Các nhà nghiên cứu dùng công nghệ chỉnh sửa gen để tái tạo cây trồng
Các loại cây lương thực có giá trị cao gặp nhiều trở ngại trong việc lai tạo các giống mới, đang nhận được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Combo.
Trong khi công nghệ chỉnh sửa gen đã cải thiện sự thích nghi và nhân giống cây trồng, quá trình mọc lại cây từ các tế bào đã được chỉnh sửa rất tốn kém, kéo dài và không thể đoán trước được. Hơn nữa, quá trình này được gọi là tái sinh, rất khó đạt được với các phương pháp hiện có đối với nhiều loại cây trồng phổ biến.
Cải tiến cây trồng thông qua chỉnh sửa bộ gen
Các nhà nghiên cứu đang phát triển một hệ thống CRISPR-Combo sẽ sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR để bắt đầu quá trình tái sinh. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Yiping Qi tại UMD; Kranthi Mandadi, Texas A&M AgriLife Research...
Các nhà nghiên cứu ban đầu đang tập trung vào việc giới thiệu các đặc điểm làm giảm hàm lượng chất gây dị ứng trong cà rốt, thúc đẩy thuốc diệt cỏ và kháng bệnh ở khoai tây. Đồng thời, thúc đẩy khả năng kháng bệnh ở cây có múi.
Nhà nghiên cứu Yiping Qi cho biết: “So với việc nhân giống thông thường, công nghệ chỉnh sửa bộ gen có thể đẩy nhanh quá trình nhân giống cây trồng với độ chính xác cao, ít thời gian và chi phí hơn”.
“Dự án này nhằm mục đích làm cho việc chỉnh sửa bộ gen trên cây trồng hiệu quả và thành công hơn, điều này sẽ giúp sản xuất cây trồng được cải thiện và tăng cường dinh dưỡng trong sản phẩm mà chúng ta ăn với các nguyên liệu đầu vào bền vững. Từ đó, có thể giúp duy trì dân số toàn cầu đang tăng lên”, Yiping Qi nói thêm.
Qi và Mandadi là những người từng đoạt giải thưởng Nhà sáng tạo mới trong nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm của FFAR. Giải thưởng này cung cấp cho các nhà khoa học sự nghiệp ban đầu để thúc đẩy họ tham gia vào sự nghiệp nghiên cứu thành công.
Chỉnh sửa gen và tái tạo cây trồng
Jeff Rosichan, Giám đốc của Hợp tác cây trồng trong tương lai cho biết: “Những hạn chế của các phương pháp tái sinh hiện nay đang kiềm chế sự phát triển của các đặc điểm dinh dưỡng và nông học nâng cao.
Những đột phá trong chỉnh sửa gen bị hạn chế nếu chúng không dẫn đến những cây trồng khả thi, giá cả phải chăng. Áp dụng công nghệ chỉnh sửa gen đã được chứng minh cho vấn đề tắc nghẽn tái sinh cây trồng sẽ dễ dàng tạo ra cây trồng với dinh dưỡng được tăng cường và các lợi ích nông học”.
Hiện tại, chỉ có một số ít loài thực vật đáp ứng tốt với các kỹ thuật tái sinh liên quan đến nuôi cấy tế bào - nuôi cấy tế bào bên ngoài thực vật trong môi trường thích hợp, mặc dù các nhà nghiên cứu vẫn chưa rõ lý do của điều này. Ngay cả trong số các loại cây trồng tái sinh, quá trình này cũng gây ra rủi ro.
Quá trình tái sinh cũng diễn ra trong một thời gian dài, buộc các nhà nghiên cứu phải dự đoán cây trồng và đặc điểm nào sẽ có nhu cầu trước nhiều năm. Và thường có nhiều thay đổi không mong muốn và không thể đoán trước đối với bộ gen xảy ra trong quá trình này.
Quy trình CRISPR tiêm RNA vào tế bào để chỉnh sửa gen nhằm thúc đẩy các đặc điểm mong muốn ở cây trồng. Với hệ thống CRISPR-Combo, RNA chỉnh sửa gen sẽ được kết hợp với RNA kích hoạt các gen kiểm soát sự tăng trưởng. Điều này sẽ đẩy nhanh giai đoạn nuôi cấy tế bào bằng cách làm cho các tế bào dễ tái sinh hơn.
Nguyễn Luận
