Anh hùng lao động Trần Mạnh Báo là tác giả của 15 giống cây trồng được công nhận giống quốc gia, trong đó có giống lúa TBR225 chủ lực. Ảnh: Tùng Đinh.
Viện Di truyền nông nghiệp đã dày công nghiên cứu gen kháng bạc lá trên lúa TBR225 nhờ làm chủ công nghệ đột biến chính xác bằng CRISPR/Cas. Đề tài này được ThaiBinh Seed đầu tư 70% và Bộ Khoa học - Công nghệ hỗ trợ 30%. Tuy vậy, kết quả nghiên cứu vẫn chưa được đưa vào thực tiễn sản xuất do thiếu hành lang pháp lý cho thương mại hóa cây trồng chỉnh sửa gen.
Tác giả Trần Mạnh Báo nhìn lại quá trình lai tạo TBR225
TBR225 là giống lúa thuần do kỹ sư Trần Mạnh Báo và các cộng sự lai tạo, được công nhận giống Quốc gia năm 2015. Giống lúa này chiếm tỷ trọng lớn trong sản xuất nhờ thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và chất lượng gạo ngon. Nhưng giống TBR225 lại bị ảnh hưởng bởi bệnh bạc lá trong vụ mùa, đặc biệt khi mưa bão làm tăng lượng đạm tự do và tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển.
Dưới góc nhìn của tác giả giống TBR225, ông Trần Mạnh Báo chia sẻ về sự phức tạp trong quá trình lai tạo giống lúa. TBR225 là kết quả của việc lai giữa một giống có năng suất cao với một giống có chất lượng gạo tốt hơn, tạo ra giống lai có năng suất vượt trội, nhưng vẫn chưa tuyệt đối kháng bệnh bạc lá.
Do đó, ThaiBinh Seed đã hợp tác với Viện Di truyền Nông nghiệp để ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen nhằm cải thiện khả năng kháng bệnh, mà không làm thay đổi các đặc tính ưu việt vốn có của giống.
Là doanh nhân tiên phong trong ứng dụng khoa học công nghệ vào nghiên cứu và chọn tạo giống lúa, đại diện ThaiBinh Seed khẳng định: Nếu thiếu cơ chế thúc đẩy việc ứng dụng sản phẩm khoa học vào thực tiễn, thì toàn bộ công sức nghiên cứu sẽ trở nên lãng phí.
Chủ tịch Trần Mạnh Báo cho rằng, ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen vào cải tiến sinh vật là một trong những phương pháp tiên tiến nhất trên thế giới. Do đó, việc cấp phép và hướng dẫn rõ ràng từ nhà nước là bước quan trọng để đẩy mạnh việc ứng dụng các giống cây trồng chỉnh sửa gen vào sản xuất nông nghiệp.
Phương pháp đột biến chính xác để “sửa” gen lỗi trên sinh vật
Công cụ CRISPR/Cas cho phép nhà nghiên cứu thêm, xóa hay sửa một đoạn gen, tùy chỉnh mức độ biểu hiện của gen đích, hay thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể… theo chủ đích, với độ chính xác cao. Viện Di truyền nông nghiệp đã sớm tiếp cận với công nghệ đột biến chính xác bằng CRISPR/Cas từ năm 2017.
Đến nay, Viện Di truyền Nông nghiệp đã làm chủ công nghệ chỉnh sửa gen nhằm tạo đột biến chính xác trên đối tượng cây trồng, giúp rút ngắn thời gian phát triển các giống mới chỉ còn 2 năm. Điều này mở ra cơ hội hợp táċ triển khai các dự án cây trồng cải tiến với hiệu quả đầu tư cao.
Theo TS Nguyễn Duy Phương (Trưởng Bộ môn Bệnh học phân tử), hướng đi của Viện là tập trung ứng dụng công nghệ mới này vào cải tiến những giống cây trồng chính phổ biến trong sản xuất. Viện đã rất thành công trong việc cải tiến giống lúa chủ lực mẫn cảm với bệnh bạc lá do mang các gen "nhiễm bệnh". Những gen này là đích tấn công khi cây lúa bị vi khuẩn xâm nhiễm, kích thích cây sinh ra lượng đường dư thừa, giúp vi khuẩn phát triển và lây lan bệnh bạc lá.
Thử nghiệm so sánh giữa dòng lúa chỉnh sửa gen và dòng lúa gốc TBR225 cho thấy khả năng kháng bệnh phổ rộng của dòng lúa cải tiến. Ảnh: Hùng Khang.
Thông qua công nghệ đột biến chính xác, Viện đã “sửa chữa” các gen "nhiễm bệnh" này, đưa chúng về trạng thái "kháng bệnh" vốn có ở một số giống lúa hoang dại trong tự nhiên. Sau khi chỉnh sửa, các gen này không còn phản ứng với vi khuẩn gây bệnh bạc lá, khiến cho vi khuẩn không thể lây lan và phát triển bệnh trong cây lúa.
“Hướng nghiên cứu này sẽ giảm thiểu mối nguy hại từ sâu bệnh, không chỉ trên lúa mà cả cây trồng nói chung, giúp ngành trồng trọt Việt Nam vượt qua những thách thức ngày càng lớn từ dịch bệnh và sâu hại”, ông Phương khẳng định.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, sâu bệnh trên cây trồng có xu hướng bùng phát mạnh mẽ hơn, gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp. Các nhà khoa học như TS Phương luôn mong muốn đưa thành quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm đến tay người nông dân và phục vụ cộng đồng.
Lúa mùa 2024 ở Hải Phỏng bị mất năng suất nghiêm trọng do bệnh bạc lá gây hại. Ảnh: Đinh Mười
Viện Di truyền Nông nghiệp đã tiến hành các thử nghiệm so sánh giữa dòng lúa chỉnh sửa gen và dòng lúa gốc TBR225 trong điều kiện kiểm soát tại nhà lưới. Kết quả cho thấy, dòng lúa chỉnh sửa gen hoàn toàn giữ được các đặc tính sinh trưởng và phát triển của dòng gốc, nhưng vượt trội ở khả năng kháng bệnh.
Đặc biệt, các thử nghiệm đối với các chủng vi khuẩn đại diện thu thập từ các vùng sinh thái khác nhau, ở cả 3 miền Bắc - Trung - Nam, đều khẳng định khả năng kháng bệnh phổ rộng của dòng lúa chỉnh sửa gen, trong khi dòng gốc chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các vi khuẩn này.
TS Nguyễn Duy Phương bày tỏ kỳ vọng rằng, khi các vướng mắc về quy định quản lý được gỡ bỏ, dòng lúa chỉnh sửa gen này sẽ sớm được đưa vào khảo nghiệm trên đồng ruộng, mang đến giải pháp hiệu quả cho người nông dân trong bối cảnh các loại bệnh ngày càng gia tăng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Công nghệ gây đột biến chính xác: Thành tựu khoa học của thế kỷ 21
Để hiện thực hóa kết quả nghiên cứu khoa học, tác giả và nhà nghiên cứu cải tiến giống lúa TBR225 đều nhấn mạnh vai trò của nhà quản lý. Cần phân định rõ ràng giữa phương pháp dùng để chọn tạo giống với sản phẩm cây trồng cuối cùng được tạo ra, đặc biệt đối với những công nghệ mới trên thế giới như công nghệ đột biến chính xác bằng chỉnh sửa gen.
Tuy nhiên, Việt Nam vẫn chưa có hành lang pháp lý rõ ràng cho việc quản lý và hướng dẫn đối với cây trồng chỉnh sửa gen. Điều này ảnh hưởng đến lộ trình ứng dụng, thương mại hóa các sản phẩm chỉnh sửa gen.
Mặt khác, thiếu những quy định cụ thể, cập nhật mới nhất về công nghệ chỉnh sửa gen, sẽ khiến cho hệ thống quản lý thiếu hiệu quả. Các sản phẩm không qua quy trình kiểm định nghiêm ngặt cũng sẽ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.
Chỉnh sửa gen là công nghệ tân tiến của thế kỷ 21, còn CRISPR/Cas là phương pháp chỉnh sửa gen phổ biến nhằm gây đột biến chính xác trên cây trồng. Tuy nhiên, cơ chế phát triển cây trồng chỉnh sửa gen còn nhiều hạn chế.
Một số mẫu nghiên cứu được lưu giữ trong phòng chức năng của Viện Di truyền nông nghiệp. Ảnh: Tùng Đinh.
Cụ thể, Nghị định 118/2020/NĐ-CP sửa đổi Nghị định 69/2010/NĐ-CP về an toàn sinh học sinh vật biến đổi gen chưa cập nhật những công nghệ mới nhất của thế giới. Như vậy, đến năm 2020, quy định trong pháp lý mới nhận định các khía cạnh của công nghệ biến đổi gen và chuyển gen (GMO).
Theo TS Nguyễn Duy Phương, bản thân khái niệm khoa học sử dụng tiếng nước ngoài, khi đưa về Việt Nam chưa được “nội địa hóa” đã gây nhầm lẫn giữa các phương pháp cải tiến tính trạng cây trồng. Chỉnh sửa gen (gene editing) phần nào đó nên được hiểu là kỹ thuật cho phép tạo ra “đột biến chính xác”, giống như các phương pháp chọn giống đột biến đã được áp dụng hàng trăm năm qua, nhưng chính xác và hiệu quả hơn rất nhiều.
Kết quả khả quan của việc nghiên cứu chỉnh sửa gen giống TBR225 khẳng định tiềm lực của khoa học Việt Nam trong việc làm chủ những công nghệ mới nhất của thế giới. Điều đặc biệt là các đặc tính nông - sinh học, cũng như chất lượng của các dòng lúa cải tiến, được duy trì tương tự so với giống gốc ban đầu.
Giống TBR225 cải tiến khắc phục hoàn toàn nhược điểm của các chương trình chọn giống phân tử tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá bằng các phương pháp khác trước đây và đặc biệt về bản chất khoa học không thuộc nhóm sản phẩm biến đổi gen (không mang gen ngoại lai).
