Tinh chỉnh gien carotenoid ở cây cà chua

Nhưng trong một nghiên cứu được công bố tuần này trên tạp chí Scientific Reports do các nhà nghiên cứu Đại học Tsukuba đứng đầu giải thích cách công nghệ chỉnh sửa gien hiện đại có thể hỗ trợ các nhà lai tạo cà chua.

Giáo sư Hiroshi Ezura, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Cà chua là loại thực phẩm biến đổi gien đầu tiên được phép sử dụng cho con người. Tuy nhiên, nhiều giống chuyển gien ban đầu có chứa các gien có nguồn gốc từ các loài khác, gây lo ngại về tính an toàn cho người tiêu dùng. Do đó, cùng với thực tế là hầu hết các giống chuyển gien chỉ cải thiện chất lượng ở mức độ vừa phải, việc nhân giống cà chua phần lớn đã tránh xa phương pháp chuyển gien”.

Không giống như chỉnh sửa gien truyền thống, các kỹ thuật chỉnh sửa gien hiện đại không để lại dấu vết trong bộ gien và có thể tạo ra những thay đổi nhỏ trong gien bản địa, bắt chước sự biến đổi tự nhiên.

Cà chua chứa hàm lượng tương đối cao của carotenoid, các sắc tố vàng, đỏ và cam được tìm thấy trong nhiều loại thực vật. Carotenoid là tiền chất của vitamin A và chứng minh các đặc tính chống oxy hóa và chống ung thư, làm cho chúng cực kỳ quan trọng đối với dinh dưỡng của con người. Một số đột biến tự nhiên giúp tăng cường sự tích tụ carotenoid trong cà chua đã được ghi nhận, nhưng việc đưa chúng vào các giống thương mại cũng phức tạp và tốn nhiều thời gian.

Do đó, nhóm nghiên cứu do Đại học Tsukuba đứng đầu đã bắt đầu tái tạo các đột biến tích tụ carotenoid trong cà chua bằng công nghệ chỉnh sửa gien.

Giáo sư Ezura giải thích: “Những thay đổi nucleotide đơn lẻ trong từng gien cà chua trước đây đã đạt được bằng cách sử dụng công nghệ chỉnh sửa gien Target-AID. Tuy nhiên, chúng tôi đã thiết kế một hệ thống theo đó những thay đổi được đưa vào đồng thời ba gien liên quan đến sự tích tụ carotenoid”.

Trong số 12 dòng cà chua thu được, 10 dòng chứa đột biến ở cả ba gien mục tiêu. Kiểm tra kỹ hơn hai dòng có quả màu xanh đậm và rễ màu tím của các đột biến tích lũy carotenoid tự nhiên cho thấy hàm lượng cao của carotenoid, đặc biệt là lycopene, trong các cây đã được chỉnh sửa gien.

Giáo sư Ezura giải thích: “Điều này cho thấy có thể cải thiện các tính trạng chất lượng cây trồng đa gien bằng cách sử dụng công nghệ chỉnh sửa gien và mở ra một loạt các lựa chọn để cải thiện năng suất, thời hạn sử dụng, hàm lượng dinh dưỡng và khả năng kháng bệnh của các cây trồng khác nhau, mang lại lợi ích rõ ràng cho cả sức khỏe con người và môi trường”.