Công nghệ mới được phát triển nhằm tạo ra các loại cây trồng khỏe mạnh hơn, nâng cao năng suất nông nghiệp và có khả năng chống lại những tác động của biến đổi khí hậu.

Công nghệ ổ gene được phát triển ở côn trùng nhằm ngăn chặn sự lây lan của các bệnh do vector truyền (vật trung gian truyền bệnh) như sốt rét. Từ kết quả này, các nhà khoa học thuộc phòng thí nghiệm của GS Yunde Zhao, phối hợp với các đồng nghiệp tại Viện Nghiên cứu Sinh học Salk đã thiết kế thành công ổ gene trên cơ sở kỹ thuật CRISPR-Cas9 bằng phương pháp cắt và sao chép các yếu tố di truyền trong  cây Arabidopsis.

 Cây Arabidopsis được sử dụng để phát triển ổ gen trên cơ sở kỹ thuật CRISPR-Cas9 đầu tiên ở thực vật. Ảnh: Zhao Lab, UC San Diego

Phá vỡ những quy tắc thừa kế truyền thống quy định, lớp con nhận được vật liệu di truyền như nhau từ mỗi bố mẹ (di truyền học Mendel), nghiên cứu mới sử dụng phương pháp chỉnh sửa CRISPR-Cas9 nhằm truyền những đặc điểm cụ thể, có mục đích rõ ràng từ một bố mẹ đến các thế hệ tiếp theo.

Kỹ thuật di truyền này có thể được sử dụng trong nông nghiệp để thúc đẩy thực vật có khả năng chống lại bệnh tật, phát triển các loại cây trồng có năng suất cao hơn. Công nghệ này cũng có thể giúp cây trồng có những khả năng chống lại các tác động của biến đổi khí hậu như tình trạng hạn hán gia tăng khi môi trường đang nóng lên và dịch bệnh.

Sơ đồ gene thực vật mới sử dụng kỹ thuật CRISPR / Cas9. Ảnh: Zhao Lab, UC San Diego.

Nghiên cứu do TS Tao Zhang và nghiên cứu sinh TS Michael Mudgett dẫn đầu thực hiện tại phòng thí nghiệm của GS Zhao được công bố trên Tạp chí  Nature Communications.

Theo GS Zhao, công trình nghiên cứu này giải quyết những hạn chế di truyền sinh sản hữu tính, thế hệ con thừa hưởng 50% vật liệu di truyền từ thế hệ cha và mẹ.

Kết quả của công trình cho phép con thừa kế cả hai bản sao những gene mong muốn từ một cha duy nhất đồng thời làm giảm đáng kể sinh sản những thế hệ cần thiết để nhân giống cây trồng với những khả năng mong muốn.

Nghiên cứu là sự phát triển mới nhất của các nhà nghiên cứu tại Viện Di truyền và Xã hội Tata (TIGS) tại UC San Diego, được xây dựng dựa trên nền tảng của một  công nghệ mới được gọi là “di truyền tích cực”Với khả năng ảnh hưởng đến sự thừa kế dân số trong nhiều ứng dụng khác nhau.

Việc phát triển các cây trồng ưu việt thông qua kế thừa di truyền truyền thống cần chi phí và mất nhiều thời gian vì các gene truyền qua nhiều thế hệ. Sử dụng công nghệ di truyền tích cực mới trên cơ sở kỹ thuật CRISPR-Cas9, sự di truyền tích cực di truyền có thể đạt được nhanh hơn nhiều.

Thành công này sẽ cách mạng hóa việc nhân giống cây trồng và cây trồng, tạo điều kiện giải quyết vấn đề an ninh lương thực toàn cầu.