Bảo tồn nguồn gen giữa thời đại dữ liệu lớn: Góc nhìn của TS. Phạm Hùng Cương

Giữa kỷ nguyên dữ liệu - khi “big data” được xem là “dầu mỏ mới” - công tác bảo tồn nguồn gen thực vật tại Việt Nam đang bước vào một giai đoạn chuyển đổi sâu sắc. Với hàng chục nghìn mẫu nguồn gen cây trồng cần được lưu giữ, đánh giá, số hóa và khai thác, bảo tồn ngày nay không còn dừng lại ở việc “giữ giống”, mà đòi hỏi cách tiếp cận dựa trên dữ liệu, công nghệ và tầm nhìn dài hạn. Trong cuộc phỏng vấn chuyên đề dưới đây, TS. Phạm Hùng Cương - Phó Giám đốc Trung tâm Tài nguyên thực vật (PRC) - chia sẻ những góc nhìn từ thực tiễn quản lý một trong những “kho tài sản di truyền” quan trọng của quốc gia, đồng thời phân tích cơ hội, thách thức và định hướng phát triển để biến nguồn gen cây trồng thành tài sản sống, phục vụ nông nghiệp hiện đại và bền vững..

PV: Thưa TS. Phạm Hùng Cương, với vai trò lãnh đạo tại PRC, ông nhìn nhận sự thay đổi của công tác bảo tồn nguồn gen cây trồng hiện nay như thế nào so với trước đây?

TS. Phạm Hùng Cương:

Có thể nói, công tác bảo tồn nguồn gen cây trồng hiện nay đã khác căn bản so với giai đoạn trước. Trước đây, bảo tồn chủ yếu tập trung vào thu thập và lưu giữ vật liệu di truyền – đặc biệt là hạt giống – kèm theo mô tả hình thái và một số thông tin cơ bản. Cách tiếp cận này thiên về bảo tồn “vật chất”.

Trong bối cảnh hiện nay, khi khoa học và công nghệ phát triển nhanh, nhu cầu thích ứng với biến đổi khí hậu, bảo đảm an ninh lương thực và khai thác giống cây trồng chất lượng cao ngày càng cấp thiết, bảo tồn vật liệu không thể tách rời dữ liệu, ví như phần vật chất và linh hồn cùng tồn tại. Một nguồn gen chỉ thực sự có giá trị khi đi kèm với hệ thống thông tin đầy đủ, được chuẩn hóa và số hóa: từ đặc điểm hình thái - nông sinh học, nguồn gốc địa lý, điều kiện sinh thái, lịch sử thu thập, cho tới dữ liệu di truyền, phân tử và hình ảnh mẫu.

Có thể nói, dữ liệu chính là nền tảng để đánh giá, phân tích, chọn lọc và phát triển nguồn gen, giúp công tác bảo tồn gắn chặt với nghiên cứu, chọn giống và phát triển nông nghiệp bền vững.

PV: Hiện nay, Trung tâm Tài nguyên thực vật đang quản lý khối lượng nguồn gen ở quy mô như thế nào?

TS. Phạm Hùng Cương:

Trung tâm Tài nguyên thực vật là một trong những đơn vị chuyên làm nghiệp vụ bảo tồn nguồn gen, Trung tâm quản lý Ngân hàng gen cây trồng quốc gia. Theo các báo cáo tổng hợp của mạng lưới ngân hàng gen đến tháng 10/2025, hệ thống hiện đang lưu giữ 32.313 mẫu nguồn gen cây trồng, thuộc hơn 200 loài cây trồng và loài hoang dại có quan hệ họ hàng gần với cây trồng.

Tại PRC, các dạng vật liệu di truyền được bảo tồn khá đa dạng, bao gồm ngân hàng gen hạt giống (25.913 mẫu nguồn gen), bảo tồn trên đồng ruộng (field genebank) với 3.164 mẫu nguồn gen, bảo tồn in vitro với 652 mẫu nguồn gen, bảo tồn tại chỗ (on-farm) 17 nguồn gen địa phương, đồng thời lưu giữ vật liệu di truyền ở mức độ phân tử như mẫu ADN để phục vụ nghiên cứu. Đây là khối lượng nguồn gen lớn, đòi hỏi công tác quản lý, bảo quản và tổ chức dữ liệu hết sức bài bản, chuyên nghiệp và lâu dài.

PV: Với quy mô và tính đa dạng như vậy, đâu là áp lực lớn nhất mà PRC đang phải đối mặt?

TS. Phạm Hùng Cương:

Có thể khái quát hai áp lực lớn nhất hiện nay là nguồn nhân lực và quản lý dữ liệu nguồn gen.

Về nhân lực, PRC có đầy đủ các bộ môn chuyên môn như quản lý ngân hàng gen, nhân giống và đánh giá nguồn gen, bảo tồn in situ và khai thác nguồn gen, cũng như đa dạng sinh học nông nghiệp. Tuy nhiên, quá trình chuyển từ mô hình bảo tồn truyền thống sang bảo tồn dựa trên dữ liệu đòi hỏi đội ngũ cán bộ không chỉ am hiểu sinh học, nông học mà còn phải có năng lực về công nghệ thông tin, tin sinh học, phân tích dữ liệu di truyền, quản lý cơ sở dữ liệu lớn và ứng dụng công nghệ số. Đây hiện vẫn là khoảng trống lớn.

Về dữ liệu, mỗi mẫu nguồn gen cần được mô tả đặc trưng và đánh giá một cách hệ thống, từ đặc điểm hình thái – nông sinh học, thông tin sinh thái, dữ liệu di truyền – phân tử, cho đến hình ảnh và lịch sử sử dụng. Tất cả phải được chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn quốc tế để có thể chia sẻ, khai thác và phục vụ chọn giống, nghiên cứu cũng như hợp tác quốc tế. Với hàng chục nghìn mẫu nguồn gen, đây là một khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi thời gian và nguồn lực đáng kể.

PV: PRC đã và đang ứng dụng những công nghệ nào để đáp ứng yêu cầu bảo tồn - phát triển nguồn gen trong bối cảnh mới?

TS. Phạm Hùng Cương:

Bên cạnh việc duy trì các nhiệm vụ cốt lõi như thu thập và bảo tồn ex situ với hạt giống, in vitro, ADN và đồng ruộng, PRC đang đẩy mạnh sang ứng dụng công nghệ sinh học để đánh giá nguồn gen ở mức phân tử, xây dựng ngân hàng gen dữ liệu lớn, chuyển đổi số để quản lý dữ liệu và thông tin nguồn gen.

Chúng tôi xây dựng và duy trì đồng bộ bảo tồn chuyển chỗ kết hợp với bảo tồn tại chỗ dưới nhiều hình thức bảo tồn: ngân hàng gen hạt giống nhằm bảo đảm an toàn nguyên trạng; bảo tồn ngân hàng gen đồng ruộng và on-farm để duy trì khả năng thích nghi và sự tiến hóa của giống địa phương; bảo tồn in vitro đối với các loài khó bảo quản hạt; đồng thời lưu giữ vật liệu di truyền dưới dạng ADN phục vụ nghiên cứu trong dài hạn.

Một bước chuyển quan trọng là cần phải củng cố bộ phận chuyên trách về dữ liệu và thông tin tài nguyên thực vật, hướng tới xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu nguồn gen hiện đại, chuẩn hóa và có khả năng liên thông. Đây là nền tảng để từng bước số hóa tài nguyên di truyền, biến nguồn gen từ dạng vật chất thuần túy thành tài nguyên tri thức và dữ liệu – yếu tố then chốt của bảo tồn thế kỷ XXI.

PV: Ông có thể chia sẻ rõ hơn - dữ liệu lớn mang lại những cơ hội gì cho Việt Nam trong lĩnh vực tài nguyên thực vật và chọn, tạo giống?

TS. Phạm Hùng Cương:

Dữ liệu lớn, đặc biệt là dữ liệu kiểu hình, di truyền – phân tử, địa lý và sinh thái, cho phép chúng ta hiểu sâu hơn giá trị thực sự của từng nguồn gen. Trên cơ sở đó, có thể: (1) Đánh giá mức độ đa dạng di truyền của các tập đoàn nguồn gen, phát hiện gen quý, gen hiếm và nguy cơ xói mòn di truyền. (2) Xây dựng các tập đoàn lõi (core collections), tối ưu hóa công tác bảo tồn và khai thác nguồn gen. (3) Đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống thông qua việc kết hợp chỉ thị phân tử, phân tích dữ liệu lớn và các công cụ tin sinh học, trí tuệ nhân tạo hỗ trợ chọn giống chính xác. (4) Phục tráng và phát triển các giống địa phương, cây bản địa có giá trị, góp phần bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển sinh kế bền vững. (5) Xây dựng bản đồ phân bố nguồn gen và bản đồ thích nghi sinh thái, phục vụ quy hoạch sản xuất nông nghiệp phù hợp với từng vùng sinh thái.

Khi dữ liệu được quản lý tốt, nguồn gen không chỉ được bảo tồn an toàn mà còn có thể phát huy giá trị kinh tế - xã hội, đóng góp thiết thực cho nông nghiệp bền vững và an ninh lương thực.

PV: Nhìn về tương lai gần - ông thấy PRC cần ưu tiên điều gì để bảo tồn & phát triển nguồn gen hiệu quả hơn?

TS. Phạm Hùng Cương:

Theo tôi, cần tập trung vào ba trụ cột chính.

Thứ nhất, đầu tư phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao trong các lĩnh vực dữ liệu, tin sinh học và phân tích di truyền. Con người vẫn là yếu tố quyết định của bảo tồn hiện đại.

Thứ hai, xây dựng và hoàn thiện hệ thống cơ sở dữ liệu nguồn gen quốc gia, bảo đảm chuẩn hóa, đồng bộ và có khả năng liên thông, chia sẻ phục vụ nghiên cứu, chọn giống và hợp tác quốc tế, phù hợp với các cam kết quốc tế về tài nguyên di truyền. Cần phải có cơ chế khả thi để duy trì hệ thống, cập nhật dữ liệu lên hệ thống thường xuyên.

Thứ ba, tiếp tục đầu tư hiện đại hóa công tác bảo tồn thông qua ứng dụng tự động hóa và trí tuệ nhân tạo (AI). Áp dụng mạnh mẽ công nghệ sinh học vào quá trình bảo tồn, nhất là đánh giá kiểu gen thông qua giải trình tự hệ gen, số hóa dữ liệu lớn và xây dựng ngân hàng trình tự gen. Bảo tồn chuyển chỗ là chủ đạo, kết hợp hài hòa với bảo tồn tại chỗ, nhằm vừa bảo đảm an toàn lâu dài cho nguồn gen, vừa duy trì khả năng thích nghi và khai thác bền vững.

Bảo tồn nguồn gen đang bước vào giai đoạn chuyển đổi mạnh mẽ, khi dữ liệu, công nghệ sinh học và hệ thống quản trị hiện đại trở thành chìa khóa để mở ra những giá trị mới cho nông nghiệp Việt Nam. Qua chia sẻ của TS. Phạm Hùng Cương, có thể thấy rõ quyết tâm của Trung tâm Tài nguyên thực vật trong việc chuyển mình từ mô hình bảo tồn truyền thống sang bảo tồn dựa trên dữ liệu và tri thức số. Tuy vậy, hành trình ấy vẫn còn nhiều thách thức: từ nhân lực, kinh phí đến cơ chế chính sách và yêu cầu kết nối dữ liệu quy mô quốc gia. Những áp lực này đang tác động như thế nào đến việc quản lý khối di sản di truyền đồ sộ gồm hàng chục nghìn nguồn gen? Trung tâm đang trông chờ điều gì ở chính sách, ở sự đầu tư và ở tương lai của hệ thống ngân hàng gen quốc gia?

Tạp chí Nông nghiệp và Môi trường tiếp tục mời bạn đọc đón đọc Kỳ 2: “Gánh trên vai hàng chục nghìn mẫu nguồn gen: TS. Phạm Hùng Cương nói gì về khó khăn, kỳ vọng và hướng đột phá của hệ thống ngân hàng gen quốc gia?”. Bài viết sẽ đi sâu vào những áp lực phía sau cánh cửa phòng lưu giữ gen, những câu chuyện chưa từng được kể và tầm nhìn dài hạn mà PRC đang hướng tới để biến nguồn gen thành động lực phát triển nông nghiệp bền vững.