Nghiên cứu tạo sự kiện (event) ngô biến đổi gen chịu hạn đáp ứng về an toàn sinh học và có giá trị kinh tế

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển với dân số đông, thu nhập chưa cao, với tỉ lệ người dân hoạt động nông nghiệp lớn trong khi diện tích đất canh tác nhỏ và chịu áp lực lớn về việc đảm bảo an ninh lương thực, an toàn thực phẩm, bảo vệ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường. Nông nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam. Lĩnh vực nông nghiệp đóng góp 24% GDP, chiếm gần 30% tổng giá trị xuất khẩu và sử dụng hơn 60% dân số hoạt động kinh tế. Công nghệ sinh học đã được coi là một trong những công nghệ cho tương lai với sự quan tâm của các cơ quan khoa học công nghệ, các nhà nghiên cứu cũng như các nhà sản xuất.

Trong các tác nhân phi sinh học thì hạn là một trong những nhân tố có ảnh hưởng lớn nhất tới năng suất cây trồng trên phạm vi rộng lớn mà cây ngô cũng không nằm ngoài tác động của hạn, đặc biệt là những vùng trồng ngô nhờ nước trời. Ở nước ta, ngô được trồng tại nhiều vùng, nhiều vụ khác nhau và trên 80% diện tích trồng ngô của nước ta phụ thuộc vào nước trời. Sản xuất ngô ở nước ta hiện vẫn chưa tương xứng với tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước đặc biệt cho ngành chăn nuôi. Hàng năm nước ta phải nhập hàng triệu tấn ngô, chỉ tính trong năm 2016 cả nước phải nhập khẩu khoảng 8,7 triệu tấn ngô. Nguyên nhân là do phần lớn diện tích ngô của nước ta trồng trên diện tích đồi núi khô hạn, không có điều kiện tưới nước, canh tác chủ yếu dựa vào nguồn nước trời. Điều này hạn chế rất lớn đến khả năng tăng năng suất và sản lượng ngô hàng năm của nước ta và ảnh hưởng rất nghiêm trọng trong những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, nắng nóng kéo dài... Do đó, chọn tạo giống ngô chịu hạn là một trong những giải pháp được đặt lên hàng đầu và có tính khả thi cao.

Một trong những hướng chọn tạo giống ngô chịu hạn thì hướng nghiên cứu chuyển gen có tính chất đột phá vì trong thời gian ngắn có thể đưa ra những dòng/giống có khả năng chịu hạn tốt phục vụ sản xuất, giảm thiệt hại do hạn hán và góp phần nâng cao năng suất và sản lượng ngô trong nước. Vấn đề chuyển gen chịu hạn vào cây ngô ở nước ta đã được tập trung nghiên cứu trong những năm gần đây và cũng đã đạt được một số kết quả khả thi như: phân lập và thiết kế vector mang gen điều khiển tính trạng chịu hạn phục vụ công tác nghiên cứu tạo cây trồng chuyển gen; xây dựng quy trình kỹ thuật chuyển gen ở cây ngô; Chuyển gen tăng cường khả năng tổng hợp tinh bột vào cây ngô...

Trên cơ sở các kết quả kế thừa từ các đề tài và chủ động phát triển mở rộng nghiên cứu nhằm từng bước làm chủ công nghệ chuyển gen, nghiên cứu tạo sự kiện biến đổi gen phục vụ công tác chọn tạo giống ngô biến đổi gen chịu hạn, nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Xuân Thắng, Viện Nghiên cứu ngô, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đứng đầu đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tạo sự kiện (event) ngô biến đổi gen chịu hạn đáp ứng về an toàn sinh học và có giá trị kinh tế” thuộc Chương trình Công nghệ sinh học Nông nghiệp - Thủy sản.

Đề tài tiến hành nghiên cứu chuyển gen và đánh giá các nguồn dòng ngô mang gen chịu hạn modiCspB và ZmDREB2A ở các thế hệ khác nhau. Cụ thể: Gen modiCspB: Dòng C436 mang sự kiện C4 chuyển gen modiCspB (ký hiệu dòng chuyển gen C436-C4). Dòng C7N mang sự kiện C15 chuyển gen modiCspB (ký hiệu dòng chuyển gen C7N-C15). Dòng V152 mang sự kiện C32 chuyển gen modiCspB (ký hiệu dòng chuyển gen V152-C32); Gen ZmDREB2A: Dòng C436 mang sự kiện D3 chuyển gen ZmDREB2A (ký hiệu dòng chuyển gen C436-D3). Dòng C7N mang sự kiện D14 chuyển gen ZmDREB2A (ký hiệu dòng chuyển gen C7N-D14). Dòng V152 mang sự kiện D21 chuyển gen ZmDREB2A (ký hiệu dòng chuyển gen V152-D21)

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài thu được các kết quả như sau:

- Đã chọn lọc được 6 dòng ngô chuyển gen chịu hạn modiCspB và ZmDREB2A (ký hiệu C436-C4, C7N-C15, V152-C32, C436-D3, C7N-D14, V152-D21) mang nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, ổn định và thể hiện khả năng chịu hạn cao. Trong đó xác định được 3 sự kiện chuyển gen C4, C32 và D21 thể hiện sự có mặt và biểu hiện của gen chuyển ổn định qua các thế hệ, có khả năng chịu hạn vượt 10% so với dòng nền đối chứng. Trong đó sự kiện C4 (hay C4-52-1) đã được cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích.

- Xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu sinh học phân tử và bộ cơ sở dữ liệu hình thái thông qua việc đánh giá sự biểu hiện, cấu trúc phân tử và sự ổn định của các gen cũng như đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô mang gen chuyển qua các thế hệ.

- Xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu của 01 sự kiện chuyển gen (C4) trên cơ sở đánh giá bước đầu các chỉ tiêu về an toàn sinh học đáp ứng tiêu chí đăng ký khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với môi trường và đa dạng sinh học. Xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu của 01 sự kiện chuyển gen (C4) thông qua đánh giá các chỉ tiêu đáp ứng tiêu chí đăng ký khảo nghiệm đủ điều kiện sử dụng làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi.

Từ kết quả này, đề tài kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu đánh giá 6 dòng và 3 sự kiện ngô chuyển gen chịu hạn modiCspB và ZmDREB2A nhằm chọn lọc và xác định được dòng và sự kiện chuyển gen cho hiệu quả cao nhất ở các thế hệ tiếp theo. Đồng thời, tiếp tục đánh giá các chỉ tiêu đủ dữ liệu đáp ứng các tiêu chí đăng ký và cấp giấy chứng nhận an toàn sinh học và giấy xác nhận đủ điều kiện sử dụng làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi cho sự kiện chuyển gen chịu hạn C4.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17457/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.