SpRY gây đột biến GmFAD2-1A/1B trên đậu nành.

CRISPR-Cas9 đã cách mạng hóa việc cải thiện di truyền cây trồng. Tuy nhiên, sự phụ thuộc của nó vào các trình tự motif liền kề protospacer (PAM) cụ thể đã giới hạn phạm vi và hiệu quả chỉnh sửa. Trên cây đậu nành, một nguồn protein và dầu quan trọng, những hạn chế này đã cản trở sự phát triển của các giống chất lượng cao và năng suất cao. Khi các phương pháp lai tạo truyền thống gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu, có một nhu cầu cấp bách về các công cụ chỉnh sửa gen tiên tiến có thể vượt qua các rào cản liên quan đến PAM, mở ra tiềm năng đầy đủ của các cải tiến di truyền chính xác trên cây đậu nành.

Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Viện Địa lý và Nông sinh thái Đông Bắc, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu và được công bố trên tạp chí Horticulture Research, giới thiệu một hệ thống chỉnh sửa không cần PAM dựa trên CRISPR-SpRY. Hệ thống này đã thành công trong việc vượt qua các hạn chế của chỉnh sửa gen truyền thống, cho phép ứng dụng rộng rãi hơn trong việc cải thiện cây trồng, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của các biến đổi di truyền trong lai tạo đậu nành.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống chỉnh sửa dựa trên protein SpRY mới, loại bỏ nhu cầu về các trình tự PAM cụ thể để nhắm vào các gen nông học quan trọng như GmLOXs và GmFAD2-1A/B. Nghiên cứu đã chứng minh rằng SpRY có thể đạt được các đột biến chính xác tại các vị trí trước đây không thể tiếp cận trong bộ gen đậu nành. Ngoài ra, việc giới thiệu các bộ chỉnh sửa cơ sở dựa trên SpRY đã cho phép chuyển đổi từ cytosine sang thymine và từ adenine sang guanine, nâng cao độ chính xác của việc chỉnh sửa. Hiệu suất cao của SpRY trên nhiều vị trí khác nhau mở rộng phạm vi chỉnh sửa bộ gen đậu nành, cung cấp một công cụ mạnh mẽ cho lai tạo phân tử và nghiên cứu chức năng gen.

Tiến sỹ Xianzhong Feng, tác giả chính, nhận xét: "Hệ thống SpRY đại diện cho một bước tiến quan trọng trong chỉnh sửa bộ gen cây trồng. Bằng cách loại bỏ nhu cầu hạn chế về các trình tự PAM, chúng ta có thể nhắm vào các vị trí trước đây không thể tiếp cận, tăng đáng kể độ chính xác và tính linh hoạt trong lai tạo. Công nghệ này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa việc cải thiện di truyền đậu nành và cung cấp các nguồn tài nguyên lai tạo mới".

Hệ thống chỉnh sửa gen SpRY mang lại những triển vọng đầy hứa hẹn cho việc lai tạo và nghiên cứu di truyền đậu nành, cho phép phát triển nhanh chóng các giống có năng suất cao và chất lượng vượt trội. Khả năng chỉnh sửa cơ sở của nó mở rộng nghiên cứu về chức năng gen, cho phép thực hiện các biến đổi chính xác để cải thiện các đặc tính nông học. Ngoài đậu nành, công nghệ này có thể được áp dụng cho các loại cây trồng khác, góp phần vào nông nghiệp bền vững và an ninh lương thực toàn cầu.

Bùi Anh Xuân theo Phys.org