trường.

2.1. Ảnh hưởng của khô hạn đến sinh trưởng và năng suất lúa

Khô hạn là một trong những yếu tố môi trường nghiêm trọng nhất ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất lúa. Tình trạng thiếu nước làm giảm quá trình quang hợp, hạn chế sự phát triển của rễ và lá, và làm giảm số lượng và chất lượng hạt. Nghiên cứu di truyền tập trung vào việc xác định các gen liên quan đến khả năng chịu hạn và điều tiết áp suất thẩm thấu ở lúa. Việc tạo ra các giống lúa chịu hạn là một giải pháp quan trọng để đảm bảo năng suất trong các vùng thiếu nước.

2.2. Tác động của mặn và ngập úng lên cây lúa

Mặn hóa đất và ngập úng là hai vấn đề nghiêm trọng đối với sản xuất lúa ở nhiều vùng ven biển và đồng bằng. Mặn làm giảm khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng, gây độc cho cây và làm giảm năng suất. Ngập úng gây thiếu oxy, làm thối rễ và làm chết cây. Các nghiên cứu di truyền tập trung vào việc xác định các gen liên quan đến khả năng chịu mặn và chịu ngập úng ở lúa. Phát triển các giống lúa chịu mặn và giống lúa chịu ngập úng là cần thiết để duy trì sản xuất trong các vùng bị ảnh hưởng.

III. Phương pháp nghiên cứu gen chống chịu ở cây lúa Bí quyết 59 ký tự

Nghiên cứu di truyền tính chống chịu stress môi trường của lúa sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ phân tích di truyền cổ điển đến các kỹ thuật sinh học phân tử tiên tiến. Các phương pháp này bao gồm: phân tích QTL (Quantitative Trait Loci) để xác định các vùng gen liên quan đến tính trạng số lượng, sử dụng marker phân tử để chọn giống, giải trình tự gen để xác định các gen cụ thể, và nghiên cứu biểu hiện gen để hiểu cách các gen được điều khiển trong điều kiện stress. Ứng dụng công nghệ sinh học trong cải thiện giống lúa cho phép chọn tạo giống nhanh chóng và hiệu quả hơn. Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), phân tích QTL là một công cụ quan trọng để nghiên cứu các tính trạng di truyền số lượng.

3.1. Phân tích QTL và vai trò của marker di truyền trong chọn giống lúa

Phân tích QTL là một phương pháp quan trọng để xác định các vùng gen trên nhiễm sắc thể liên quan đến các tính trạng số lượng, chẳng hạn như khả năng chịu hạn, chịu mặn, và chịu ngập úng. Marker di truyền (ví dụ: SSR, SNP) được sử dụng để đánh dấu các vùng gen này và giúp các nhà chọn giống chọn lọc các cây lúa mang các alen có lợi cho tính chống chịu. Chọn giống dựa trên marker (MAS) giúp tăng tốc quá trình chọn tạo giống và cải thiện độ chính xác.

3.2. Nghiên cứu biểu hiện gen và đột biến gen ở lúa

Nghiên cứu biểu hiện gen giúp hiểu cách các gen được điều khiển trong điều kiện stress môi trường. Phân tích microarray và RNA-seq được sử dụng để xác định các gen được biểu hiện khác biệt giữa các giống lúa chịu stress và không chịu stress. Nghiên cứu đột biến gen ở lúa cũng giúp xác định các gen quan trọng cho khả năng chống chịu. Các dòng đột biến có thể được sử dụng để xác nhận chức năng của gen và phát triển các marker phân tử.

IV. Ứng dụng CRISPR trong chọn tạo giống lúa chịu stress 59 ký tự

Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 đang mở ra những cơ hội mới trong việc cải thiện tính chống chịu stress môi trường của lúa. CRISPR-Cas9 cho phép các nhà khoa học chỉnh sửa các gen mục tiêu một cách chính xác, tạo ra các giống lúa có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi. Công nghệ này có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chịu hạn, chịu mặn, chịu ngập úng, và chịu nhiệt độ khắc nghiệt. Việc ứng dụng công nghệ CRISPR trong chọn tạo giống lúa hứa hẹn mang lại những đột phá quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực. Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), công nghệ sinh học ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cải tiến giống cây trồng.

4.1. Ưu điểm của công nghệ CRISPR Cas9 so với các phương pháp khác

CRISPR-Cas9 có nhiều ưu điểm so với các phương pháp chọn giống truyền thống và các kỹ thuật chuyển gen khác. CRISPR-Cas9 cho phép chỉnh sửa gen một cách chính xác, nhanh chóng và hiệu quả. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để chỉnh sửa nhiều gen cùng một lúc, giúp tạo ra các giống lúa có khả năng chống chịu đa dạng. Ngoài ra, CRISPR-Cas9 không đưa DNA ngoại lai vào cây, làm giảm các lo ngại về an toàn sinh học.

4.2. Các nghiên cứu ứng dụng CRISPR Cas9 trong cải thiện giống lúa chịu hạn

Nhiều nghiên cứu đã sử dụng CRISPR-Cas9 để cải thiện khả năng chịu hạn của lúa. Các nhà khoa học đã chỉnh sửa các gen liên quan đến sự phát triển của rễ, điều tiết áp suất thẩm thấu, và phản ứng với stress nước. Các giống lúa được chỉnh sửa gen bằng CRISPR-Cas9 cho thấy khả năng chịu hạn tốt hơn và năng suất cao hơn trong điều kiện thiếu nước. Những kết quả này cho thấy tiềm năng to lớn của CRISPR-Cas9 trong việc phát triển các giống lúa chịu hạn thích ứng với biến đổi khí hậu.

V. Cải thiện di truyền giống lúa Kết quả và hướng đi 58 ký tự

Các nghiên cứu về di truyền tính chống chịu stress môi trường của lúa đã đạt được nhiều kết quả quan trọng trong những năm gần đây. Nhiều gen và QTL liên quan đến khả năng chịu hạn, chịu mặn, chịu ngập úng, và chịu nhiệt độ khắc nghiệt đã được xác định. Các marker phân tử liên kết với các gen này đã được sử dụng để chọn giống hiệu quả hơn. Một số giống lúa cải tiến có khả năng chịu đựng stress môi trường tốt hơn và cho năng suất cao hơn trong điều kiện bất lợi đã được phát triển và đưa vào sản xuất. Cải thiện di truyền giống lúa tiếp tục là một hướng đi quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực trong tương lai.

5.1. Các giống lúa cải tiến có khả năng chống chịu abiotic stress

Nhiều giống lúa cải tiến đã được phát triển để có khả năng chống chịu abiotic stress tốt hơn. Các giống lúa này có thể chịu hạn, chịu mặn, chịu ngập úng, hoặc chịu nhiệt độ khắc nghiệt. Các giống lúa này thường có năng suất cao hơn trong điều kiện bất lợi so với các giống lúa truyền thống. Việc sử dụng các giống lúa cải tiến này có thể giúp nông dân giảm thiểu rủi ro và tăng thu nhập.

5.2. Hướng nghiên cứu tương lai về nguồn gen cây lúa và đa dạng di truyền

Nghiên cứu tương lai cần tập trung vào việc khai thác và bảo tồn nguồn gen cây lúa và đa dạng di truyền. Các giống lúa địa phương và các loài lúa hoang dại là những nguồn gen quý giá cho việc cải thiện khả năng chống chịu stress môi trường. Nghiên cứu cũng cần tập trung vào việc hiểu rõ hơn về các cơ chế phân tử liên quan đến khả năng chống chịu và phát triển các phương pháp chọn giống hiệu quả hơn.

VI. Tương lai Ứng dụng genomics trong cải tiến giống lúa 59 ký tự

Ứng dụng genomics (nghiên cứu bộ gen) đang mở ra những triển vọng mới trong việc cải thiện tính chống chịu stress môi trường của lúa. Genomics cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của bộ gen lúa, xác định các gen quan trọng cho khả năng chống chịu, và phát triển các marker phân tử chính xác hơn. Giải trình tự gen lúa và phân tích bộ gen so sánh giúp xác định các gen mới và các biến thể gen liên quan đến khả năng chống chịu. Genomics đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện di truyền giống lúa. Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), Genomics là ngành học di truyền mới có tiềm năng lớn.

6.1. Vai trò của giải trình tự gen lúa trong nghiên cứu chống chịu

Giải trình tự gen lúa cung cấp một bản đồ chi tiết về bộ gen lúa, cho phép các nhà khoa học xác định các gen và vùng gen liên quan đến khả năng chống chịu stress môi trường. Thông tin này có thể được sử dụng để phát triển các marker phân tử và chọn giống hiệu quả hơn. Giải trình tự gen cũng giúp so sánh bộ gen của các giống lúa khác nhau, xác định các biến thể gen liên quan đến khả năng chống chịu.

6.2. Ứng dụng tin sinh học trong phân tích dữ liệu genomics về lúa

Tin sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích dữ liệu genomics về lúa. Các công cụ tin sinh học được sử dụng để xử lý và phân tích các dữ liệu lớn từ giải trình tự gen, phân tích biểu hiện gen, và phân tích tương tác gen. Tin sinh học giúp các nhà khoa học xác định các gen ứng cử viên cho khả năng chống chịu stress môi trường và phát triển các mô hình dự đoán khả năng chống chịu của lúa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CẢI TIẾN GIỐNG CÂY TRỒNG CHỐNG CHỊU ĐIỀU KIỆN BẤT LỢI CỦA MÔI TRƯỜNG Diện tích đất trồng trọt trên thế giới chiếm 10% trong tổng số 13 tỉ ha. Trong đó, 11,5 triệu ha đất đang được canh tác được xem như không thuận lợi cho nông nghiệp (FAO 2002). Hầu hết đất trồng trọt được xếp vào nhóm dưới mức tối hảo cho cây trồng. Bên cạnh những thiệt hại do sâu bệnh gây ra, người ta ước đoán có 70% tiềm năng về năng suất bị mất đi do điều kiện bất lợi của môi trường, ngay cả trong những quốc gia có nền nông nghiệp phát triển (FAO 2002) Những thiệt hại do sâu bệnh gây ra được gọi với thuật ngữ "thiệt hại có tính chất sinh học" (biotic stresses).

Những thiệt hại do điều kiện bất lợi của môi trường, thí dụ như khô hạn, ngập úng, mặn, phèn, nóng, lạnh, v., được gọi với thuật ngữ "thiệt hại có tính chất không phải sinh học (abiotic stresses) Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây. Do sự thay đổi khí quyển với hiệu ứng nhà kính, nhiệt độ của khí quyển ấm dần lên, băng tan ở hai cực sẽ tạo sự ngập lụt ở các vùng đất thấp (như đồng bằng sông Cửu Long). Như vậy, lũ lụt và sự xâm nhập mặn sẽ trở thành vấn đề lớn trong nhiều năm sau. Với tầm quan trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên trong đầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn và chống chịu mặn trên toàn thế giới, trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng, sau đó là tính chống chịu lạnh, chống chịu ngập úng, chống chịu đất có vấn đề (acid, thiếu lân, độ độc sắt, độ độc nhôm, thiếu kẽm, Mg, Mn và một số chất vi lượng khác như Cu,…) 1-1.

KHÔ HẠN Khô hạn sẽ là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến an toàn lương thực của thế giới, và điều này đã từng xảy ra trong qúa khứ. Tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải vô tận, bên cạnh đó là áp lực dân số kèm theo sự phát triển đô thị, sự kiện ấy sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và cho phát triển công nghiệp. Do đó, sự khan hiếm nước phục vụ nông nghiệp là vấn đề đang được dự báo rất cấp thiết trên qui mô toàn cầu. Hiện nay, nước phục vụ nông nghiệp chiếm 70% nguồn nước phục vụ dân sinh của toàn thế giới.

Muốn sản xuất được 1 kg thóc, người ta phải cần 5000 lít nước. Nhiều quốc gia như Ai Cập, Nhật Bản, Úc đã cố gắng cải tiến nhằm nâng cao hiệu qủa sử dụng nước, giảm xuống 1,3 m3 / kg thóc. Ở Trung Quốc, các nhà chọn giống đang thử nghiệm mô hình cây lúa canh tác trên đất thoáng khí, với thuật ngữ "aerobic rice", không phải như cây lúa ngập nước truyền thống. Bộ rễ lúa sẽ phát triển như cây trồng cạn, với chế độ tưới cải tiến, nhằm tiết kiệm nước tối đa.

Hạn hán được xem như một trong những hậu qủa nghiêm trọng do sự suy giảm của nguồn nước. Do vậy, người ta đã qui định ngày 22 tháng 3 hàng năm là Ngày NướcThế Giới. Hiện nay, mức đảm bảo nước trung bình cho một người trong một năm đã giảm từ 12.800 m3 / người vào năm 1990 xuống còn 10.900 m3 / người vào năm 2000 và có khả năng chỉ còn khoảng 8.500 m3 / người vào năm 2020. Theo Hội Nước QuốcTế (IWRA), tiêu chuẩn công nhận quốc gia có mức bảo đảm nước cho một người < 4000 m3 / năm, được xem như thiếu nước, và < 2000 m3 / năm, thuộc loại hiếm nước.

Kết qủa đánh giá của chương trình KC12 ở Việt Nam cho thấy: tổng lượng nước cần dùng cả năm của nước ta chiếm 8,8% tổng lượng dòng chảy, năm 1999, tăng lên 12,5% trong năm 2000, và được dự báo sẽ tăng 16,5% vào năm 2010. Tổng lượng nước phục vụ tưới trong nông nghiệp của Việt Nam: 41 km3 năm 1985, tăng lên 46,9 km3 năm 1999, và 60 km3 năm 2000. Lượng nước cần dùng cho mùa khô sẽ tăng lên 90 km3 vào năm 2010, chiếm 54% tổng lượng nước có thể cung cấp. Xét trên qui mô toàn cầu, nhiệt độ trái đất nóng lên sẽ có khả năng làm mất 1/3 nguồn nước đang sử dụng của thế giới trong 20 năm tới, như dự báo của Liên Hợp Quốc.

Khủng hoảng thiếu nước trên thế giới hiện nay được nhận định không chỉ do nước qúa ít so với nhu cầu mà còn do quản lý nguồn nước qúa kém. Hàng năm có 2,2 triệu người chết do các căn bệnh liên quan đến nguồn nước ô nhiễm và điều kiện vệ sinh kém, với 12.000 km3 nước sạch hiện bị ô nhiễm nghiêm trọng. Do đó, từ năm 2000 trở đi, các dự án quốc tế về nông nghiệp thuộc hệ thống CGIAR đã nhấn mạnh đến giống cây trồng chống chịu khô hạn, nước sạch cho nông thôn, đô thị, xem những nội dung này là một ưu tiên đặc biệt. Các trung tâm nghiên cứu trên thế giới được FAO phân công phụ trách những cây trồng liên quan đến chống chịu khô hạn là: • IITA phụ trách nghiên cứu đậu cowpea ở Sahel, đậu tương và ngô ở Dry Savana • ICRISAT phụ trách nghiên cứu cao lương, kê, đậu chickpea, đậu phụng và đậu pigeon pea ở Ấn Độ và Sahel • CIAT phụ trách nghiên cứu các loại đậu ở Mexico, Trung Mỹ và Đông bắc Brazil • IRRI phụ trách nghiên cứu lúa ở Bangladesh, Đông Ấn Độ, Thái Lan và Indonesia • CIP phụ trách nghiên cứu khoai tây ở Trung Quốc.

Ấn Độ, Nam Phi, Kazakhstan, Afghanistan • CIMMYT phụ trách nghiên cứu lúa mì ở Trung Á, Tây Á, Bắc Phi, cây ngô ở vùng cận Sahara 1-2. ĐẤT MẶN Đất trồng trọt bị ảnh hưởng mặn ước khoảng 380 triệu ha, chiếm 1/3 đất trồng trên toàn thế giới. Nó thường đi kèm theo hiện tượng đất kiềm và ngập nước (Gale 2002). Trong đó, 60 triệu ha là đất mặn do thủy cấp đưa mặn lên đất mặt, người ta thường dùng thuật ngữ "inland salinity".

Hiện tượng này do thiếu nước tưới, làm đất trở nên mặn hóa ở Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ. Các trung tâm nghiên cứu trên thế giới được FAO phân công phụ trách những cây trồng liên quan đến chống chịu mặn là: • IRRI phụ trách nghiên cứu lúa vùng ven biển ở Bangladesh, Orissa, Việt Nam, Philippines, vùng mặn trong đất liển ở châu thổ sông Hằng (Ấn Độ) và vùng Đông bắc Thái Lan • ICARDA phụ trách nghiên cứu lúa ở Trung Á 1-3. ĐẤT ACID & ĐẤT BẠC MÀU Đất acid chiếm 40% diện tích đất trồng trọt trên toàn thế giới, với pH < 5, trong đó yếu tố hạn chế chủ yếu cho cây trồng là hàm lượng cao của nhôm và manganese. Vấn đề này đặc biệt quan trọng tại Nam Mỹ (380 triệu ha), bao gồm khu vực châu thổ sông Amazone.

Yếu tố hạn chế do hàm lượng sắt cao, gây độc cho cây được ghi nhận ở Tây Phi. Đất phèn ở Việt Nam và Thái Lan thuộc nhóm khác, rất đặc biệt, bởi vì độc chất thuộc hợp chất sulfate sắt, nhôm, cộng thêm hiện tượng thiếu lân, pH thấp, và rất giàu hữu cơ. Các trung tâm nghiên cứu trên thế giới được FAO phân công phụ trách những cây trồng liên quan đến chống chịu đất acid và bạc màu là: • IITA phụ trách nghiên cứu đậu cowpea, đậu tương ở vùng rừng ẩm ướt • CIAT phụ trách nghiên cứu các loại đậu ở Châu Phi, Châu Phi La Tinh • IRRI phụ trách nghiên cứu lúa ở Bangladesh, Indonesia, Philippines • CIMMYT phụ trách nghiên cứu ngô ở Châu Mỹ La Tinh, Đông Nam Á và Châu Phi, phụ trách nghiên cứu lúa mì ở CWANA 1-4. NHIỆT ĐỘ LẠNH & NHIỆT ĐỘ NÓNG Nhiệt độ qúa nóng hoặc qúa lạnh sẽ làm hạn chế tiềm năng phát triển của cây trồng.

Hiện nay, 70% vùng đất trồng khoai tây của thế giới có khả năng bị rủi ro do nhiệt độ lạnh. Cây lúa trồng ở Hàn Quốc, Nepal thường bị thiệt hại do lạnh Các trung tâm nghiên cứu trên thế giới được FAO phân công phụ trách những cây trồng liên quan đến chống chịu nhiệt độ bất thuận là: • CIP phụ trách nghiên cứu khoai tây chịu lạnh ở Andes, chịu nóng ở Nam Á • ICARDA phụ trách nghiên cứu lúa mạch, đậu chickpea, cây gai chịu lạnh • IITA phụ trách nghiên cứu đậu cowpea chịu nóng ở Sahel 1-5. BẢN ĐỒ GEN & SỰ PHÁT TRIỂN MARKER PHỤC VỤ PHÂN TÍCH DI TRUYỀN Bản đồ gen là yêu cầu trước hết cho phân tích di truyền tính trạng chống chịu các thiệt hại không phải sinh học, đồng thời nó cũng là tiêu chuẩn trong chọn giống cây trồng hiện đại. Nhóm Tư Vấn về Nghiên Cứu Nông Nghiệp Quốc Tế (CGIAR) của FAO đã chỉ đạo các Viện, Trung Tâm trực thuộc, hoàn thành các bản đồ ở mức độ phân tử đối với những loại cây trồng chính.

Trong đó, có những công trình mang tính chất hợp tác quốc tế rất rộng như: bản đồ gen cây lúa, lúa mì, khoai tây có thể được sử dụng phổ biến. Những bản đồ căn bản đối với cây trồng có mức độ phổ biến thấp cũng được xem xét, và được sự phân công của CGIAR, tuy rằng chúng có tính chất quốc tế hóa rất thấp. Chỉ còn một vài loài chưa được xây dựng bản đồ. Bản đồ di truyền (genetic map) còn được hiểu như bản đồ liên kết (linkage map) giữa marker và gen mục tiêu.

Bên cạnh đó, người ta đã thực hiện những hợp phần quan trọng để xây dựng bản đồ vật lý (physical map) của những gen này. Kỹ thuật xây dựng bản đồ đối với tính trạng số lượng (QTL) thường có rất ít thông tin về sự kiểm soát của gen, bởi vì nó dựa trên những giả định có tính chất toán học. Nhưng nó vô cùng quan trọng, vì hầu như các tính trạng chống chịu với "stress" đều yêu cầu "QTL mapping". Người ta cần phải quét từ đầu đến cuối bộ genome với những marker bao phủ toàn bộ các nhiễm sắc thể, với mật độ trung bình 10cM giữa 2 marker.

Thông qua đó, người ta xác định những khu vực giả định có chứa các gen điều khiển tính trạng số lượng mà ta đang nghiên cứu. Người ta phải dựa trên cơ sở biến động của tính trạng kết hợp với sự thay đổi của marker tương ứng. Mật độ marker càng dày đặc, càng tốt cho sự giả định, với mức độ chính xác cao, trên một quần thể con lai nào đó đang được sử dụng để phân tích di truyền.