Chỉnh sửa gene giảm đường khó tiêu trong cây đậu tương

Thông tin được TS Đỗ Tiến Phát, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam báo cáo tại hội thảo "Công nghệ sinh học phục vụ tạo giống cây trồng" do Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học và Công nghệ, Sở Khoa học Công nghệ TP HCM (CESTI) tổ chức hôm 8/8.

Theo TS Phát, trong hạt đậu tương có chứa nhiều thành phần đường khó tiêu (không được tiêu hóa hết trên người và một số loài động vật như lợn, gà... ). Khi không tiêu hóa được, lượng khí sinh ra gây trướng bụng đầy hơi, giảm hiệu suất hấp thu dinh dưỡng.

Nhóm sử dụng hệ thống chỉnh sửa gene Crispr/Cas làm mất chức năng của hai gene GmGOLS1A và GmGOLS1B giúp giảm lượng đường trong đậu tương. Kết quả, lượng đường khó tiêu trong đậu tương chỉnh sửa gene giảm 40 - 50% so với giống gốc. Trong khi hàm lượng các loại đường dễ tiêu như glucose có xu hướng tăng.

Sơ đồ quy trình chuyển gene trên cây đậu tương của nhóm nghiên cứu Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu).

Nhóm nghiên cứu cũng ứng dụng công nghệ này với cà chua làm tăng lượng đường và amino acid. Công nghệ chỉnh sửa gene Crispr/Cas tạo đột biến vùng uORF làm mất chức năng điều khiển của nó lên gene bZIP giúp tăng hàm lượng amino acid lên gấp đôi , hàm lượng đường glucose và fructose tăng đáng kể so với giống gốc.

Theo TS Phát, bằng công nghệ chỉnh sửa gene Crispr/Cas nhóm đã tạo ra những đột biến chính xác theo lựa chọn trên các vùng gene quan tâm, từ đó điều khiển quá trình sinh lý, sinh hóa, sinh tổng hợp đường, amino acid trong cây. Nhóm muốn hợp tác nghiên cứu ứng dụng chỉnh sửa gene trong cải tạo giống cây trồng tại Việt Nam thông qua các đề tài, dự án nghiên cứu khoa học.

Công nghệ chỉnh sửa gene sử dụng hệ thống Crispr/Cas được ứng dụng phổ biến trên thế giới cả trên tế bào động vật và thực vật từ năm 2013, ông Phát cho biết. Đây là kỹ thuật có hiệu suất chỉnh sửa có thể lên tới 100%. Giống sau chỉnh sửa gene không khác biệt so với chọn tạo giống truyền thống về kiểu hình và đặc điểm sinh trưởng. Thời gian tạo giống mới bằng kỹ thuật chỉnh sửa gene rút ngắn còn một nửa so với các công nghệ đột biến phóng xạ, hóa chất.

Nhiều nước như Mỹ, Canada, Ấn Độ, Australia... và một số nước Đông Nam Á như Philipines, Thái Lan... đã chấp thuận việc sử dụng cây trồng chỉnh sửa gene tương tự như các cây trồng chọn tạo giống truyền thống. TS Phát đề xuất, trong tương lai Việt Nam có các chính sách cụ thể về ứng dụng, sử dụng sản phẩm chỉnh sửa gene, nhằm đưa sản phẩm vào thực tế sản xuất cho nông dân.

Biểu đồ và hình ảnh thực tế phân tích kiểu hình và chất lượng quả cà chua khi ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene. (Ảnh: Nhóm nghiên cứu).

Theo GS.TS Lê Huy Hàm, Chủ nhiệm Chương trình trọng điểm Phát triển, nghiên cứu và ứng dụng Công nghệ sinh học Quốc gia giai đoạn 2021 - 2030, nguyên Viện trưởng Viện Di truyền Nông nghiệp, hướng nghiên cứu chỉnh sửa gene mới xuất hiện sau năm 2010. Đến 2017 - 2018, Việt Nam mới có những tiếp cận đầu tiên trong giới khoa học nghiên cứu chỉnh sửa gene cho lúa, ngô, đậu tương, cà chua... Các công trình hướng đến ứng dụng công nghệ này tạo giống sắn không ra hoa; lúa kháng bạc lá, chịu mặn, tăng kích thước hạt, tăng độ thơm; ngô tăng số hàng hạt... GS Hàm cho rằng, thực tế nghiên cứu công nghệ gene, Việt Nam chủ yếu mới ở giai đoạn thiết kế, chuyển gene... trong khi lĩnh vực này còn nhiều công đoạn phức tạp khác với công nghệ rất cao, cần đầu tư kinh phí rất lớn.

Ông đánh giá, các nghiên cứu của Việt Nam mới dừng lại quy mô phòng thí nghiệm, chưa có nhiều công trình được tiếp tục giai đoạn ứng dụng thực tế cho người dân. Do đó, GS Hàm cho rằng giới khoa học cần có các nghiên cứu chuyên sâu tìm nguồn gene có giá trị mang tính bản quyền để tạo giống biến đổi gene.

Phân tích cơ sở dữ liệu sáng chế, thạc sĩ Nguyễn Thị Minh Thư, chuyên viên phân tích thông tin, thuộc CESTI cho biết theo số liệu của WIPS Global, số lượng sáng chế về ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống trên thế giới có trên 43.000 công trình.

Tại Việt Nam , theo dữ liệu của WIPO Publish của Cục Sở hữu Trí tuệ, có 197 sáng chế, giải pháp hữu ích đề cập ứng dụng công nghệ sinh học trong tạo giống cây trồng, trong đó có 52 sáng chế từ viện trường, doanh nghiệp trong nước. Thạc sĩ Thư đánh giá, xu hướng nghiên cứu công nghệ sinh học phục vụ tạo giống tại Việt Nam chủ yếu tập trung vào kỹ thuật nuôi cấy mô, còn kỹ thuật di truyền, chỉ thị phân tử khá khiêm tốn, cần được quan tâm đầu tư nhiều hơn thời gian tới.