Phát hiện tiềm năng chỉnh sửa gen trong cây trồng

Các thử nghiệm thực địa đối với cây trồng được chỉnh sửa gen cho thấy tiềm năng to lớn. Nguồn: Trung tâm John Innes.

Các thử nghiệm là ứng dụng thực địa đầu tiên của Vương quốc Anh kể từ khi Tòa án Công lý của Liên minh châu Âu (CJEU) phân loại lại các cây trồng đã được chỉnh sửa gen thành các sinh vật biến đổi gen vào năm 2018.

Kết quả được đưa ra khi Chính phủ Vương quốc Anh đang xác định xem có nên cho phép các phương pháp tiếp cận chỉnh sửa gen cho mục đích sản xuất lương thực hay không, sau cuộc tham vấn cộng đồng do Cục Môi trường, Thực phẩm và Nông thôn (DEFRA) dẫn đầu.

Giáo sư Lars Østergaard, trưởng nhóm và là một trong những tác giả của nghiên cứu tại Trung tâm John Innes cho biết: “Kết quả của chúng tôi chứng minh tiềm năng to lớn của việc chỉnh sửa gen để tạo điều kiện cải thiện cây trồng bằng cách dịch thuật những khám phá trong các quá trình sinh học cơ bản”.

Ông nói thêm: “Các công nghệ hiện đại như chỉnh sửa gen của CRISPR mang lại cơ hội tăng cường dinh dưỡng cho thực phẩm và cây trồng thích nghi một cách an toàn với môi trường mới, giải quyết thách thức nghiêm trọng mà cuộc khủng hoảng khí hậu đang đặt ra đối với sản xuất lương thực toàn cầu”.

Nghiên cứu tập trung vào glucosinolate, được biết là mang lại hương vị đặc biệt (vị hăng) cho các loại rau họ cải như bông cải xanh, bắp cải và cải xoăn, và có liên quan đến những tác dụng có lợi đối với sức khỏe con người.

Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh này được sản xuất bởi các loài thực vật thuộc nhóm này và được cho là có tác dụng tăng cường sức khỏe, bao gồm chống ung thư, thúc đẩy cải thiện kiểm soát đường huyết và giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Vì lý do này, việc tăng mức độ của chúng là một mục tiêu quan trọng đối với các nhà lai tạo giống rau cải.

Nghiên cứu trước đây sử dụng cây mô hình trong điều kiện phòng thí nghiệm tối ưu đã chỉ ra rằng, quá trình sinh tổng hợp glucosinolate trong họ Brassicaceae được điều chỉnh bởi gen MYB28. Nhưng tác dụng của chất điều chỉnh tổng thể này vẫn chưa được xác minh bằng cách chuyển chúng vào các cây trồng trồng trên đồng ruộng.

Trong nghiên cứu chứng minh khái niệm này, các nhà khoa học đã sử dụng thành công công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 để "đánh bật" gen MYB28 trong cây Brassica oleracea (một loài bao gồm nhiều giống cây trồng phổ biến như bông cải xanh). Loại bỏ gen đơn trong chi Brassica phức tạp bởi nhiều bản sao của nhiều gen, bao gồm cả những gen trong con đường sinh tổng hợp glucosinolate.

Các cây đã được chỉnh sửa gen được trồng trong điều kiện thử nghiệm thực địa tuân theo chỉ thị GMO 2001/18, theo phán quyết của ECJ vào năm 2018. Phân tích di truyền và chuyển hóa cho thấy rằng việc loại bỏ gen dẫn đến điều hòa giảm các gen sinh tổng hợp glucosinolate và giảm sự tích tụ glucosinolate trong lá và bông hoa của cây bông cải xanh đột biến myb28 trồng ngoài đồng.

Những kết quả này lần đầu tiên tiết lộ rằng, MYB28 trong B. oleracea điều chỉnh mức glucosinolate trong môi trường thực địa, phù hợp với những phát hiện trước đây thu được ở các nhà máy mô hình và trong nhà kính.

Tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Mikhaela Neequaye cho biết, "Bằng cách chỉ ra rằng bộ điều chỉnh chính của các gen sinh tổng hợp glucosinolate có nguồn gốc methionine, MYB28, hoạt động trong lĩnh vực này, như chúng ta biết ở các cây trồng trong nhà kính, gen MYB28 đại diện cho một mục tiêu đáng tin cậy để điều khiển nồng độ glucosinolate trong cải bắp. Nghiên cứu này nhấn mạnh tiềm năng của việc chỉnh sửa gen trong việc mô tả và sửa đổi các quá trình này liên tục trên đồng ruộng, trong các hệ thống cây trồng thường phức tạp."

Theo: https://phys.org/news/2021-06-landmark-field-trials-potential-gene-editing.html