Sử dụng công cụ chỉnh sửa gen để nâng cao năng suất lúa

 Sử dụng công cụ chỉnh sửa gen để nâng cao năng suất lúa 

Bùi Anh Xuân theo Phys.org

Hệ thống chỉnh sửa cơ sở cytidine ở vi khuẩn gây bệnh trên cây trồng.

 

Khi tình trạng mất an ninh lương thực toàn cầu tăng lên mức cao nguy hiểm vào năm 2022, các nhà khoa học đã tăng cường nỗ lực hoàn thiện các phương pháp tốt nhất để bảo vệ sản lượng của các loại cây trồng chính vốn rất cần thiết trong việc chống lại vấn đề này. Và, mặc dù gạo chiếm một phần nhỏ trong vụ thu hoạch hàng năm của Missouri, nhưng nó cùng với ngô và đậu tương là những cây chủ lực giúp giải quyết tình trạng mất an ninh lương thực không chỉ ở Hoa Kỳ mà còn trên toàn thế giới.

 

Trong một nghiên cứu gần đây xem xét cách thức hoạt động của bệnh trên cây lúa, các nhà nghiên cứu của Đại học Missouri có thể đã tìm ra câu trả lời quan trọng.

 

Trong nghiên cứu này, Bing Yang, giáo sư sinh học thực vật tại Đại học Nông nghiệp, Thực phẩm và Tài nguyên thiên nhiên MU và Trung tâm Khoa học Thực vật Donald Danforth đã sử dụng chỉnh sửa bộ gen như một công cụ để xác định mầm bệnh hiện diện trong một số vi khuẩn dẫn đến sự lây nhiễm sinh sôi ở lúa. Nghiên cứu của ông giúp các nhà khoa học hiểu cách thức hoạt động của những mầm bệnh này và do đó, có thể xác định cách bảo vệ chống lại sự lây nhiễm lan rộng làm mất năng suất.

 

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ giữa ký chủ và mầm bệnh, cho phép các nhà khoa học biến đổi gen cây trồng tốt hơn để chống chịu với các mầm bệnh.

 

Yang cho biết: “Dựa trên những tiến bộ trong hiểu biết khoa học đạt được trong nghiên cứu này, giờ đây chúng tôi có thể phát triển các chiến lược để thiết kế tính kháng của cây ký chủ chống lại vi khuẩn. Đó là cách chúng ta có thể hỗ trợ sức đề kháng của thực vật nói chung”.

 

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra một cách để làm im lặng gen. Khi các gen cụ thể bị loại khỏi vi khuẩn, nó cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về chức năng của các gen cụ thể đó. Sau đó, các nhà nghiên cứu thử nghiệm các đặc tính lây nhiễm - một quá trình trước đây tốn kém và sử dụng nhiều lao động.

 

Yang cho biết: “Nghiên cứu này cho phép chúng tôi hiểu rõ hơn đặc tính gây bệnh của vi khuẩn và cách những đặc tính đó tương ứng với sự lây nhiễm ở một số loài thực vật”. Cuối cùng, những tiến bộ trong chỉnh sửa gen giúp chúng tôi sửa đổi bộ gen của cây trồng, trong trường hợp này là lúa, theo cách tạo ra sức đề kháng bảo vệ chúng khỏi bệnh tật”.

 

Sử dụng một kỹ thuật chỉnh sửa gen gọi là CRISPR - một phương pháp mà các nhà khoa học chỉnh sửa gen bằng cách cắt DNA và sau đó để nó tự sửa chữa một cách tự nhiên - Yang và nhóm của ông đã chỉnh sửa một mẫu vi khuẩn với mục tiêu xác định chính xác gen nào có tính chất gây bệnh sẽ lây nhiễm cho protein trong bộ gen của cây lúa.

 

Đáng chú ý, phương pháp của Yang đã cách mạng hóa một quá trình được gọi là tái tổ hợp tương đồng, được biết là không hiệu quả và tốn thời gian.

 

Yang cho biết: “Mục tiêu nghiên cứu dài hạn của tôi là hiểu rõ hơn về đặc điểm sinh học các loại bệnh và sinh lý thực vật trên cây trồng cũng như quá trình sử dụng công nghệ tiên tiến để tạo ra khả năng kháng bệnh. Tôi cũng muốn tạo sản phẩm sao cho nó bổ dưỡng hơn với số lượng cao hơn đồng thời tăng năng suất và giảm thất thoát”.

 

Là một học giả về bệnh học thực vật trong hơn 15 năm, Yang nói rằng vi khuẩn, bao gồm cả những vi khuẩn có đặc tính cộng sinh (có lợi) và gây bệnh, rất cần thiết trong việc duy trì sự sống và sức khỏe của hệ sinh thái của chúng ta.

 

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí  Communications Biology.