Các thử nghiệm là ứng dụng trên đồng ruộng đầu tiên của công nghệ này ở Vương quốc Anh kể từ khi Liên minh Châu Âu phân loại lại các cây trồng đã được chỉnh sửa gien thành các sinh vật biến đổi gien vào năm 2018.

Kết quả được đưa ra khi Chính phủ Vương quốc Anh đang xác định xem có nên cho phép các phương pháp tiếp cận chỉnh sửa gien cho mục đích sản xuất lương thực hay không, sau cuộc tham vấn cộng đồng.

Giáo sư Lars Østergaard, trưởng nhóm nghiên cứu tại Trung tâm John Innes và là một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết: “Kết quả của chúng tôi chứng minh tiềm năng to lớn của việc chỉnh sửa gien để tạo điều kiện tăng năng suất cây trồng bằng cách khám phá các quá trình sinh học cơ bản”.

Ông nói thêm: “Các công nghệ hiện đại như chỉnh sửa gien mang lại cơ hội tăng cường dinh dưỡng cho thực phẩm và giúp cây trồng thích nghi an toàn với môi trường mới, giải quyết thách thức nghiêm trọng mà cuộc khủng hoảng khí hậu đang đặt ra đối với sản xuất lương thực toàn cầu”.

Nghiên cứu tập trung vào glucosinolate được biết là tạo ra hương vị đặc biệt, thường là hăng, cho các loại rau họ cải như bông cải xanh, bắp cải và cải xoăn, và có những tác dụng có lợi đối với sức khỏe con người.

Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh này được sản xuất độc quyền bởi các loài thực vật thuộc nhóm này và được cho là có tác dụng thúc đẩy sức khỏe, bao gồm chất chống ung thư, thúc đẩy cải thiện kiểm soát đường huyết và giảm nguy cơ bệnh tim mạch. Vì lý do này, việc tăng mức độ của chúng là một mục tiêu quan trọng đối với các nhà lai tạo giống rau cải.

Các nghiên cứu trước đây sử dụng cây mô hình trong điều kiện phòng thí nghiệm tối ưu đã chỉ ra rằng quá trình sinh tổng hợp glucosinolate trong họ cây Brassicaceae được điều chỉnh bởi gien MYB28. Nhưng tác dụng của chất điều chỉnh tổng thể này vẫn chưa được xác minh bằng cách chuyển chúng vào các cây trồng trồng trên đồng ruộng.

Trong nghiên cứu chứng minh khái niệm này, các nhà khoa học đã sử dụng thành công công nghệ chỉnh sửa gien CRISPR-Cas9 để đánh bật gien MYB28 trong cây Brassica oleracea (một loài bao gồm nhiều giống cây trồng phổ biến như bông cải xanh). Loại bỏ gien đơn trong chi Brassica là phức tạp bởi nhiều bản sao của nhiều gien, bao gồm cả những gien trong con đường sinh tổng hợp glucosinolate.

Các cây đã được chỉnh sửa gien được trồng trong điều kiện thử nghiệm trên đồng ruộng tuân theo chỉ thị GMO 2001/18, phù hợp với phán quyết của EU vào năm 2018. Phân tích di truyền và chuyển hóa cho thấy rằng việc loại bỏ gien dẫn đến điều hòa giảm các gien sinh tổng hợp glucosinolate và giảm sự tích tụ glucosinolate trong lá và bông hoa của cây bông cải xanh đột biến myb28 trồng ngoài đồng.

Những kết quả này lần đầu tiên tiết lộ rằng MYB28 trong B. oleracea điều chỉnh mức glucosinolate trong môi trường đồng ruộng, phù hợp với những phát hiện trước đây thu được ở các cây trồng mô hình và trong nhà kính.

Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Tiến sĩ Mikhaela Neequaye cho biết: “Bộ điều chỉnh chính của các gien sinh tổng hợp glucosinolate có nguồn gốc methionine, MYB28, đã phát huy tác dụng trên đồng ruộng. Như chúng ta biết ở các cây trồng trong nhà kính, gien MYB28 đại diện cho một mục tiêu đáng tin cậy để điều khiển mức độ glucosinolate trong rau họ cải”.