Tiến sỹ Imtiyaz Khanday và Giáo sư Venkatesan Sundaresan với các cây lúa nhân bản trong nhà kính UC Davis, tháng 12 năm 2018. Khanday, Sundaresan và các đồng nghiệp đã giải quyết vấn đề nhân giống vô tính, cây lai từ hạt giống - một khám phá được tìm kiếm từ lâu của nền nông nghiệp toàn cầu. Nó có thể giúp những người nông dân nghèo nhất thế giới dễ dàng trồng các loại cây trồng năng suất cao, kháng được bệnh hoặc chống chịu được khí hậu thời tiết và tiết kiệm hạt giống của họ để sử dụng trong tương lai.

Các nhà sinh học thực vật tại Trường Đại học California, Davis đã khám  phá  ra một cách nhân giống vô tính thông qua hạt giống. Phát hiện này được các nhà nhân giống và nhà di truyền học tìm kiếm từ lâu, có thể giúp việc nhân giống cây trồng có năng suất cao, kháng được bệnh hoặc chống chịu được khí hậu dễ dàng hơn và có sẵn để cung cấp cho nông dân thế giới.

Kết quả này được đăng trên tạp chí Nature ngày 12 tháng 12.

Từ những năm 1920, nhiều loại cây trồng đã được trồng từ những hạt lai được tạo ra bằng cách lai hai giống. Những giống lai này có thể có phẩm chất vượt trội về năng suất hoặc kháng được sâu bệnh. Nhưng những hạt giống của các cây lai không tạo ra các cây có cùng phẩm chất.

Khả năng tạo ra một bản sao, một bản sao chính xác của một cây từ hạt giống của nó sẽ là một bước đột phá lớn cho nông nghiệp thế giới. Thay vì mua hạt giống lai đắt tiền mỗi năm, thường vượt quá khả năng của nông dân ở các nước đang phát triển, nông dân có thể trồng lại hạt giống từ cây lai của chính họ và thu được lợi ích của năng suất cao hàng năm.

Khoảng 400 loài thực vật nguyên bản có thể tạo ra hạt giống chất lượng mà không cần thụ phấn. Được gọi là apomixes (sự tiếp hợp vô tính), quá trình này dường như đã tiến  triển nhiều lần trong thực vật - nhưng không phải trong các loài cây trồng thương mại.

Phát hiện của  tiến sĩ Imtiyaz Khanday và giáo sư Venkatesan Sundaresan và các đồng nghiệp tại UC Davis , Đại học bang Iowa và INRA, Pháp là một bước tiến lớn. "Đó là một mục tiêu  rất mong  đợi có thể thay đổi nông nghiệp", Sundaresan nói.

Gen "Baby boom" là chìa khóa

Khanday và Sundaresan đã phát hiện ra rằng gen lúa BBM1, thuộc một họ gen thực vật có tên là "Baby Boom" hay BBM, được biểu hiện trong các tế bào tinh trùng nhưng không có trong trứng. Sau khi thụ tinh, BBM1 được biểu hiện trong tế bào được thụ tinh và góp phần làm trứng thụ tinh tạo thành phôi.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công cụ chỉnh sửa gen để loại bỏ khả năng giảm phân cây, từ  đó các tế bào trứng hình thành bởi quá trình nguyên phân, thừa hưởng một bộ nhiễm sắc thể đầy đủ từ cây mẹ.

Sau đó, họ đã khiến những tế bào trứng này biểu hiện BBM1, điều mà bình thường không xảy ra nếu không được thụ tinh.

"Vì vậy, chúng tôi có một tế bào trứng lưỡng bội với khả năng tạo phôi và phát triển thành hạt vô tính", Sundaresan nói.

Cho đến nay quá trình này có hiệu quả khoảng 30 phần trăm, nhưng các nhà nghiên cứu hy vọng điều đó có thể được tăng lên với nhiều nghiên cứu hơn. Cách tiếp cận này có thể hiệu quả ở các loại cây ngũ cốc khác, có gen BBM1 tương đương, và trong các cây trồng khác, Sundaresan nói.

Nguyễn Thị Hương theo Sciencedaily.