Phim khoa học: Chỉnh sửa gen - Đột phá lớn trong nông nghiệp

Chỉnh sửa gen - Đột phá lớn trong nông nghiệp

Chỉnh sửa gen là bước tiến kì diệu của công nghệ sinh học trong nông nghiệp. Các nhà khoa học trong nước cũng đã làm chủ được công nghệ này. Họ đang kì vọng một hành lang pháp lý kịp thời để những sinh vật chỉnh sửa gen “made in Vietnam” sớm được thương mại hóa, định hình tương lai của nền nông nghiệp nước nhà.

Một giống đậu nành có hàm lượng axit béo cao được Mỹ thương mại hóa lần đầu tiên vào năm 2019.

Một giống cà chua có chứa hàm lượng GABA cao gấp 5 lần bình thường, giúp giảm căng thẳng và cải thiện giấc ngủ được Nhật Bản công nhận vào năm 2021.

Một giống chuối có vỏ láng mịn và không thâm đen được Philippines công nhận vào năm 2023.

Một giống lúa “made in Việt Nam” có tên TBR225 được cải tiến tính kháng bệnh bạc lá - nguyên nhân hàng đầu gây mất mùa trên cây trồng này.

Đó là chỉ là 4 trong số 63 loại cây trồng trên thế giới hiện nay đã được tạo ra bởi công nghệ chỉnh sửa gen - một ứng dụng nổi bật về công nghệ sinh học được nghiên cứu và phát triển từ những năm đầu thế kỷ 21 nhằm tạo ra những cây trồng, vật nuôi có khả năng kháng sâu, bệnh, tăng cường giá trị dinh dưỡng, đồng thời cải thiện sức chống chịu và năng suất của chúng. Công nghệ chỉnh sửa gen được coi là đột phá và được kỳ vọng sẽ góp phần quan trọng vào việc bảo đảm an ninh lương thực và ứng phó với biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp và khó lường.

Tổng Bí thư Tô Lâm

“Đột phá, đổi mới sáng tạo mới là yếu tố kỳ diệu để làm nên kỳ tích, bởi đột phá, sáng tạo mới tạo ra bước tiến vượt bậc mang tính cách mạng. Đột phá luôn mang tính mới mẻ, tính hiệu quả, vượt giới hạn, tạo ảnh hưởng lớn. Công nghệ chỉnh sửa gen (CRISPR) là đột phá lớn của sinh học, y

học và nông nghiệp. Chúng ta có niềm tin mạnh mẽ rằng đột phá trong khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số sẽ là chìa khóa đưa đất nước tiến xa trên con đường hiện thực hóa khát vọng phát triển”.

Tên phim:

CÔNG NGHỆ CHỈNH SỬA GEN – ĐỘT PHÁ LỚN TRONG NÔNG NGHIỆP

Lai tạo giống cây trồng là một quá trình tiến triển không ngừng với mục tiêu tạo ra các giống cây trồng mang tính trạng mong muốn. Cách đây hơn 10.000 năm, con người đã biết chọn lọc các cá thể cây trồng có những đặc tính tốt hơn so với họ hàng hoang dại thân thuộc.

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học, công nghệ chọn tạo giống cây trồng liên tục được phát triển. Ngoài phương pháp lai tạo thông thường, các nhà khoa học đã chuyển gen để tạo ra những cây trồng có các tính trạng mong muốn như cây thuốc lá kháng bệnh khảm, cây ngô kháng sâu đục thân và kháng thuốc trừ cỏ, đu đủ kháng virus… Thời gian để tạo ra một giống cây trồng chuyển gen có tính trạng mong muốn mất từ 8-12 năm với chi phí khổng lồ: 136 triệu USD/giống. Hiện 28 nước EU và 43 quốc gia khác đã sử dụng cây trồng biến đổi gen với tổng diện tích canh tác ghi nhận đến năm 2019 là 190 triệu ha. Tại Việt Nam, cộng dồn từ 2016 (thời điểm cấp phép cho giống ngô chuyển gen kháng sâu đục thân/ sâu keo mùa thu và kháng thuốc trừ cỏ) đến hết tháng 12/2024, nước ta đã canh tác 1,3 triệu ha ngô kháng sâu. Tuy nhiên, con số này, vẫn chưa đạt được kì vọng của các nhà chọn giống bởi một số quốc gia hiện vẫn có tâm lý e ngại với cây trồng chứa DNA của sinh vật khác loài.

Để giải quyết bài toán này, một công nghệ mới đã ra đời, đó là chỉnh sửa gen CRISPR/Cas. Công nghệ này được hiểu như sau: Một thành phần có tên là RNA dẫn đường (guide RNA/ gRNA) được dùng để xác định chính xác trình tự DNA cần thay đổi. Sau đó, một loại enzyme có tên là CAS 9 cắt trình tự DNA này để thay, xóa hoặc sửa một đoạn gen, tùy chỉnh mức độ biểu hiện của gen đích, hay thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể… theo chủ đích, với độ chính xác cao.  Bằng cách tạo ra những thay đổi nhỏ này, người ta có thể tạo ra các tính trạng mong muốn trên cây trồng mà không nhất thiết cần phải đưa vào DNA của sinh vật khác loài. Do đó, cây trồng chỉnh sửa gen không chứa DNA ngoại lai, tương tự như cây trồng được tạo ra bằng phương pháp lai truyền thống.

Đỗ Tiến Phát

Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

“Một trong những điểm khác biệt quan trọng là: cây trồng chỉnh sửa gen không chứa gen ngoại lai trong sản phẩm cuối cùng. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để nhiều quốc gia hiện nay cân nhắc quản lý cây trồng chỉnh sửa gen tương tự như cây trồng thông thường – thay vì áp dụng các quy trình đánh giá nghiêm ngặt như với cây trồng biến đổi gen”.

TS Khuất Hữu Trung

Phó Viện trưởng Viện Di truyền Nông nghiệp

“CRISPR cho phép chúng tôi cải thiện giống cây trồng mà vẫn giữ nguyên bản chất tự nhiên. Chúng ta chỉ chỉnh sửa những điểm nhỏ để cây chịu mặn, kháng bệnh, hoặc có giá trị dinh dưỡng cao hơn”.

Tại Viện Di truyền Nông nghiệp, các nhà khoa học đã cải tiến giống lúa TBR225 và Bắc thơm 7 - hai giống lúa chất lượng nhưng lại mẫn cảm với bệnh bạc lá do mang các gen mẫn cảm với bệnh. Thông qua công nghệ chỉnh sửa gen, gây đột biến chính xác vùng điều khiển, các gen này đã được “sửa chữa”, đưa chúng về trạng thái "kháng" với vi khuẩn gây bệnh bạc lá. Sau khi chỉnh sửa, các gen này không còn phản ứng với vi khuẩn gây bệnh bạc lá, khiến cho vi khuẩn không thể lây lan và phát triển bệnh trong cây lúa. Viện cũng đã tiến hành các thử nghiệm so sánh giữa hai dòng lúa chỉnh sửa gen và dòng lúa gốc TBR225 và Bắc thơm 7 trong điều kiện kiểm soát tại nhà lưới. Kết quả cho thấy, dòng lúa chỉnh sửa gen hoàn toàn giữ được các đặc tính sinh trưởng và phát triển của dòng gốc, nhưng vượt trội ở khả năng kháng bệnh. Như vậy, dòng lúa TBR225 và Bắc thơm 7 cải tiến đã hoàn toàn khắc phục được nhược điểm của các phương pháp chọn giống phân tử truyền thống tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá trước đây, trong khi về bản chất khoa học thì không mang gen ngoại lai tức là không thuộc nhóm sinh vật biến đổi gen.

TS Nguyễn Duy Phương

 Trưởng Bộ môn Bệnh học Phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp

“Chúng tôi không đưa bất kì một gen ngoại lai nào vào nó cả. Tôi rất mong, thành quả nghiên cứu này sớm đến được với nhà nông, nhất là trong bối cảnh biến đổi khí hậu, sinh vật gây hại xuất hiện khó lường như hiện nay”.

Không riêng lúa, mà hiện nay, các nhà khoa học Việt Nam cũng làm chủ được công nghệ chỉnh sửa gen trên nhiều loại cây trồng khác nhau như: ngô, đậu tương, cà chua, thuốc lá, đu đủ nhằm nâng cao chất lượng, kháng sâu bệnh và tăng khả năng chống chịu với thời tiết cực đoan.