Khám phá di truyền hứa hẹn cho các loại rau và ngũ cốc có hàm lượng sắt cao
Thứ tư, 08-11-2023 | 08:23:21
|
Một bước đột phá về di truyền đã mở ra những cơ hội mới cho các loại rau và ngũ cốc được tăng cường chất sắt giúp giải quyết vấn đề sức khỏe toàn cầu về bệnh thiếu máu.
Các nhà nghiên cứu của Trung tâm John Innes đã sử dụng một bản đồ mới có sẵn về bộ gen đậu để xác định trình tự di truyền cơ bản chịu trách nhiệm cho hai đột biến hàm lượng sắt cao ở đậu Hà Lan.
Giáo sư Janneke Balk, trưởng nhóm nghiên cứu tại Trung tâm John Innes và là tác giả của nghiên cứu cho biết: “Có một số cơ hội hấp dẫn phát sinh từ nghiên cứu này nhưng có lẽ kết quả thú vị nhất là xoay quanh những đột biến có thể cung cấp các chiến lược chỉnh sửa gen để tăng lượng sắt trong nhiều loại cây trồng”.
Phát hiện này có thể giúp giải quyết vấn đề thiếu sắt lâu dài, một vấn đề sức khỏe dinh dưỡng đặc biệt ảnh hưởng đến trẻ em gái và phụ nữ ở Anh và các nơi khác trên thế giới. Vấn đề này có thể trở nên tồi tệ hơn khi mọi người ăn ít thịt hơn do lo ngại về biến đổi khí hậu.
Thiếu máu do thiếu sắt là tình trạng cơ thể thiếu chất sắt dẫn đến giảm số lượng hồng cầu giúp dự trữ và vận chuyển oxy.
Các loại thực phẩm chủ yếu như bột mì và ngũ cốc ăn sáng thường xuyên được bổ sung để đảm bảo rằng chúng ta tiêu thụ đủ chất sắt mỗi ngày nhằm ngăn chặn sự thiếu hụt dinh dưỡng quan trọng này.
Để thực hiện khám phá này, các nhà nghiên cứu của Trung tâm John Innes đã sử dụng kỹ thuật giải trình tự RNA để tìm kiếm các gen biểu hiện ở cây đậu có hàm lượng sắt cao và so sánh chúng với các loại cây hoang dại có hàm lượng sắt bình thường.
Sử dụng các kỹ thuật lập bản đồ tính toán và thí nghiệm thực vật, nhóm nghiên cứu trong nhóm của tiến sỹ Balk đã xác định được chính xác các đột biến và vị trí của chúng trên bộ gen của hạt đậu.
Bằng cách xác định những thay đổi nhỏ trong mã di truyền đã gây ra những kiểu hình có hàm lượng sắt cao này, nghiên cứu đã mở ra những cơ hội mới cho quá trình tăng cường sinh học - nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Các ứng dụng thương mại khả thi bao gồm nhân giống chồi đậu với lượng sắt gấp 10 lần hoặc bổ sung bằng dạng sắt tự nhiên, có tính sinh học cao hơn mà không có một số tác dụng phụ liên quan đến chất bổ sung sắt có nguồn gốc hóa học.
Điều thú vị hơn nữa là kiến thức về các gen này, được bảo tồn cao trong giới thực vật, có thể giúp tăng cường sinh học cho các loại cây trồng khác như lúa mì và lúa mạch bằng cách sử dụng chỉnh sửa gen và các kỹ thuật nhân giống hiện đại khác.
Một bí ẩn khoa học lâu đời
Hai giống đậu Hà Lan có hàm lượng sắt cao này đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu trong 30 năm qua để hiểu rõ hơn về cách thực vật vận chuyển sắt từ rễ và cung cấp sắt cho các cơ quan khác, bao gồm cả hạt.
Cây trồng phải điều tiết sự hấp thu sắt vì quá nhiều sẽ gây chết người. Các đột biến được xác định có giá trị vì chúng duy trì mức độ tích lũy sắt cao nhưng không đến mức sắt trở nên độc đối với cây trồng.
Những đột biến này là trung tâm của một bí ẩn lâu đời. Do bộ gen của hạt đậu có kích thước lớn nên các nhà nghiên cứu không thể tìm ra đột biến gây tích tụ sắt. Tuy nhiên, 4 năm trước, bản thảo đầu tiên của toàn bộ trình tự bộ gen của hạt đậu đã được tập hợp lại và điều này đã giúp ích rất nhiều cho giáo sư Balk và nhóm của bà.
Nghiên cứu mới này bổ sung thêm vào lịch sử đó, giáo sư Balk phản ánh: “Tôi đã gắn bó với lĩnh vực cân bằng nội môi sắt ở thực vật trong 20 năm và mỗi hội nghị tôi tham dự hoặc trong các bài báo đều nhắc đến hai gen này nhưng mọi người chưa biết đến đột biến”.
“Bây giờ chúng tôi đã xác định được những gen đột biến này, chúng tôi có thể bắt đầu đạt được những tiến bộ cả về hiểu biết khoa học lẫn cải tiến thực tế trong việc sản xuất thực phẩm có hàm lượng sắt khả dụng sinh học cao hơn”.
Hai đột biến hàm lượng sắt cao ở trung tâm của câu đố di truyền lâu đời này được tạo ra vào những năm 1990 bởi hai nhóm nghiên cứu khác nhau ở Đức và Mỹ.
Ngay sau khi công bố phát hiện của mình, các nhóm đã tặng một số hạt đậu cho Đơn vị Tài nguyên mầm bệnh do BBSRC tài trợ, một nguồn lực năng lực quốc gia có trụ sở tại Trung tâm John Innes. Nguồn hạt giống được duy trì và tồn tại trong nhiều thập kỷ”.
Giáo sư Balk nhận xét: “Điều này rất quan trọng đối với sự thành công của nghiên cứu của chúng tôi vì hạt giống từ một trong những giống đột biến sẽ mất khả năng sống sót sau một vài năm. Nó cho thấy vai trò quan trọng của ngân hàng hạt giống và duy trì các bộ sưu tập lịch sử”.
Nguyễn Thị Quỳnh Thuận theo Trung tâm John Innes. |
Trở lại In Số lần xem: 346 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|