Trên cùng bên trái và dưới cùng, bông bình thường thể hiện các tuyến có chứa gossypol (các chấm màu tối) trong hạt và lá. Trên cùng và dưới cùng bên phải, hạt và lá cho thấy tác động của sự gián đoạn do phòng thí nghiệm tạo ra gen Cotton Gland Formation 3, CGF3, khẳng định vai trò của nó trong sự phát triển tuyến. Hình: Tiến sĩ Devendra Pandeya.

Gossypol là một hợp chất polyphenol được tìm thấy trong hạt của các loài thuộc chi bông Gossypium, họ Malvaceae. Tiến sĩ Keerti Rathore, nhà nghiên cứu công nghệ sinh học thực vật AgriLife thuộc Viện Nghiên cứu Gien và Thực vật học thuộc Đại học Texas A & M cho biết: Hạt và các bộ phận khác của bông sở hữu các tuyến chứa terpenoids độc hại như gossypol giúp bảo vệ cây chống lại sâu bệnh và mầm bệnh.

Rathore và nhóm của ông đã so sánh việc sản xuất RNA trong phôi từ một cây bông có các tuyến và một cây không có tuyến đột biến. Những phân tích này dẫn đến việc xác định ba gien đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành tuyến.

Nghiên cứu “Các gien điều chỉnh sự phát triển tuyến trong cây bông” đã được công bố trực tuyến trên Tạp chí Công nghệ sinh học thực vật. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp vô hiệu hóa gien do virus tạo ra và loại bỏ gien qua trung gian CRISPR để giảm/loại bỏ các tuyến trong cây, từ đó xác nhận chức năng của gien.

Tuy nhiên, điều quan trọng không kém là khả năng hấp dẫn của việc tăng cường sự biểu hiện của các gien này để tăng số lượng tuyến trong lá và mô hoa. Điều này sẽ cho phép tăng cường sản xuất gossypol ở những địa điểm đó và tăng cường phòng thủ tự nhiên của cây trồng.

Ông Rathore nói: “Nhu cầu đối với một cơ chế phòng vệ tự nhiên như vậy để chống lại sâu bệnh ngày càng tăng bởi vì ngày càng có nhiều loài côn trùng đang phát triển tính kháng đối với các dạng bông Bt khác nhau”.

Ông cho biết kết quả của nghiên cứu tiếp tục này “là một khám phá khoa học rất quan trọng, và nó cũng có một số ý nghĩa lịch sử”.

Rathore giải thích rằng vào những năm 1950, một nhà lai tạo bông đã phát hiện ra một cây bông đột biến không có tuyến được trồng bởi người Mỹ bản địa của bộ lạc Hopi ở Arizona. Những cây bông này là nguồn gốc của bông không có tuyến và do đó, hạt bông không có gossypol.

Ông Rathore nói: “Chúng tôi đã loại bỏ một cách có chọn lọc gossypol từ hạt giống. Bây giờ, trong bài báo gần đây, chúng tôi lần đầu tiên chỉ ra chính xác các gien bị khiếm khuyết và bản chất của các đột biến trong giống bông Hopi này. Mặc dù các nhà lai tạo đã biết về bông Hopi trong 64 năm qua, nhưng không ai biết về bản chất chính xác của các đột biến làm cho cây không có các tuyến”.

Trình tự các gien hiện cung cấp cho Rathore và các nhà nghiên cứu khác các công cụ có thể được sử dụng để loại bỏ có chọn lọc gossypol khỏi hạt cũng như tăng số lượng tuyến, và do đó mức gossypol, trong lá và các bộ phận của hoa để giúp cây bông tự vệ tốt hơn chống lại sâu bệnh.