(CATP) Giờ đây, với độ chính xác và linh hoạt của công nghệ chỉnh sửa gen (gene editing), ngành công nghệ sinh học thực vật đang hướng tới việc cải tiến đa dạng các loại cây lương thực quan trọng và một phạm vi đặc tính di truyền rộng lớn hơn.
Thành tựu nổi bật
Một trong những ứng dụng nổi bật là kỹ thuật "chỉnh sửa cơ sở" (base editing) trên cây ngô (bắp) nhằm điều chỉnh số hàng hạt. Theo Tom Adams, CEO và đồng sáng lập Công ty Pairwise, trong khi 16 hàng hạt là tiêu chuẩn, bắp có 18-20 hàng hạt có thể cho năng suất cao hơn khoảng 10% - dù con số này vẫn đang được kiểm chứng qua các thử nghiệm đồng ruộng. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng đang hướng đến tạo ra giống ngô thấp hơn 30-40% nhưng vẫn duy trì số bắp như cây bình thường. Điều này giúp cây chịu gió tốt hơn, dễ tiếp cận với máy móc và giảm nhu cầu phun thuốc từ trên không - một phương pháp tiêu tốn năng lượng và gây ô nhiễm.
Tropic Biosciences dự kiến sẽ ra mắt loại chuối thương mại đầu tiên được chỉnh sửa gen vào quý đầu năm 2025. Giống này được phát triển nhằm chống lại hiện tượng chuyển màu nâu (browning) sau khi bị dập, bằng cách làm tắt biểu hiện của hai gen mã hóa enzyme polyphenol oxidase - nguyên nhân gây thâm phần thịt quả khi bị va đập. Ngoại trừ đặc tính này, giống chuối chỉnh sửa gen hoàn toàn giống với các loại chuối phổ thông, không làm thay đổi hương vị như một số giống lai theo phương pháp truyền thống. Giống chuối mới hứa hẹn giúp giảm tổn thất sau thu hoạch, kéo dài thời gian bảo quản và mở ra cơ hội thương mại mới cho thị trường trái cây tươi chế biến sẵn.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chỉnh sửa hệ gen để cải tạo tình trạng mùi thơm và kháng bạc lá trên một số giống lúa chủ lực của Việt Nam
Sự ra mắt của giống chuối chỉnh sửa gen càng trở nên quan trọng trong bối cảnh sự đa dạng di truyền của các giống chuối rất thấp. Các giống chuối thương mại hiện nay có nguồn gốc từ những giống hoang dã vô sinh và đột biến, trong khi ngành công nghiệp chuối đã phụ thuộc vào giống Cavendish suốt gần 70 năm - kể từ sau khi bệnh Fusarium wilt tiêu diệt giống chuối thương mại trước đó vào những năm 1950.
Công nghệ chỉnh sửa gen cũng đang được ứng dụng để tăng cường khả năng chống chịu của cây trồng đối với mầm bệnh và cải thiện các đặc tính mong muốn. Đồng thời, việc mở rộng đa dạng di truyền qua chỉnh sửa nhiễm sắc thể giúp tạo ra những giống cây trồng mới mà không gặp phải hiện tượng "kéo theo gen không mong muốn" - vấn đề phổ biến trong lai tạo truyền thống, vốn đòi hỏi nhiều vòng lai chéo tốn kém thời gian và công sức để loại bỏ các gen không cần thiết.
Được xem là xu hướng phát triển của nông nghiệp toàn cầu, nhiều quốc gia đã hoàn thiện hướng dẫn pháp lý đối với cây trồng chỉnh sửa gen, đi đầu là các nước Châu Mỹ và Australia. Tại Châu Á, nhiều nước cũng đã xây dựng khung pháp lý cho loại cây trồng này, coi đây là giải pháp canh tác quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp và ứng phó với biến đổi khí hậu.
Hiện trên thế giới, những cây trồng được ưu tiên cải tiến bằng công nghệ chỉnh sửa gen bao gồm: lúa, ngô, lúa mì, đậu tương và các cây quan trọng khác như cà chua, sắn, bông, khoai tây, cây có múi...
Ứng dụng ở Việt Nam
Công nghệ chỉnh sửa gen thông qua hệ thống CRISPR/Cas được xem là phương pháp chính xác và hiệu quả nhất trong cải tạo giống cây trồng hiện nay. Theo TS. Đỗ Tiến Phát, Viện Công nghệ sinh học (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), nhờ khả năng tạo ra các đột biến có định hướng, công nghệ này cho phép tác động đồng thời lên nhiều gen mà không đưa ADN ngoại lai vào hệ gen. Điều này giúp giải quyết những lo ngại lâu nay về cây trồng chuyển gen, dù đến nay chưa có bằng chứng cho thấy chúng ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, động vật, môi trường hay đa dạng sinh học.
Ở Việt Nam, kỹ thuật này đã được áp dụng để nâng cao hàm lượng đường và axit amin trong quả cà chua, cải thiện tính chịu mặn của cây lúa và tăng khả năng kháng virus trên thuốc lá. Ngoài ra, một số nghiên cứu còn tập trung vào việc nâng cao tính kháng bệnh bạc lá trên giống lúa bản địa, cũng như phân tích chức năng gen trên lúa và dưa chuột nhằm tạo ra giống cây trồng có chất lượng cao hơn.
Những tiến bộ này không chỉ giúp cây trồng có chất lượng tốt hơn mà còn giúp chúng chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Hiện nay, phần lớn các nghiên cứu chỉnh sửa gen tập trung vào việc cải thiện thành phần và mùi vị của cây trồng, chiếm gần 50% số nghiên cứu. Ngoài ra, công nghệ này còn được ứng dụng để tăng tính kháng sâu bệnh, nâng cao khả năng chịu đựng áp lực môi trường, thay đổi màu sắc, cải thiện năng suất và kéo dài tuổi thọ cây trồng.
GS.TS. Lê Huy Hàm (nguyên Viện trưởng Viện Di truyền nông nghiệp) nhận định rằng, Việt Nam đã có nền tảng vững chắc để phát triển công nghệ chỉnh sửa gen và tiến xa hơn trong lĩnh vực này. Những bước tiến trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đã chứng minh tiềm năng của Việt Nam trong việc cải thiện giống cây trồng, hướng tới một nền nông nghiệp bền vững và hiện đại.
Trước những tiềm năng to lớn của công nghệ chỉnh sửa gen, nhiều chuyên gia và nhà khoa học kỳ vọng Việt Nam sẽ sớm có các quy định pháp lý rõ ràng về cây trồng chỉnh sửa gen. Việc hoàn thiện khung pháp lý không chỉ giúp thúc đẩy nghiên cứu mà còn tạo điều kiện để thương mại hóa các sản phẩm này, mở ra cơ hội phát triển cho ngành nông nghiệp trong nước.