Chỉnh sửa gene của cây mía để giảm tác động đến môi trường

Mía là loại cây lương thực quan trọng nhưng việc sản xuất và chế biến nó lại tác động lớn đến môi trường. Việc lai tạo các giống mới để cải thiện vấn đề này đã từng được đề cập đến nhưng không thành công bởi quy trình rất phức tạp và tốn thời gian. Tuy nhiên, hiện một số nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp chỉnh sửa gene CRISPR để làm điều đó và đã thành công một cách nhanh chóng, dễ dàng hơn.

Mía được coi là nguồn cung cấp đường chủ yếu, nhưng ít người biết dầu trong lá và thân cây mía còn được sử dụng để sản xuất cồn sinh học cho nhiên liệu xanh và nhựa. Mía chiếm một tỷ lệ lớn đất canh tác ở nhiều quốc gia, là nguyên nhân dẫn đến nạn phá rừng. Nó cũng cần một lượng nước khổng lồ để phát triển, đồng thời tạo ra nhiều chất thải và ô nhiễm trong quá trình xử lý.

Giống mía mới có lá nhạt màu và thân thiện với môi trường hơn

Thông thường, vấn đề này sẽ được giải quyết bằng việc lai tạo giống cây trồng mới nhưng cây mía lại rất khó lai tạo do bộ gene phức tạp. Điều này đòi hỏi phải mất nhiều thời gian và công sức để nghiên cứu.

Mới đây, công cụ chỉnh sửa gene CRISPR đã được nghiên cứu thành công trên cây mía và hứa hẹn sẽ giải quyết được vấn đề trên. CRISPR cho phép các nhà khoa học cắt bỏ hoặc thay thế một số gene bằng những gene hữu ích hơn. Theo đó, các gene mới có thể hữu ích hơn trong việc điều trị một loạt bệnh, nâng cao năng suất, giảm lượng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật…

Việc chỉnh sửa CRISPR đã trở nên phổ biến ở các cây trồng nhưng đây là lần đầu tiên công nghệ này được sử dụng thành công trên cây mía. Đối với các nghiên cứu mới, nhóm các nhà khoa học tập trung vào một số gene có thể tạo ra những thay đổi rõ ràng trong sự hình thành của cây. Ví dụ như, nhóm đã tạm ngừng một số bản sao của gene sản xuất magie chelatase – chất giúp cây sản xuất diệp lục dẫn đến kết quả lá của cây khi phát triển sẽ chuyển sang màu xanh nhạt hoặc vàng. Những cây này sẽ cần ít phân đạm hơn để phát triển nhưng vẫn cho năng suất ổn định.

Ở một nghiên cứu khác, các nhà nghiên cứu đã thay thế các nucleotide riêng lẻ trong bộ gene bằng các phiên bản tốt hơn, từ đó giúp cây mía có khả năng kháng thuốc diệt cỏ tốt hơn. Thông thường, những hóa chất này có thể ức chế một số gene nhất định trong thực vật, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây nhưng việc chỉnh sửa đã giúp chúng có khả năng phục hồi tốt hơn.

Fredy Altpeter, trưởng nhóm nghiên cứu của hai nghiên cứu trên cho biết: Chúng tôi hiện đã có những công cụ hữu ích để cải tiến mía thành cây trồng có năng suất cao và bền vững hơn với môi trường. Quan trọng hơn là loại cây trồng này rất lý tưởng để thúc đẩy ngành năng lượng sinh khối, bảo vệ môi trường.