Nghiên cứu tạo giống thuốc lá kháng bệnh khảm lá và xoăn đọt bằng kỹ thuật chuyển gen

Ngành công nghiệp thuốc lá là một trong ít ngành công nghệ của Việt Nam cũng như trên thế giới có phạm vi rộng từ trồng cây thuốc lá thu nguyên liệu tới sản xuất và tiêu thụ sản phẩm. Mặc dù Nhà nước không khuyến khích tiêu dùng song thuốc lá vẫn là nguồn thu chủ yếu của ngân sách quốc gia cũng như ngân sách tỉnh. Thuốc lá là giống cây có khả năng sinh trưởng tốt trên những vùng đất cằn cỗi thời tiết khắc nghiệt có mức giá tiêu thụ ổn định nên đã được Chính phủ chọn làm cây xóa đói giảm nghèo cho đồng bào các tỉnh miền núi nước ta. Hiện hai giống thuốc lá K-326 và C9-1 đang được canh tác phổ biến tại nước ta có năng suất chất lượng khá nhưng mẫn cảm với bệnh vi rút, do vậy nhiều vùng trồng thuốc lá đã bị thiệt hại nặng.

Hiện Việt Nam chưa có các giống thuốc lá có khả năng kháng bệnh vi rút nói chung và bệnh khảm lá hoặc héo ngọn nói riêng. Như vậy việc tạo ra giống thuốc lá kháng những bệnh này bằng biện pháp sinh học là rất cần thiết với thực tiễn của nước ta và đi đúng với định hướng Chính phủ đề ra cho ngành thuốc lá. Cây chuyển gen được đánh giá là xu thế phát triển của nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước đang phát triển. Tuy nhiên, việc phát triển cây chuyển gen vẫn đang gặp phải những lo ngại của công chúng do mang một số gen có thể ảnh hưởng đến an toàn sức khỏe. Để có thể tạo ra được cây chuyển gen có những yếu tố thân thiện với môi trường và tạo điều kiện thuận lợi để đưa cây chuyển gen từ phòng thí nghiệm ra thực tiễn sản xuất, năm 2014, nhóm nghiên cứu do PGS. TS. Lê Văn Sơn, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tạo giống thuốc lá kháng bệnh khảm lá và xoăn đọt bằng kỹ thuật chuyển gen” dựa vào kỹ thuật RNAi để tạo ra những cây trồng chuyển gen mang đặc tính mong muốn. Đồng thời hợp tác với nhóm nghiên cứu do GS. TS. Angenon, Viện Sinh học phân tử và công nghệ sinh học, Bỉ đứng đầu trong việc nghiên cứu ứng dụng đường mannose làm chỉ thị chọn lọc thay thế các kháng sinh khác. Nghiên cứu này của nhóm nghiên cứu thuộc Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020.

Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm: Đánh giá tính đa dạng di truyền của virus TMV và TSWV tại Việt Nam; Thiết kế các vector RNAi gốc mang gene chọn lọc mannose và gene virus; Tạo cây thuốc lá chuyển gene mang các cấu trúc RNAi vừa thiết kế; Phân tích và đánh giá cây chuyển gene; Thử nghiệm đồng ruộng và đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học.

Sau một thời gian chuyên tâm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã thu được các kết quả như sau:

Những nghiên cứu tạo giống thuốc lá kháng bệnh vi rút thực hiện thành công tạo cơ sở cho việc xây dựng và phát triển quy trình tạo giống cây trồng kháng bệnh vi rút bằng kỹ thuật RNAi đồng thời góp phần khẳng định những ứng dụng của kỹ thuật RNAi trong công tác tạo giống kháng bệnh. Với những nghiên cứu nhằm thay thế và loại bỏ gen kháng kháng sinh, đề tài là một hướng đi mới trong nghiên cứu chọn tạo giống chuyển gen thân thiện với môi trường, góp phần xây dựng luận cứ khoa học cho việc tạo cây trồng chuyển gen sạch ở Việt Nam.

Nghiên cứu đa dạng vi rút gây bệnh đã cung cấp cái nhìn tổng quát về tình hình và phân bổ bệnh vi rút trên cây thuốc lá, đồng thời những trình tự thu được tạo tiền để cho những nghiên cứu định hướng sản xuất các bộ sản phẩm chẩn đoán sự có mặt của vi rút TMVM (tobacco mosaic virus) và TSWV (tomato yellow leaf curl virus) trên cây thuốc lá cũng như cây trồng khác.Tiếp đến, dựa vào đánh giá đa dạng di truyền vi rút gây bệnh khảm lá và xoăn đọt phân lập được trên cây thuốc lá ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã thiết kế được 3 vector RNAi chuyển gen hữu hiệu mang các đoạn gen đặc thù của những vi rút này, bao gồm hai vector RNAi chuyển đơn gen TMV, TSWV và một vector RNAi chuyển đa gen TMV, TSWV, CMV và TYLCV (tomato yellow leaf curl virus -TCYs).

Qua nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện được quy trình chuyển gen hiệu quả mang gen chọn lọc mannose vào giống thuốc lá K326 và C9-1 với tỷ lệ chuyển gen lần lượt đạt 18,33% và 11,6%. Hai giống cây chuyển gen này do đề tài tạo ra có khả năng kháng vi rút ở quy mô nhà lưới. Tỷ lệ cây kháng hoàn toàn vi rút trên tổng số cây kiểm tra đạt khoảng 20% ở thế hệ T1. Trong đó, các dòng chuyển gen T1 mang gen chuyển đồng hợp tử kháng bệnh vi rút TMV-K18-06; TMV-K18-10; TSWV-K03-01, TCYS-K18-01; TMV-C12-03, TSWV-C05-02 và TCYS-C17-01 được đánh giá có chỉ tiêu chất lượng tương đương giống K326 và C9-1 đối chứng.

Các kết quả nghiên cứu được thử nghiệm ở quy mô nhà lưới và quy mô nhỏ, cho nên cần tiến hành thử nghiệm trên quy mô lớn cũng như tại những nơi thường xảy ra dịch bệnh vi rút để có thể khẳng định thêm tính kháng và ảnh hưởng đối với các sinh vật khác trong môi trường và để có thể có hướng xử lý triệt để các bệnh trên cây thuốc lá.

Như vậy, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ gen trong chọn tạo cây trồng biến đổi gen là một xu thế tất yếu trong phát triển kinh tế - xã hội của nước ta. Đặc biệt trong quá trình hội nhập và toàn cầu hóa, để đảm bảo cho việc phát triển một nền nông nghiệp bền vững, chúng ta phải làm chủ được công nghệ chuyển gen thực vật. Đề tài góp phần đưa công nghệ gen vào đời sống, góp phần định hướng nghiên cứu tạo ra hàng hóa sản phẩm có chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, định hướng vào việc hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thông qua đó đóng góp vào việc bảo vệ môi trường và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.

Nguồn: most.gov.vn