Các nhà khoa học ở Trường Đại học Chicago, Peking, và Guizhou đã phát hiện ra RNA có thể làm gia tăng năng suất và tăng tính chống chịu khô hạn ở cây trồng. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí uy tín Nature Biotechnology. Thông qua biến đổi di truyền, việc thêm 1 gen mã hóa protein FTO đã làm gia tăng 50% năng suất lúa, khoai tây trong điều kiện thực tế trên đồng ruộng. Cây lúa và khoai tây chứa gen FTO tăng trưởng nhanh hơn, bộ rễ dài hơn, khả năng quang hợp và chống chịu khô hạn tốt hơn. Giáo sư Chuan He, trường Đại học Chicago, đồng trưởng nhóm nghiên cứu với Giáo sư Guifang Jia (trường Đại học Peking) chia sẽ “kỹ thuật thêm RNA mới này dễ thực hiện và có thể áp dụng ở nhiều loại cây trồng khác nhau”.

Nguồn: hình ảnh minh họa từ bài báo của Yu và cộng sự và thu được từ https://news.uchicago.edu/story/rna-breakthrough-crops-grow-50-percent-more-potatoes-rice-climate-change.

Để ứng phó với biến đổi khí hậu và sự gia tăng dân số ngày càng nhanh, hơn thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đang nghiên cứu để làm tăng nhanh năng suất cây trồng. Tuy nhiên, tiến trình quá phức tạp và hầu hết kết quả thu được là chỉ làm gia tăng một ít năng suất cây trồng. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu với một sự tiếp cận hoàn toàn khác so với hướng nghiên cứu trước đó. Hướng nghiên cứu mới này bắt nguồn từ sự khám phá vào năm 2011 của chính nhóm tác giả về đường dẫn mới liên quan sự biểu hiện gen trong động vật, RNA có thể tạo ra không từ khuôn DNA, và tế bào cũng có thể điều hòa một vài phần trong khuôn DNA để tạo ra sự biểu hiện. Khám phá mang lại một ngụ ý quan trọng trong nghiên cứu sinh học. Nhóm tác giả bắt đầu làm những thí nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng RNA trên động vật, thực vật, và bệnh ở người. Họ tập trung trên protein FTO-protein có chức năng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tế bào ở người và động vật-vì thế nhóm đã chọn để kiểm tra ảnh hưởng protein FTO ở cây lúa. Cây lúa chứa FTO tăng trưởng gấp 3 lần trong phòng thí nghiệm, tăng 50% sinh khối và năng suất, khả năng quang hợp và chống chịu khô hạn tốt hơn trên điều kiện đồng ruộng. Kết quả tương tự cũng được tìm thấy ở cây khoai tây chứa FTO. Nhóm nghiên cứu cho rằng, FTO kiểm soát tiến trình biến đổi RNA m6A. FTO đóng vai trò loại bỏ m6A RNA để ngăn chặn tín hiệu từ tế bào đến cây trồng. Nhìn chung, cây chứa FTO tạo ra nhiều RNA hơn cây đối chứng. Tiến trình được miêu tả trong công trình công bố là sử dụng gen FTO động vật chèn vào thực vật. Khi các nhà nghiên cứu thấu hiểu chính xác về cơ chế dẫn đến sự gia tăng năng suất, có thể sẽ có những đường dẫn khác có thể mang lại ảnh hưởng tương tự. Khác với GMO và chỉnh sửa gen sử dụng CRISPR, hướng nghiên cứu RNA biến đổi gen này có thể tạo ra sự thay đổi nhanh chóng ở cây trồng.

Nguồn:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210722112953.htm

https://news.uchicago.edu/story/rna-breakthrough-crops-grow-50-percent-more-potatoes-rice-climate-change

Tài liệu tham khảo:

Qiong Yu, Shun Liu, Lu Yu, Yu Xiao, Shasha Zhang, Xueping Wang, Yingying Xu, Hong Yu, Yulong Li, Junbo Yang, Jun Tang, Hong-Chao Duan, Lian-Huan Wei, Haiyan Zhang, Jiangbo Wei, Qian Tang, Chunling Wang, Wutong Zhang, Ye Wang, Peizhe Song, Qiang Lu, Wei Zhang, Shunqing Dong, Baoan Song, Chuan He, Guifang Jia. RNA demethylation increases the yield and biomass of rice and potato plants in field trials. Nature Biotechnology, 39, 1581-1588 (2021).DOI: 10.1038/s41587-021-00982-9.