Surinder Chopra, Giáo sư về di truyền ngô tại Đại học Khoa học Nông nghiệp cho biết: “Khám phá này có ý nghĩa đối với an ninh lương thực và tạo ra các dòng cây trồng mới có thể đối phó tốt hơn với khí hậu thay đổi. Trên thực tế, có rất nhiều sự đa dạng về kiểu hình và di truyền ở ngô, và chúng ta có thể sử dụng sự đa dạng đó và đặt câu hỏi: Làm thế nào mà gien ufo1 phân bố trong 10.000 dòng mầm nguyên sinh hiện có?”.

Liệu các nhà di truyền học thực vật có thể chọn lọc một số đa dạng đó và kết hợp gien ufo1 để cải thiện giống ngô không? Đó là câu hỏi mà Chopra đang cố gắng trả lời, bắt đầu từ nghiên cứu mới này phát hiện ra lượng đường tăng cao trong hạt và lá của cây ngô đột biến.

Những đặc điểm nào ở ngô có thể được cải thiện với sự trợ giúp của gien ufo1?

Chopra cho biết: “Chắc chắn là khả năng chống chịu căng thẳng, nhưng cũng có thể là khả năng phát triển hạt, điều này có ý nghĩa trong năng suất hạt cũng như cải thiện sinh khối. Và chúng tôi muốn phát triển một loại cây trồng tốt hơn có thể phát triển trong môi trường trồng dày đặc hơn, nhưng vẫn có năng suất cao hơn. Và cuối cùng, chúng tôi cần xem xét khả năng phục hồi và tính bền vững của giống ngô này. Chúng tôi có thể lai tạo các dòng ngô có cùng năng suất với đầu vào phân bón thấp hơn và cần ít nước hơn”.

Chopra bắt đầu nghiên cứu về gien Maize ufo1 vì nó có mối liên hệ với sắc tố da cam/đỏ trong dòng ngô đột biến. Nhà di truyền học về ngô nổi tiếng Charles Burnham, tại Đại học Minnesota, đã xác định được đột biến ufo1 dễ thấy này vào khoảng năm 1960. Năm 1997, một nhà di truyền học ngô nổi tiếng khác, Derek Styles, ở Đại học Victoria, Canada, đã sử dụng hạt giống Chopra cho dòng đột biến. Kể từ đó, ông đã chuyển gien của nó vào một dòng cận huyết được duy trì bởi nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Penn State. Vào năm 2019, Chopra đã giải đáp được bí ẩn di truyền đằng sau ufo1.

Tuy nhiên, nó chỉ ra rằng gien kiểm soát nhiều đặc điểm thực vật ngoài sắc tố. Tuy nhiên, Chopra lưu ý, ufo1 chỉ là một gien và nó không hoạt động đơn lẻ trong bộ gien ngô.

Có hơn 30.000 gien trong cây ngô, vì vậy điều quan trọng là phải tìm hiểu cách ufo1 tương tác với các gien khác trước khi các nhà di truyền học thực vật có thể sử dụng nó trong việc lai tạo một loại cây trồng mới. Chopra nói: “Để đi đến khía cạnh lai tạo, trước tiên chúng ta cần tìm hiểu xem gien này thực sự hoạt động như thế nào. Chúng ta cần tìm hiểu về cách nó hợp tác với protein và tìm hiểu về những tương tác protein đó sẽ là mục tiêu của nghiên cứu trong tương lai”.

Theo Debamalya Chatterjee, Tiến sĩ nông học, người chủ trì nghiên cứu, hiện tại, nghiên cứu này đã tiết lộ cách tích tụ đường trong hạt ngô được thay đổi khi có hoặc không có gien ufo1.

Ông nói: “Về cơ bản, chúng ta có thể sử dụng kiến ​​thức này về gien ufo1 trong việc lai tạo, để thực hiện các phép lai tốt hơn tạo ra các giống lai có năng suất cao và bền bỉ hơn, trong đó lượng đường và tinh bột cân bằng với nhau”.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một bước theo hướng đó và họ công bố phát hiện này trên tạp chí Plant Physiology, báo cáo rằng gien đột biến ufo1 của ngô ảnh hưởng đến sự phân hóa tế bào, ảnh hưởng đến sự tích tụ các-bon hi-đrát và hoóc-môn trong cây và điều chỉnh các mô hình biểu hiện của các gien thiết yếu liên quan trong quá trình phát triển của hạt ngô.

Tất cả các nguyên liệu thực vật được phân tích trong nghiên cứu đều được trồng trong suốt mùa hè 2016 - 2020 tại Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Russell E. Larson, Rock Springs, và trong các cơ sở nhà kính và buồng tăng trưởng thực vật tại khuôn viên Công viên Đại học Penn State. Cây lai và nguồn gien được lấy từ Trung tâm Hợp tác Di truyền Ngô do Cục Nghiên cứu Nông nghiệp của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ quản lý.