Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Triển vọng giống đậu nành HLĐN910 trên đất trồng tiêu

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  19
 Số lượt truy cập :  21813268
Đột biến bí ẩn xảy ra, cảnh báo cho vấn đề chỉnh sửa gen cây trồng

Ngay cả trong "thời đại của bộ gen" này, phần lớn các gen vẫn bị che giấu trong bí ẩn. Điều này đặc biệt đúng với "đột biến bí ẩn" - các gen đột biến bị ẩn và có tác dụng không mong muốn đối với các đặc điểm chỉ được tiết lộ khi kết hợp với các đột biến khác. Các nhà nghiên cứu từ CSHL chia sẻ những vấn đề quan trọng giúp ích cho việc nhân giống hoặc chỉnh sửa gen trong cây trồng từ một đột biến bí ẩn.

Nếu không giữa cuống, quả cà chua sẽ được thu hoạch dễ hơn nhiều. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra làm thế nào một đột biến bí ẩn có thể cản trở đặc điểm mong muốn này. Ảnh: phòng thí nghiệm Lippman /CSHL.

 

Ngay cả trong "thời đại của bộ gen" này, phần lớn các gen vẫn bị che giấu trong bí ẩn. Điều này đặc biệt đúng với "đột biến bí ẩn" - các gen đột biến bị ẩn và có tác dụng không mong muốn đối với các đặc điểm chỉ được tiết lộ khi kết hợp với các đột biến khác. Các nhà nghiên cứu từ CSHL chia sẻ những vấn đề quan trọng giúp ích cho việc nhân giống hoặc chỉnh sửa gen trong cây trồng từ một đột biến bí ẩn.

 

Câu chuyện này bắt đầu với Công ty Campbell Soup và một cánh đồng cà chua vào giữa thế kỷ 20. Một giống cà chua đặc biệt với một đặc điểm có lợi bất ngờ: quả được tách ra từ cây mà không dính theo cuống quả. Và đột biến tự nhiên này mang lại lợi ích cho nền sản xuất quy mô lớn.

 

Các giống cà chua khác sẽ tách ra ở một điểm nút trên cuống, để lại một phần cuống nhọn trên quả. Những cuống dài này sẽ làm các quả khác tổn thương bầm, dập trong quá trình phân loại và vận chuyển. Riêng cà chua đột biến Campbell Soup may mắn không gặp phải những vấn đề này. Nó không hề có khớp liên kết nằm trên cuống, đây là giống cà hoàn hảo cho việc tự động hóa nông nghiệp. Không có gì đáng ngạc nhiên, các nhà lai tạo đã gọi đột biến gen điều khiển đặc điểm có lợi này là khối -2 (j2).

 

Trong những năm 1960, các nhà lai tạo cà chua đã làm việc tích cực để tìm ra đột biến j2 trong nhiều giống. Nó nhanh chóng chứng tỏ lợi ích trong việc thu hoạch an toàn và dễ dàng hơn, từ đó giá cả cạnh tranh hơn. Gần đây, xảy ra hiện tượng, các cây cà chua j2 phân nhánh và ra hoa một cách mất kiểm soát, gây ra sự mất cân bằng trong tăng trưởng dẫn đến giảm sản lượng và năng suất.

 

Các điều tra viên tại Viện Y học Howard Hughes và giáo sư của CSHL, Zach Lippman nêu ra một vấn đề ngoài ý muốn là "Ngay cả cây cà chua đầu tiên từ Campbell cũng được mô tả là có sự phân nhánh quá mức".

 

Năm 2017, Lippman và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Sebastian Soyk đã giải quyết được bí ẩn khó lường gây rắc rối cho các nhà lai tạo trong hơn năm thập kỷ. Các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng một đột biến gen cổ đại - một tạo tác của việc thuần hóa cây trồng hơn 4000 năm tuổi - có tương tác bất ngờ với j2. Kết quả là một ví dụ mạnh mẽ về cái mà các nhà khoa học gọi là "biến thể di truyền bí ẩn".

 

Lippman nói "Theo cách riêng của nó, đột biến đơn lẻ không có ảnh hưởng rõ ràng đến sức khỏe hoặc sức sống của cây. Nhưng khi một đột biến khác xảy ra cùng lúc với nó sẽ gây ra sự tương tác tiêu cực, đó là đột biến bí ẩn giải thích cho điều đó".

 

Ngày nay, các công nghệ giải trình tự cho phép chúng ta thấy những đột biến này. Hơn nữa, với sự hỗ trợ của các công cụ chỉnh sửa gen như CRISPR, các nhà khoa học có thể tinh chỉnh các đột biến làm cơ sở cho các tương tác tiêu cực để chúng không còn cản trở sản xuất nông nghiệp.

 

Vào những năm 1960, khả năng chỉnh sửa gen của các công nghệ CRISPR ngày nay nghe có vẻ giống như khoa học viễn tưởng.

 

Vì vậy, làm thế nào các nhà chọn giống đã không tránh những rắc rối không thể đoán trước liên quan đến đột biến j2. Theo Lippman, các nhà lai tạo công nghiệp đã sàn lọc các giống cà chua cho đến khi họ tìm thấy một giống biểu hiện tốt với j2. Nhiều thập kỷ sau, một cuộc kiểm tra về bộ gen từ các cây cà chua được phát triển đó và họ đã cho thấy lý do tại sao các cây trồng đó không gặp rắc rối với j2, là vì chúng thường thiếu hoàn toàn đột biến thuần hóa cổ đại.

 

Soyk cho biết thêm "Điều đáng nói là biến thể bí ẩn - đột biến cổ đại - đang lan rộng trong các giống cà chua cổ điển và hiện đại".

 

Đó là điều mở ra con đường thứ hai cho một nhà lai tạo hiểu rõ sự đột biến khó hiểu không mong muốn rất thú vị.

 

Ông nói "Chúng tôi thấy rằng một số nhà lai tạo ở Florida có thể chọn các biến thể bí ẩn bổ sung để vô hiệu hóa tương tác tiêu cực này”.

 

Công trình mới nhất của các nhà nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Plants, giải thích rằng các biến thể bí ẩn bổ sung mà các nhà lai tạo ở Florida được gọi là các biến thể cấu trúc - sắp xếp lại trong chuỗi DNA dẫn đến những thay đổi khác biệt trong nhiễm sắc thể. Trong trường hợp này, biến thể là một bản sao của đột biến cổ đại tương tác với j2.

 

Nói cách khác, thay vì tránh đột biến cổ xưa, nông dân Florida tiếp tục nhân giống cà chua của họ cho đến khi đột biến tình cờ xảy ra để lại cho họ một bản sao của đột biến cổ xưa, khó hiểu. Thật đáng ngạc nhiên, trong một bước ngoặt di truyền, điều này đã kết thúc chức năng khôi phục.

 

Lippman giải thích, đột biến cổ đại thường 'phá vỡ' gen. "Nó làm giảm 30% hoạt động chức năng của gen đó. Nhưng nếu đột nhiên có hai bản sao của gen bị đột biến đó, thì các chức năng trở lại hoạt động gần như đầy đủ”.

 

Theo cách này, nhân đôi đột biến cổ đại tương đương với kết quả gần như không có đột biến xảy ra.

 

"Sự kiện nhân đôi này xảy ra một cách tự nhiên, vì vậy về cơ bản, tự nhiên đã cung cấp giải pháp cho vấn đề của chính nó", nhà khoa học nói thêm.

 

Và đó thực sự là bài học. Các nhà khoa học hiện đại với các công cụ chỉnh sửa gen mạnh mẽ, như CRISPR, vẫn có thể học hỏi từ các giải pháp bất ngờ của tự nhiên. Lippman cũng giải thích rằng công việc này cũng nêu bật bao nhiêu về bộ gen vẫn bị ẩn ngay cả từ các công cụ giải trình tự hiện đại. Nếu không có sự phát triển cà chua của công ty Campbell Soup thì sự đột biến khó hiểu đó có thể vẫn được giấu kín.

 

Lippman nói "Ví dụ mà chúng tôi đang trình bày là một trường hợp rõ rang. Tuy nhiên, tôi khá tự tin khi nói rằng sẽ có nhiều ví dụ về biến thể mật mã mang nhiều sắc thái và tinh tế hơn trong các hiệu ứng của chúng".

 

Và điều đó, khiến nó trở thành  một câu chuyện cảnh báo. "Nếu bạn có một gen cụ thể mà bạn muốn sử dụng để cải thiện một đặc điểm, ví dụ, bằng cách chỉnh sửa gen, rất có thể kết quả sẽ không như bạn mong đợi".

 

Sau đó, thách thức là xác định làm thế nào để biến đổi điện tử trở nên dễ đoán hơn. Phân tích các ví dụ như trường hợp đột biến j2, cung cấp manh mối quan trọng cho công việc tương lai này.

 

Soyk lưu ý "Ngay cả ngày nay, nhân giống cây trồng phần lớn là không thể đoán trước. Những phát hiện của chúng tôi hiện có thể được sử dụng bởi các nhà lai tạo để phát triển các chiến lược tốt hơn cho chăn nuôi để cải thiện việc thu hoạch bằng cách sử dụng đột biến j2 nhưng còn các loại cây trồng khác thì sao?”.

 

Lippman nói "Vì vậy, đó là những gì chúng tôi đang tiến tới với nghiên cứu của mình. Chúng tôi cố gắng tìm ra, giữa đột biến, những loài có khó hiểu nhất trong tự nhiên và chính chúng sẽ tự tiết lộ khi bạn sử dụng gen chỉnh sửa".

 

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng nếu họ có thể dự đoán tốt hơn khi đột biến bí ẩn có thể phát sinh, họ có thể tránh được các vấn đề không lường trước được trong cả việc nhân giống và chỉnh sửa bộ gen.

 

Lê Thị Kim Loan theo Sciencedaily.

Trở lại      In      Số lần xem: 212

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD