Đậu nành chuyển gene kháng tuyến trùng sưng rễ

Ứng dụng dụng công nghệ RNA can thiệp (RNAi), nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Nông lầm TPHCM đã tạo thành công cây đậu nành chuyển gene kháng tuyến trùng sưng rễ - một loại bệnh có thể gây chết cây hàng loạt ở vùng ôn đới và nhiệt đới.

Cây đậu nành chuyển gene

Tuyến ký sinh trùng thực vật được tìm thấy khắp nơi trên thế giới, đặc biệt là vùng có khí hậu nóng ẩm. Cây bị bệnh do tuyến trùng gây ra có hiện tượng vàng lá, thối rễ. Loại bệnh này khá nguy hiểm, có thể gây chết cây hàng loạt, gây thiệt hại nặng nề nhất cho các loại cây trồng khu vực ôn đới và nhiệt đới. Nguyên nhân là khi tuyến trùng ký sinh ở rễ, chúng tiết ra các protein làm thay đổi quá trình sinh lý, sinh hóa của mô rễ, hình thành các tế bào khổng lồ (sưng rễ), làm rối loạn quá trình vận chuyển và trao đổi chất ở rễ. Đồng thời, các vết thương còn tạo điều kiện cho các loại nấm, vi khuẩn xâm nhập gây thối rễ, vàng lá.

Loài tuyến trùng này có khả năng lây nhiễm cho hơn 5.500 loài thực vật, trong đó có đậu nành. Sử dụng các hợp chất hóa học có thể kiểm soát tuyến trùng hiệu quả, nhưng gây hại cho hệ động thực vật, môi trường và sức khỏe con người. Trong khi đó, phương pháp luân canh và sử dụng các giống kháng bệnh gặp nhiều khó khăn, do tuyến trùng sưng rễ có phổ ký chủ rất rộng. Vì vậy, việc tìm kiếm các phương pháp mới, thân thiện với môi trường để kiểm soát tuyến trùng là hết sức cần thiết.

Theo TS Nguyễn Vũ Phong, RNAi là cơ chế tự nhiên của tế bào sống, có thể làm bất hoạt sự hoạt động của một gene nào đó. Đây là nghiên cứu phức tạp do RNAi là công nghệ mới phát triển trong vài năm gần đây ở TPHCM, chủ yếu thực hiện trên virus gây hại thực vật. Hiện chưa có công bố về ứng dụng RNAi bất hoạt gene của tuyến trùng Meloidogyne của Việt Nam.

Đề tài nghiên cứu "Bước đầu nghiên cứu chuyển gene kháng tuyến trùng sưng rễ trên cây đậu nành" của nhóm tác giả tập trung vào đối tượng là các dòng tuyến trùng Meloidogyne incognita (Mi) gây sưng rễ cây đậu nành; trình tự của một số gene có liên quan độc tính của Mi; cấu trúc RNAi nhân tạo bất hoạt gene mục tiêu và khả năng kháng tuyến trùng sưng rễ của cây đậu nành mang cấu trúc miRNA nhân tạo. Nghiên cứu được thực hiện trên các dòng tuyến trùng sưng rễ Mi thu thập tại các vùng trồng đậu nành ở các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Tây Nam Bộ và Tây Nguyên và các giống đậu nành phổ biến.

Kết quả, nhóm nghiên cứu đã phân lập, đánh giá sự biến động về hình thái và khả năng ký sinh trên cây đậu nành của 5 dòng tuyến trùng Meloidogyne incognita từ các địa phương khác nhau. Các dòng tuyến trùng này có vòng đời khoảng 28 ngày, ở nhiệt độ trung bình 28oC.

Nhóm nghiên cứu cũng tạo được cây đậu nành biến đổi di truyền mang cấu trúc RNAi thiết kế bằng phương pháp lây nhiễm lá mầm đậu nành với vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Kết quả, đã tạo được 3 cây chuyển gene thế hệ T1 là DT22-2-2, DT22-3-1, DT22-5-1. Ba dòng cây này được lây nhiễm với tuyến trùng Meloidogyne incognita nhằm đánh giá khả năng kháng của chúng. Kết quả cho thấy cả ba cây đậu nành chuyển gene có khả năng kháng tuyến trùng Meloidogyne incognita. Sau 30 ngày lây nhiễm tuyến trùng, cây chuyển gene sinh trưởng bình thường, các nốt sưng rễ giảm 45 – 50% so với cây đối chứng.

Nghiên cứu nói trên đã được báo cáo toàn văn tại Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc 2019, giới thiệu kết quả trên Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 2019 và được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu đầu năm 2020. Định hướng của nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu, đánh giá tính kháng tuyến trùng của cây chuyển gene ở các thế hệ tiếp theo.

Theo Khoahocphattrien