Các nhà khoa học biến đổi rau xà lách đỏ thành rau xà lách xanh và điều ngạc nhiên đã xảy ra

Xà lách chỉnh sửa gen (bên phải), trong đó các gen liên quan đến quá trình sinh tổng hợp flavonoid ở giống xà lách lá đỏ nguyên bản (bên trái) đã được biến đổi, dẫn đến lá chuyển sang màu xanh và thành phần flavonoid thay đổi. Nguồn: Đại học University of Tsukuba.

Màu đỏ của xà lách lá đỏ đến từ anthocyanin, một nhóm sắc tố polyphenol được chú ý nhờ đặc tính chống oxy hóa. Thực vật tạo ra anthocyanin thông qua một chuỗi phản ứng do enzyme xúc tác, bắt đầu từ axit amin phenylalanine. Trong quá trình này, con đường sinh tổng hợp tạo ra nhiều loại flavonoid, một nhóm hợp chất thực vật có vai trò đa dạng trước khi một số trong đó cuối cùng được chuyển hóa thành anthocyanin.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen để vô hiệu hóa gen chịu trách nhiệm sản xuất dihydroflavonol 4-reductase, một enzyme tham gia vào bước quan trọng ngay trước khi anthocyanin được hình thành ở xà lách đỏ. Khi gen này bị vô hiệu hóa, cây không còn tạo ra sắc tố đỏ đặc trưng nữa.

Phân tích sâu hơn về cây xà lách biến đổi gen cho thấy một thay đổi quan trọng khác. Nồng độ của một số flavonoid khác đã tăng lên, bao gồm quercetin. Kết quả cho thấy việc ngăn chặn quá trình sản xuất anthocyanin đã làm chuyển hướng hoạt động sinh hóa của cây xà lách biến đổi gen sang việc tích lũy các hợp chất khác trong con đường sinh tổng hợp flavonoid.

Không ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển của cây

Mặc dù có những thay đổi đáng kể về sắc tố và thành phần flavonoid, xà lách đã chỉnh sửa gen không cho thấy sự giảm đáng kể về khả năng sinh trưởng. Kết quả này cho thấy có khả năng điều chỉnh sự cân bằng flavonoid trong xà lách chỉnh sửa gen bằng cách thúc đẩy sự tích lũy của các hợp chất tiền chất thay vì anthocyanin, trong khi vẫn duy trì sự phát triển và năng suất bình thường.

Mặc dù các nhà nghiên cứu chưa trực tiếp so sánh cây xà lách đã chỉnh sửa gen với các giống xà lách xanh thông thường, xà lách đỏ vốn đã được biết đến với hàm lượng polyphenol cao. Vì vậy, chiến lược này có thể mở ra triển vọng phát triển các giống xà lách với thành phần chức năng được tùy chỉnh theo nhu cầu.

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng quá trình sản xuất flavonoid rất nhạy cảm với điều kiện môi trường, bao gồm cường độ ánh sáng và nhiệt độ. Vì các hệ thống canh tác nông nghiệp công nghệ cao, cây được trồng trong nhà kính (plant factory) cho phép người trồng kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này, những phát hiện trên có thể hỗ trợ việc phát triển các giống xà lách chuyên biệt, được tối ưu hóa cho hệ thống canh tác trong nhà kính.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencedaily.