Chủng mới sống sót sau bệnh phấn trắng, một bệnh tốn kém, không có tác dụng phụ.
Bệnh phấn trắng chắc chắn có vẻ không hấp dẫn, nhưng đối với những người nông dân trồng lúa mì, nấm có thể gây ra một tác hại nghiêm trọng đối với túi tiền. Nó gây bệnh cho cây trồng, làm vàng lá và còi cọc. Ở những nước phổ biến bệnh bạc lá, như Trung Quốc, vi khuẩn này có thể phá hủy tới 40% diện tích ruộng, khiến nó trở thành một trong những mầm bệnh gây hại và tốn kém nhất cho nông dân trồng lúa mì.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại lúa mì đã được chỉnh sửa gen không thấm nấm, mà không làm hạn chế sự phát triển của hạt. Nhóm nghiên cứu cho biết, phương pháp này cũng có thể hiệu quả với các loại cây trồng khác như dâu tây và dưa chuột.
Nhà sinh học thực vật Beat Keller của Đại học Zurich, người không tham gia vào công trình này, cho biết nếu sản lượng được xác nhận bằng các nghiên cứu sâu hơn, “đây thực sự có thể là một sự thay đổi cuộc chơi” đối với các nhà lai tạo lúa mì.
Nhà nghiên cứu bệnh thực vật Peter van Esse thuộc Phòng thí nghiệm Sainsbury, người cũng không tham gia cho biết: “Những tiến bộ như thế này là rất cần thiết. Ông nói, giảm việc sử dụng hóa chất là tốt cho môi trường, và cây trồng kháng bệnh đặc biệt hữu ích cho những người nông dân ở các nước đang phát triển, những người có thể không được tiếp cận với thuốc trừ sâu.
Một số cây có thể chống lại bệnh phấn trắng một cách tự nhiên. Trong các chuyến thám hiểm vào những năm 1940 tới Ethiopia, các nhà khoa học đã phát hiện ra những loại lúa mạch địa phương không bị ảnh hưởng bởi nấm. Nhưng những cây này, và các phiên bản tiếp theo do các nhà lai tạo thực vật tạo ra, sinh trưởng kém và không cho đủ ngũ cốc. Với nỗ lực bền bỉ, các nhà lai tạo vào những năm 1980 đã cố gắng tạo ra các loại lúa mạch có thể kháng nấm khá tốt và phát triển đủ mạnh để thu hút nông dân.
Những loại lúa mạch cải tiến này đã là một thành công đáng kể. Không giống như nhiều loại cây trồng kháng bệnh, mà mầm bệnh cuối cùng cũng có cách khắc phục, việc bảo vệ khỏi bệnh phấn trắng ở những giống cây này đã kéo dài hàng thập kỷ. Đó là do một gen, được gọi là MLO, khi bị đột biến bằng cách nào đó ngăn nấm lây nhiễm vào lúa mạch, rõ ràng một phần là do nhanh chóng làm dày thành tế bào khi bào tử cố gắng xâm nhập và các tế bào khác gần đó tự hủy.
Các nhà lai tạo lúa mì đã không thể lặp lại thành tích này. Ở lúa mì, đột biến trong MLO dẫn đến cây còi cọc có xu hướng cho năng suất ngũ cốc thấp hơn đến 5% so với cây thông thường, một thiếu sót không thể chấp nhận được. Nông dân không muốn áp dụng các loại cây trồng có năng suất thấp hơn một chút, đặc biệt nếu thuốc diệt nấm có thể tiêu diệt mầm bệnh.
Vài năm trước, Gao Caixia, một nhà khoa học thực vật tại Viện Di truyền và Sinh học Phát triển thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, và các đồng nghiệp của cô đã bắt đầu nghiên cứu các gen liên quan đến năng suất và khả năng kháng bệnh trên lúa mì. Sử dụng các phương pháp chỉnh sửa gen bao gồm CRISPR, họ đã tạo ra cùng một đột biến bảo vệ trong sáu bản sao của gen MLO ở lúa mì.
Các phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện những thay đổi có mục tiêu đối với bộ gen. Thường thì những thay đổi này có thể được thực hiện bằng chăn nuôi truyền thống, nhưng trong nhiều năm thay vì vài tháng. Một điểm hấp dẫn khác của việc chỉnh sửa gen là các cơ quan quản lý của chính phủ ở một số quốc gia gần đây đã tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các nhà nghiên cứu và các công ty trong việc nghiên cứu và thương mại hóa cây trồng theo cách này, trong khi một phương pháp khác để tạo ra các đặc điểm mới vào cây trồng — chuyển DNA của loài này sang loài khác — thường yêu cầu thử nghiệm rộng rãi và đánh giá dài trước khi phê duyệt.
Đúng như dự đoán, những cây được chỉnh sửa gen của Gao đã chống lại sự lây nhiễm của bệnh phấn trắng, nhưng khiến cô ngạc nhiên là một cây duy nhất cũng phát triển tốt như những cây đối chứng không bị biến đổi trong các thí nghiệm trong nhà kính. “Tôi chắc chắn rằng chúng tôi đã khám phá ra điều gì đó tuyệt vời,” Gao nhớ lại.
Các nhà nghiên cứu khác cho biết các thí nghiệm trong nhà kính và dữ liệu trong phòng thí nghiệm có vẻ đầy hứa hẹn. Ralph Panstruga, một nhà sinh học phân tử thực vật tại Đại học RWTH Aachen, cho biết: “Tôi nghĩ điều này là đáng tin cậy. “Đó là một điểm khởi đầu tốt.”
Nhóm nghiên cứu cũng so sánh sự phát triển của lúa mì đã được chỉnh sửa gen trong các thử nghiệm thực địa hạn chế. Các cây biến đổi chỉ phát triển cao như các loại lúa mì khác. Và khi các nhà nghiên cứu đếm số hạt của mỗi hạt trong số khoảng 30 cây từ các ô, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, họ báo cáo hôm nay trên tạp chí Nature.
Keller cảnh báo rằng năng suất lúa mì không thể được xác định một cách đáng tin cậy bằng cách đo từng cây mà chỉ bằng cách thu hoạch những mảnh ruộng có diện tích ít nhất vài mét vuông. “Một nhà lai tạo lúa mì sẽ nói, ‘rất hay, nhưng bây giờ bạn phải thể hiện nó ở cấp độ cốt truyện.'”
Tìm hiểu sâu hơn về bộ gen của những cây đã được chỉnh sửa, Gao và các đồng nghiệp cho thấy việc chỉnh sửa đã vô tình loại bỏ không chỉ một phần của gen MLO mà còn cả một đoạn DNA lớn trên một nhiễm sắc thể. Điều này dẫn đến một gen gần đó được gọi là TMT3 trở nên hoạt động hơn, và đây là điều bằng cách nào đó giữ cho cây phát triển bình thường. Gao nói rằng gen mã hóa cho một loại protein liên quan đến vận chuyển các phân tử đường, nhưng làm thế nào nó khắc phục được tình trạng mất năng suất do đột biến MLO gây ra vẫn còn là một bí ẩn. “Tôi vẫn vui mừng về phát hiện đáng ngạc nhiên này.”
TMT3 được tìm thấy trong nhiều loài thực vật khác. Gao và các đồng nghiệp của cô ấy muốn thử chỉnh sửa gen dâu tây, ớt và dưa chuột, những loại cũng rất dễ bị bệnh phấn trắng. Trong khi đó, họ đã chỉnh sửa gen bốn giống lúa mì được nông dân Trung Quốc ưa chuộng, và năng suất của chúng sẽ được kiểm tra với các thử nghiệm trên cánh đồng lớn hơn.
Trước khi bất kỳ loại lúa mì chỉnh sửa gen nào có thể được bán cho nông dân ở Trung Quốc, các chủng lúa mì mới cần được Bộ Nông nghiệp phê duyệt. Gao lạc quan: Hướng dẫn mới của Bộ về việc phê duyệt cây trồng chỉnh sửa gen, cô ấy nói, cung cấp “một con đường rõ ràng về phía trước” để thương mại hóa.
>>> Xem thêm : Các sản phẩm nông nghiệp hướng đến thị trường châu Âu cần hiểu rõ ‘luật chơi’