Tạo ra giống cà chua mới nhờ cây dại

Kỹ thuật mới này có thể cho phép các nhà khoa học kết hợp sự đa dạng di truyền của thực vật hoang dã với những phẩm chất di truyền được xác định bởi các thế hệ nhân giống.

Con người đã canh tác cây trồng hàng ngàn năm nay, nhân giống cây trồng để sản xuất giống có chất lượng tốt - tăng độ cứng và năng suất cao hơn. Nhưng nhân giống cây trồng không phải lúc nào cũng cho ra kết quả tốt.

Nhiều giống cây trồng hiện đại thiếu đa dạng di truyền là kết quả của việc nhân giống. Quá trình này cũng dẫn đến việc mất các đặc tính liên quan đến mùi vị và hương thơm của các sản phẩm làm ra.

Trong một nỗ lực để giải quyết các vấn đề liên quan đến nhân giống quá mức, các nhà khoa học đã chuyển sang công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng CRISPR-Cas9 để chỉnh sửa bộ gen của một loại cây cà chua hoang dã, chèn mã hóa di truyền chịu trách nhiệm cho các đặc điểm thuận lợi, như đã được xác định bởi nghiên cứu nhân giống cây trồng hiện đại.

Kết quả là một loại cây trồng mới, một giống cà chua với nhiều tính năng hiện đại - nhưng vẫn duy trì tính chất di truyền đã được tạo ra nhờ giống cây dại.

JörgKudla, một giáo sư sinh học tại Đại học Münster, Đức, cho biết trong một thông cáo báo chí: “Phương pháp mới này cho phép chúng tôi bắt đầu lại từ đầu và bắt đầu một quá trình thuần hóa mới. Khi làm như vậy, chúng ta có thể sử dụng tất cả các kiến thức về di truyền thực vật và sự thuần hóa cây trồng mà các nhà nghiên cứu đã tích luỹ được trong những thập kỷ gần đây. Chúng ta có thể bảo tồn tiềm năng di truyền và các đặc tính có giá trị đặc biệt của thực vật hoang dã và đồng thời tạo ra những đặc điểm mong muốn của cây trồng hiện đại trong một thời gian rất ngắn.”

Các nhà nghiên cứu ở Đức, Hoa Kỳ và Brazil đã hợp tác để sửa đổi ‘Solanumpimpinellifolium’, cà chua nho, một loài hoang dã được tìm thấy ở Ecuador và Peru. Vì loại cà chua này rất nhỏ và năng suất thấp nên nó không thể trở thành cây trồng phổ biến.

Các nhà khoa học đã thay đổi sáu gen của cây dại, cho phép cà chua mới có nhiều đặc điểm có lợi. Cây cà chua mới tạo ra quả nhiều hơn và lớn hơn, gần bằng kích thước của một quả anh đào. Sự biến đổi gen cũng mang lại nhiều trái cà chua hình bầu dục hơn, ít có khả năng bị nứt khi trời mưa. Các nhà khoa học cũng có thể tạo ra cà chua với mức lycopene cao hơn, một chất chống oxy hóa có giá trị.

Nhóm nghiên cứu đã mô tả những thành công của họ trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology.

Ông Kudla cho biết thêm: “Đây là một sự đổi mới quyết định mà chúng ta không thể đạt được bằng bất kỳ quy trình nhân giống thông thường nào với cà chua hiện đang canh tác. Lycopene có thể giúp ngăn ngừa ung thư và các bệnh về tim mạch. Vì vậy, từ cái nhìn đối với sức khỏe, chúng tôi đã tạo ra giống cà chua có thể có giá trị cao hơn cà chua trồng thông thường và các loại rau khác, bởi những loại rau quả ấy chỉ chứa lycopene với số lượng rất hạn chế".

Cố gắng giữ gìn những phẩm chất di truyền của thực vật hoang dã thông qua quá trình sinh sản sẽ là một quá trình lâu dài và mất thời gian, nhưng với CRISPR-Cas9, các nhà khoa học có thể sản xuất một loại cây trồng mới trong một khoảng thời gian ngắn.

Các nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ mới này có thể cho phép các nhà sinh vật học tạo ra cây trồng mới từ thực vật hoang dã mà trước đây chưa hề được sử dụng bởi con người.