Cây dương ra hoa sau vài tuần được chỉnh sửa CRISPR. Ảnh: Cj Tsai
Theo các nhà khoa học, nhân giống có chọn lọc cây trồng có thể giúp mang lại cho chúng những đặc điểm có lợi mới, nhưng cây cối có chu kỳ sinh sản dài đến khó chịu.
Nhân giống cây trồng là lĩnh vực đặc biệt quan trọng trong ngành trồng trọt, nhằm thúc đẩy và thậm chí tạo ra những đặc điểm mong muốn ở cây trồng. Điều đó có thể bao gồm việc tăng kích thước, hình thức bên ngoài, giá trị dinh dưỡng, năng suất, khả năng kháng sâu bệnh và khả năng chống chịu nóng, lạnh, biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn hoặc hạn hán. Thông thường, hoạt động nhân giống liên quan đến việc lựa chọn và lai tạo các loài cây cụ thể với những đặc điểm, tính trạng này, nhưng điều đó tất nhiên đòi hỏi phải đợi cho tới khi cây trưởng thành.
Trong nhiều trường hợp điều đó không sao – chẳng hạn như chu kỳ sinh sản của cây rau kéo dài hàng tháng, do đó có một sự thay đổi khá nhanh để xem liệu các thí nghiệm có hiệu quả hay không. Nhưng đối với cây cối thì lại là một vấn đề khác, vì có thể mất vài năm để thấy được thành quả lao động (đôi khi theo nghĩa đen của từ này).
Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu ở Đại học Georgia đã chuyển sang hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR để cố gắng tăng tốc mọi thứ. Mục tiêu của họ là cây dương, một loại cây lâu năm có thời gian trưởng thành dài và có thể mất từ 7 đến 10 năm trước khi bắt đầu ra hoa. Rõ ràng, đó là một thời gian dài để chờ đợi để kiểm tra xem việc lai tạo có thành công hay không.
Thông thường, khi các nhà khoa học sử dụng các phương pháp chỉnh sửa gen để kích thích ra hoa sớm, họ tập trung vào các gen điều hòa có ảnh hưởng tích cực đến sự phát triển của hoa, nhưng thành công ở cây dương rất ít. Vì vậy, đối với nghiên cứu mới, nhóm các nhà khoa học đã đảo ngược kỹ thuật này, thay vào đó là loại bỏ ảnh hưởng tiêu cực.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công cụ CRISPR để loại bỏ (khóa) một gen có tên là CENTRORADIALIS (CEN), gen này được biết đến với tác dụng kìm hãm sự ra hoa ở những cây dương non. Và chắc chắn, các mẫu đã chỉnh sửa trưởng thành nhanh hơn nhiều.
CJ Tsai, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Các phương pháp kích thích ra hoa sớm ở cây dương trước đây không nhất quán và tốn nhiều công sức. Nhưng bằng cách sử dụng công cụ CRISPR để chỉnh sửa gen ức chế ra hoa, chúng tôi có thể rút ngắn thời gian ra hoa từ hơn bảy năm xuống còn ba đến bốn tháng và thời gian phát triển cơ quan ra hoa kéo dài cả năm xuống chỉ còn vài ngày”.
Nhóm nghiên cứu cho biết, bước đột phá này có thể giúp các nhà khoa học tạo ra những đặc điểm mới cho cây dương và các loại cây khác phát triển nhanh hơn nhiều so với bình thường. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống này bằng cách thực hiện một thao tác chỉnh sửa gen khác làm giảm các phần đính kèm hạt giống như bông hình thành vào mùa xuân, đây có thể là tác nhân chính gây ra dị ứng cho một số người.
Chuyên gia Tsai cho biết: “Điều này cung cấp cơ sở phân tử để phát triển các hạt không có lông, có thể làm giảm sự lây lan của chất gây dị ứng ở các khu vực đô thị hoặc tại các cánh rừng”.
Nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí New Phytologist.
