Áp dụng công nghệ CRISPR/CAS9 để chỉnh sửa hệ gen một cách toàn diện và đặc hiệu theo từng loại tế bào trong cây họ đậu

Tiến sỹ Jinpeng Gao, thành viên của nhóm Dinh dưỡng Cây trồng Bền vững tại Trung tâm Khoa học Cây trồng (Crop Science Centre), đã dẫn đầu một nghiên cứu gần đây cung cấp cái nhìn toàn diện về việc ứng dụng CRISPR/Cas9 trong cây họ đậu. Nghiên cứu này, hợp tác giữa các nhà khoa học từ Trung Quốc, Pháp và Vương quốc Anh, đã tóm tắt những tiến bộ mới nhất trong chỉnh sửa hệ gen ở cây họ đậu và nhấn mạnh vai trò của hệ thống CRISPR đặc hiệu theo loại tế bào trong quá trình cố định đạm cộng sinh và các ứng dụng khác. Bài báo đánh giá này đã được xuất bản trên tạp chí aBIOTECH.

Sự ra đời của công nghệ chỉnh sửa hệ gen, đặc biệt là CRISPR/Cas9, đã thúc đẩy mạnh mẽ việc tạo ra các đột biến ở cây họ đậu để nghiên cứu di truyền ngược và hiểu rõ cơ chế cộng sinh với vi khuẩn rhizobia. Sự cộng sinh này rất quan trọng đối với nông nghiệp bền vững, giúp tăng cường cố định đạm và cải thiện độ phì nhiêu của đất. Nhiều gen có biểu hiện đặc hiệu cho sự cộng sinh đã được xác định, đôi khi chỉ biểu hiện trong các tế bào hình thành sợi nhiễm hoặc trong các tế bào nốt sần cố định đạm. Thông thường, các đột biến trong các gen này không ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các đột biến đồng hợp tử ở dòng mầm có thể gây chết hoặc dẫn đến các kiểu hình đa hiệu phức tạp khó giải thích. Để giải quyết vấn đề này, một chiến lược CRISPR/Cas9 đặc hiệu theo loại tế bào và cảm ứng bởi rhizobia đã được phát triển để loại bỏ các gen trong các mô rễ chuyển gen cụ thể của cây họ đậu.

Nhìn chung, công nghệ CRISPR đặc hiệu theo loại tế bào cho phép chỉnh sửa chính xác các gen và vùng khởi động trong các loại tế bào, mô và cơ quan cụ thể của cây. Cách tiếp cận này giảm thiểu các hiệu ứng đa hiệu và có thể cho phép điều chỉnh tín hiệu cộng sinh cục bộ và toàn hệ thống, tối ưu hóa sự hình thành nốt sần và sự phát triển, từ đó nâng cao việc lai tạo cây họ đậu bền vững.

Với hiệu quả chỉnh sửa cao, cách tiếp cận này, kết hợp với chỉnh sửa tiên tiến, được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa di truyền học thực vật và góp phần đạt được mục tiêu đầy tham vọng là chuyển giao khả năng cố định đạm cộng sinh sang các cây không thuộc họ đậu trong tương lai gần.

Để đọc bài đánh giá, vui lòng theo liên kết sau: https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-024-00190-4

Bùi Anh Xuân theo Crop Science Centre.