Tác dụng làm im lặng hệ thống của phức hợp nano cBSA/dsGUS RNA đối với sự biểu hiện của gen DR5-GUS do auxin gây ra trong chồi thuốc lá. Nguồn: Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/giờ/uhae045.

Việc làm im lặng gen ở thực vật đã phải đối mặt với những thách thức, chủ yếu là do việc khó vận chuyển các phân tử RNA qua màng tế bào thực vật và để chúng phát huy được hiệu quả trên toàn hệ thống của cây trồng. Các phương pháp kỹ thuật di truyền truyền thống tốn nhiều thời gian và thường bị giới hạn bởi kiểu gen. Do những thách thức này, nhu cầu cấp thiết về các giải pháp đổi mới nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm im lặng gen hiệu quả và nâng cao năng suất cây trồng.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Connecticut và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã phát triển một phương pháp cải tiến sử dụng albumin huyết thanh bò cation hóa (cBSA) và phức hợp nano RNA sợi đôi (dsRNA) để đạt được hiệu quả làm im lặng gen trên toàn hệ thống cây ở thực vật.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Horticulture Research, đã chứng minh tiềm năng của các phức hợp nano này trong việc khắc phục những hạn chế của các phương pháp vận chuyển RNA truyền thống, cung cấp một công cụ mới cho công nghệ sinh học thực vật.

Nghiên cứu trình bày sự phát triển của phức hợp nano cBSA/dsRNA để làm im lặng gen trên toàn hệ thống ở cây thuốc lá và cây bạch dương. Bằng cách biến đổi albumin huyết thanh bò mang điện tích dương, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các phức hợp nano liên kết các phân tử dsRNA, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển chúng vào cây trồng và làm im lặng gen trên toàn hệ thống cây.

Các thí nghiệm đã chứng minh sự im lặng thành công của gen DR5-GUS và 35S-GUS, đạt được mức giảm đáng kể trong biểu hiện gen. Công nghệ này tỏ ra hiệu quả trong việc vận chuyển các phân tử RNA qua màng tế bào thực vật, vượt qua hàng rào điện tích âm của các RNA nội tại trong cây trồng. Cung cấp một cách tiếp cận thuận tiện, nhanh chóng và không biến đổi gen, phương pháp này hứa hẹn trong việc xác định đặc tính chức năng gen, cải tiến cây trồng và ứng dụng nông nghiệp trên quy mô lớn do khả năng mở rộng và hiệu quả chi phí.

Tiến sỹ Yi Li, nhà nghiên cứu chính của dự án, cho biết: "Sự phát triển của phức hợp nano cBSA/dsRNA thể hiện một tiến bộ đáng kể trong công nghệ sinh học thực vật. Công nghệ này không chỉ tạo điều kiện cho việc làm im lặng gen hiệu quả mà còn cung cấp giải pháp thực tế và có thể mở rộng để cải thiện năng suất cây trồng. Chúng tôi tin rằng phương pháp này sẽ mở đường cho những ứng dụng mới trong chỉnh sửa gen và nghiên cứu nông nghiệp”.

Ý nghĩa của nghiên cứu này là rất lớn, mang lại một giải pháp tiềm năng cho việc vô hiệu hóa gen tạm thời ở các loại cây trồng trên đồng ruộng, bao gồm cả cây ăn quả. Công nghệ này có thể nâng cao năng suất cây trồng bằng cách nhắm vào các gen ảnh hưởng đến khả năng chịu hạn, sự phát triển của quả và khả năng chống chịu điều kiện bất thuận mà không cần chỉnh sửa gen.

Bản chất có thể mở rộng và không tốn kém của phương pháp này có thể làm thay đổi cục diện hướng đến nền nông nghiệp bền vững.

Bùi Anh Xuân theo Phys.org