Chiến lược chỉnh sửa bộ gen có thể cải thiện cây lúa, các loại cây trồng khác

Gạo biofortified (gạo sử dụng phương pháp nhân giống tạp giao thông thường (không phải kỹ thuật di truyền) để tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng) được hiển thị bên phải. “Gạo vàng” biến đổi gen cải tiến được làm giàu với carotene đã được trồng ở Philippines như một cách để chống lại sự thiếu hụt vitamin A. CRISPR có thể là một lộ trình mới để cải tiến cây trồng như vậy. Ảnh: Oliver Dong, UC Davis.

Các nhà khoa học tại đại học UC Davis đã sử dụng công nghệ CRISPR để tạo ra cây lúa có hàm lượng beta-carotene cao, tiền chất của vitamin A. Kỹ thuật họ sử dụng cung cấp một chiến lược đầy hứa hẹn để cải thiện cây lúa và các loại cây trồng khác. Nghiên cứu được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Nature Communications.

Lúa là cây lương thực quan trọng đối với hơn một nửa dân số thế giới. Golden Rice, một loại gạo biến đổi gen có hàm lượng beta-carotene cao, đã được chấp nhận cho tiêu thụ ở hơn năm quốc gia, bao gồm cả Philippines, nơi thiếu vitamin A ở trẻ em. Do tác động xã hội của Golden Rice, các nhà nghiên cứu đã chọn tính trạng beta-carotene cao làm ví dụ.

Kỹ thuật di truyền thực vật thông thường sử dụng vi khuẩn hoặc súng hạt để chuyển gen mã hóa các đặc điểm mong muốn vào bộ gen thực vật. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng một loại vi khuẩn để lấy gen sản xuất beta-carotene và chuyển chúng vào bộ gen của cây lúa. Nhưng những gen chuyển kia có thể tích hợp vào các vị trí ngẫu nhiên trong bộ gen, điều này có thể dẫn đến năng suất giảm.

"Thay vào đó, chúng tôi đã sử dụng CRISPR để đưa chính xác các gen đó vào những nơi an toàn của bộ gen hoặc vùng nhiễm sắc thể mà chúng tôi biết sẽ không gây ra bất kỳ tác động bất lợi nào", tác giả chính, Oliver Dong, một nghiên cứu chương trình Sau tiến sĩ tại Khoa UC Davis của Trung tâm Bệnh học Thực vật và Bộ gen nói.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu có thể chèn chính xác một đoạn DNA rất lớn không chứa gen đánh dấu. Ngược lại, kỹ thuật di truyền thông thường dựa vào sự bao gồm các gen đánh dấu trong đoạn DNA được chèn vào. Những gen đánh dấu này được giữ lại khi cây được nhân giống qua nhiều thế hệ, điều này thường có thể gây ra sự quan tâm của công chúng và các quy định nghiêm ngặt của các sản phẩm biến đổi gen trước khi chúng được đưa vào thị trường.

"Các nhà khoa học đã thực hiện các mục tiêu được chèn vào trước và không có gen đánh dấu, nhưng chúng tôi chưa thể làm điều đó với những đoạn DNA lớn như vậy", Ông Dong cho biết: "Đoạn DNA càng lớn, chức năng sinh học hoặc các đặc điểm phức tạp chúng có thể cung cấp cho cây càng nhiều".

Ông Dong cho biết điều này mở ra khả năng các gen kiểm soát nhiều đặc điểm mong muốn, chẳng hạn như có hàm lượng beta-carotene cao cũng như có khả năng chống chịu bệnh hoặc chịu hạn, có thể được tập hợp tại một vị trí duy nhất trong bộ gen. Điều này có thể giúp làm giảm đáng kể những công việc trong nhân giống cây trồng.

Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Phys.org