VinUni Rancang Penjujukan 1,000 Genom Padi Vietnam bagi Menyokong Pembiakbakaan Tahan Iklim

Peta genetik kepelbagaian padi Vietnam

Institut Penyelidikan Data Raya Universiti VinUni (VIBD) memperkenalkan VN1K-RICE, sebuah projek untuk menyusun jujukan genom lengkap 1,000 sampel padi Vietnam, bermula dengan koleksi teras sebanyak 150 sampel. Para penyelidik merancang untuk menggabungkan maklumat genetik dengan penilaian di tiga kawasan ekologi bagi membantu mengenal pasti padi yang sesuai menghadapi kemarau, tanah masin, haba dan banjir, di samping mengkaji mutu beras dan pelepasan gas rumah hijau.

Projek itu dibentangkan pada Simposium Antarabangsa mengenai Aplikasi Teknologi Gen dalam Pertanian, SAGA 2026, dan merupakan sebahagian daripada program penyelidikan AgriOmics-AI VIBD bagi tempoh 2026 hingga 2030. Hasil yang dirancang termasuk pangkalan data genom padi, genom rujukan berkualiti tinggi bagi padi tradisional Vietnam dan maklumat tentang aktiviti gen.

Penyelidikan ini menghimpunkan dua jenis bukti: maklumat yang terkandung dalam DNA tumbuhan dan prestasi sebenar tumbuhan itu. Menghubungkan kedua-duanya boleh membantu pembiak baka memilih bahan berguna daripada koleksi padi tradisional dan liar Vietnam, termasuk tumbuhan yang membawa ciri bernilai untuk pertanian dalam keadaan sukar.

Profesor Vu Ha Van, pengarah saintifik VIBD, mengetuai VN1K-RICE. Profesor Robert Henry, pengarah pengasas Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation di Universiti Queensland, Australia, serta pensyarah bersekutu di VinUni, ialah ketua bersama projek itu.

Mengapa bermula dengan 150 sampel?

150 sampel awal mewakili 15% daripada koleksi 1,000 sampel yang dirancang. Para penyelidik akan memulakan kerja dengan kumpulan teras ini sebelum memperluas usaha penjujukan. Pemilihan sampel meliputi padi sawah tanah rendah berpengairan, padi tanah tinggi, kawasan pesisir masin dan tanah yang terjejas oleh banjir pasang surut, selain sampel padi liar.

Persekitaran ini penting kerana tanaman padi menghadapi tekanan yang berbeza di setiap kawasan. Varieti yang tumbuh di kawasan pesisir masin mungkin mempunyai ciri berguna yang berbeza daripada padi tanah tinggi. Pensampelan merentas persekitaran ini membolehkan para penyelidik meneliti kepelbagaian padi Vietnam dengan lebih menyeluruh.

Projek ini akan membaca genom penuh, iaitu keseluruhan set arahan genetik yang terkandung dalam DNA setiap sampel. Perbezaan dalam arahan tersebut membantu membentuk ciri seperti aroma beras, sifat pulut, ketahanan terhadap penyakit dan toleransi terhadap tekanan persekitaran.

1,000 sampel ialah sasaran penjujukan projek ini. Kerja akan bermula dengan koleksi teras yang lebih kecil, membolehkan penyelidikan diperluas daripada kumpulan permulaan yang ditentukan, dan bukannya menganggap keseluruhan koleksi sebagai satu langkah pertama.

Menggunakan koleksi padi tersimpan dalam penyelidikan

Koleksi padi tradisional dan liar Vietnam disimpan oleh institusi termasuk Pusat Sumber Genetik Tumbuhan, Institut Penyelidikan Padi Delta Cuu Long, Universiti Can Tho dan Universiti Pertanian Kebangsaan Vietnam. Koleksi ini memelihara bahan yang boleh dikaji oleh saintis dan digunakan dalam pembiakbakaan.

Kebanyakan varieti padi ini belum menjalani penjujukan genom penuh. Vietnam juga belum mempunyai infrastruktur data genomik kebangsaan, sekali gus mengehadkan keupayaan penyelidik untuk mengenal pasti perbezaan genetik yang berguna dan mengkajinya merentas koleksi.

VN1K-RICE bertujuan menghubungkan bahan yang dipelihara itu dengan data yang boleh dianalisis dan dikongsi oleh para penyelidik. Sampel benih yang disimpan boleh dikaji bersama rekod DNAnya serta ukuran ciri tumbuhan tersebut. Ini memudahkan pencarian bahan yang berpotensi, seperti padi yang menggabungkan mutu beras yang dikehendaki dengan toleransi terhadap kemasinan.

Projek ini dibangunkan bersama institusi tempatan yang menyimpan sumber genetik serta rakan antarabangsa. Matlamat pembiakbakaannya turut sejajar dengan strategi pembangunan sektor padi Vietnam hingga 2030, dengan wawasan hingga 2050, khususnya usaha mencari padi bermutu, beradaptasi dengan iklim dan mengeluarkan pelepasan yang lebih rendah.

Pengumuman rasmi VinUniversity menyenaraikan empat institusi yang menyimpan koleksi, mengesahkan kerjasama dengan pemegang sumber genetik tempatan dan rakan antarabangsa, serta mengaitkan infrastruktur data genomik kebangsaan yang dirancang bagi projek itu dengan strategi tersebut. Pengumuman itu turut menyebut penyertaan kementerian, institut penyelidikan, universiti dan wakil tempatan dari seluruh Vietnam, bersama pakar antarabangsa.

Kepentingan genom rujukan Vietnam

Genom rujukan ialah jujukan genetik terperinci yang digunakan sebagai panduan perbandingan. Para penyelidik membandingkan genom padi lain dengannya untuk mengesan perbezaan dan mengkaji perbezaan yang mungkin berkait dengan ciri berguna.

VN1K-RICE merancang membina genom rujukan khusus untuk padi tradisional Vietnam. Genom rujukan yang mempunyai pertalian rapat dengan tumbuhan yang dikaji boleh membantu penyelidik meneliti bahan genetik tempatan dengan lebih tepat dan mengenal pasti bahagian yang wajar dikaji.

Robert Henry, ketua bersama projek dan pengarah pengasas Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, menjelaskan sebab pasukannya mahukan genom rujukan yang mencerminkan kepelbagaian tempatan. Dalam kenyataan yang diterjemahkan daripada bahasa Vietnam, beliau berkata:

Satu genom sahaja tidak dapat mewakili keseluruhan kepelbagaian genetik sesuatu spesies. Para saintis memerlukan genom rujukan yang mempunyai pertalian rapat dengan bahan yang sedang dikaji.

Bagi pembiak baka Vietnam, manfaat praktikalnya ialah rangka kerja perbandingan yang berasaskan padi yang lebih hampir dengan bahan penyelidikan mereka sendiri. Genom rujukan yang dirancang dan koleksi lebih luas yang mengandungi 1,000 jujukan mempunyai tujuan yang saling berkaitan: panduan terperinci untuk perbandingan dan rekod lebih menyeluruh tentang perbezaan antara sampel.

Menguji makna DNA di lapangan

Pasukan itu merancang menggabungkan jujukan genom dengan penilaian ciri padi di tiga kawasan ekologi. Ukuran yang dikumpulkan merangkumi mutu makanan, nutrisi, tekanan persekitaran, ketahanan terhadap penyakit dan pelepasan gas rumah hijau semasa penanaman.

Bagi mutu beras, para penyelidik akan meneliti sifat pulut dan aroma, serta kandungan mikronutrien dan protein. Bagi keadaan tumbuh, mereka akan menilai toleransi terhadap kemarau, kemasinan, haba dan banjir. Ketahanan terhadap penyakit padi yang lazim juga termasuk dalam penyelidikan yang dirancang.

Ciri ialah sifat yang boleh diperhatikan atau diukur. Dengan membandingkan ciri dengan perbezaan DNA merentas koleksi, saintis boleh mencari kawasan genetik yang dikaitkan dengan hasil tertentu, seperti toleransi kemasinan yang lebih tinggi atau aroma yang tersendiri.

Pengukuran di lapangan menjadi teras proses itu. Ia menghubungkan jujukan genetik dengan prestasi yang penting kepada pembiak baka: cara tumbuhan tumbuh ketika mengalami tekanan, keadaan berasnya dan jumlah gas rumah hijau yang dilepaskan semasa penanaman.

Penyelidikan pelepasan menambah satu lagi matlamat pemilihan, di samping mutu beras dan daya tahan. Para penyelidik berhasrat mengkaji kawasan genetik yang berpotensi menyumbang kepada pengurangan pelepasan dengan meneliti hubungan antara DNA dengan ukuran yang diambil semasa penanaman.

Bagaimana maklumat genetik boleh memandu pembiakbakaan

Pembiak baka boleh menggunakan dapatan projek ini untuk menyaring bahan padi bagi mengenal pasti perbezaan DNA yang berguna sebelum memilih tumbuhan untuk dikacukkan. Contohnya, varieti tradisional yang mempunyai toleransi kemasinan tinggi boleh membekalkan bahan genetik untuk membangunkan padi yang sesuai ditanam di tanah masin.

Varieti yang mempunyai aroma bernilai atau mutu beras tersendiri boleh membekalkan bahan untuk menambah baik padi yang sedang ditanam. Analisis DNA akan membantu penyelidik mengenal pasti tumbuhan yang membawa ciri yang ingin dikaji, di samping proses pembiakbakaan dan penilaian merentas beberapa generasi.

Projek ini turut menyasarkan pembangunan garis hampir-isogenik. Ini ialah garis padi yang mempunyai latar belakang genetik hampir sama tetapi berbeza pada satu kawasan sasaran tertentu. Perbandingan antara garis ini membantu penyelidik menguji peranan kawasan tersebut sambil mengekalkan persamaan pada sebahagian besar susunan genetik tumbuhan yang lain.

Garis sedemikian menyediakan cara yang lebih tertumpu untuk mengkaji gen yang berpotensi. Jika tumbuhan dengan latar belakang genetik yang hampir sepadan menunjukkan perbezaan pada ciri yang diukur, saintis boleh mengkaji kawasan sasaran dengan lebih terperinci dan menilai kegunaannya dalam pembiakbakaan.

Penanda DNA ialah satu lagi aplikasi yang dirancang. Penanda ialah ciri yang boleh dikenal pasti dalam jujukan DNA dan dijejaki oleh penyelidik. Penanda boleh membantu mengenal pasti, memilih dan mengesahkan varieti padi yang mempunyai ciri bernilai, sekali gus menjadikan pangkalan data genom berguna melangkaui kerja penjujukan awal.

Alat AI dan pangkalan data untuk kegunaan bersama

Kecerdasan buatan akan membantu memproses data genetik dalam jumlah besar, mencari hubungan antara gen dengan ciri, meramalkan fungsi gen dan mengenal pasti arah penyelidikan yang berpotensi. Matlamatnya adalah untuk menukarkan jujukan kepada maklumat yang dapat memandu eksperimen susulan dan keputusan pembiakbakaan.

Pengumuman rasmi itu menyatakan secara khusus penggunaan model bahasa genomik untuk anotasi gen dan ramalan jujukan kepada fenotip: mengenal pasti fungsi gen dan meramalkan ciri tumbuhan daripada jujukan genetik.

Projek ini juga dijangka menghasilkan data tentang aktiviti gen. Jujukan genom merekodkan arahan genetik; data aktiviti gen membantu penyelidik mengkaji cara arahan tersebut digunakan. Menggabungkan jenis maklumat ini dapat memberikan lebih banyak cara kepada saintis untuk meneliti ciri yang diukur pada tanaman padi.

Menurut cadangan projek yang dihuraikan dalam pengumuman itu, hasil yang dirancang termasuk data genomik bagi 1,000 varieti padi, genom rujukan berkualiti tinggi bagi padi tradisional serta data transkriptomik, atau RNA-seq, untuk menyokong anotasi gen. Data ini akan digabungkan dengan data ciri tumbuhan dan persekitaran dalam pangkalan data nasional polimorfisme nukleotida tunggal, atau SNP. Para penyelidik akan menggunakan sumber ini untuk mengkatalogkan kawasan genetik dan gen calon yang dikaitkan dengan mutu beras, toleransi terhadap tekanan dan pelepasan rendah.

VIBD merancang membuka pangkalan data genom dan alat AI kepada komuniti penyelidikan. Akses bersama membolehkan kumpulan lain menggunakan koleksi itu, membandingkan dapatan dan memperluas penyelidikan dengan bahan tambahan.

Vu Ha Van, pengarah saintifik VIBD dan saintis yang mengetuai VN1K-RICE, menjelaskan matlamat kerjasama itu. Dalam kenyataan yang diterjemahkan daripada bahasa Vietnam, beliau berkata:

Genom rujukan atau pangkalan data SNP hanya benar-benar bernilai apabila digunakan dan diperluas oleh banyak kumpulan penyelidikan. Itulah sebabnya kami membangunkan VN1K-RICE bersama institusi yang menyimpan sumber genetik di Vietnam dan rakan antarabangsa.

SNP ialah perbezaan pada kedudukan individu dalam jujukan DNA. Pangkalan data perbezaan ini memberi penyelidik titik yang boleh dikenal pasti untuk dibandingkan antara tumbuhan, sekali gus membantu mereka mengkaji kepelbagaian dan menjejaki ciri genetik yang dikaitkan dengan sesuatu ciri.

Apakah yang dirancang hingga 2030?

AgriOmics-AI, program lebih luas yang merangkumi VN1K-RICE, berlangsung dari 2026 hingga 2030. Program itu menggabungkan genomik dengan AI untuk mengkaji, memulihara dan menggunakan sumber genetik asli Vietnam dalam tanaman, ternakan, akuakultur dan mikroorganisma bermanfaat.

Dalam program itu, VN1K-RICE mempunyai urutan kerja yang jelas: bermula dengan 150 sampel teras padi, berkembang ke arah 1,000 sampel, membina genom rujukan dan menghubungkan data genetik dengan ciri yang diukur. Hasil yang dijangka termasuk koleksi jujukan, genom rujukan dan data aktiviti gen.

Pengumuman itu tidak menyatakan tarikh siap khusus bagi projek padi, tarikh pembukaan pangkalan data atau jadual pengeluaran varieti padi baharu. Jadual penerbitan data aktiviti gen atau alat AI juga tidak diberikan. Tumpuan kerja praktikal semasa ialah membina alat dan bukti penyelidikan yang boleh digunakan oleh program pembiakbakaan.

Bagi pertanian, manfaat yang disasarkan ialah pemilihan bahan padi yang lebih bermaklumat: mencari toleransi kemasinan yang berguna, mengekalkan ciri beras yang bernilai dan mengkaji pilihan untuk mengurangkan pelepasan. Kemajuan bergantung pada hubungan antara dapatan DNA dengan prestasi tumbuhan yang dinilai dalam projek ini.

Perkara Utama

• VIBD VinUni merancang menyusun jujukan 1,000 sampel padi Vietnam, bermula dengan 150 sampel atau 15% daripada sasaran.
• Koleksi itu merangkumi beberapa persekitaran penanaman dan turut meliputi padi liar.
• Para penyelidik akan membina genom rujukan bagi padi tradisional Vietnam dan menilai ciri tumbuhan di tiga kawasan ekologi.
• Ukuran akan merangkumi mutu beras, nutrisi, toleransi terhadap tekanan, ketahanan terhadap penyakit dan pelepasan gas rumah hijau.
• Alat yang dirancang termasuk pangkalan data genom yang boleh diakses, alat AI, penanda DNA dan garis padi untuk menguji kawasan genetik sasaran.
• Data yang dirancang termasuk maklumat RNA-seq tentang aktiviti gen serta pangkalan data SNP kebangsaan yang menggabungkan maklumat genetik, ciri tumbuhan dan persekitaran; tiada jadual penerbitan dinyatakan bagi data, pangkalan data atau alat AI.
• VN1K-RICE merupakan sebahagian daripada program AgriOmics-AI bagi tempoh 2026 hingga 2030.