Thử nghiệm thành công kỹ thuật chỉnh sửa gen giúp tăng sản lượng cây trồng

Nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Sinh học Hệ gen Carl R. Woese thử nghiệm phương pháp quang học mới giúp tăng sản lượng cây trồng

Trong nghiên cứu công bố trên Tạp chí Science số mới nhất, mục tiêu của các nhà khoa học là ứng dụng rộng rãi công nghệ này sang các loại cây trồng như lúa mì hay đậu nành để đáp ứng nhu cầu lương thực tăng cao của dân số thế giới. Nghiên cứu của Đại học Illinois là một phần của dự án quốc tế nhận được tài trợ từ Chính phủ Anh và Quỹ Bill & Melinda Gates cũng như nhiều đối tác khác.

Trước nay, các nông dân vẫn sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu và các phương pháp nông nghiệp khác để tăng sản lượng cây trồng. Tuy nhiên, những năm trở lại đây, các phương pháp này đã bão hòa và cho thấy không thể thúc đẩy sản lượng cây trồng thêm nữa. Các nhà khoa học tại Viện Sinh học Hệ gen Carl R. Woese cho biết họ đã tìm ra phương pháp để cây trồng quang hợp hiệu quả hơn.

Nhà khoa học Amanda Cavanagh thử nghiệm các cây thuốc lá đã được chỉnh sửa gen trong một nhà kính chuyên dụng, từ đó chọn ra những cây mang gen di truyền giúp tăng năng suất của cây lương thực chính

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã cấy các ADN của tảo vào các tế bào của cây thuốc lá để giúp đẩy nhanh quá trình hô hấp sáng ở cây trồng, qua đó giúp cây trồng tiêu tốn ít năng lượng hơn cho việc loại bỏ các chất độc hại sinh ra trong quá trình hô hấp sáng. Khi cây cối mất ít năng lượng hơn để đào thải các chất độc hại, đồng nghĩa với việc chúng sẽ có thể dùng phần năng lượng ấy cho tăng trưởng và tăng sản lượng.

Kỹ thuật này đã được nghiên cứu trong nhiều năm nhưng đây là lần đầu tiên thành công tạo ra thay đổi lớn khi thử nghiệm trên thực địa thay vì môi trường phòng nghiên cứu. Nhiều phương án khác cũng tìm cách giới hạn tác động của hiện tượng quang hợp nhưng thường xuyên dẫn đến những tác động tiêu cực và ảnh hưởng tới các chức năng khác của cây trồng, điều mà công trình mới công bố đã khắc phục được.

Bốn cây không được chỉnh sửa gen (trái) phát triển bên cạnh bốn cây được điều chỉnh gen để có thể tạo ra lộ trình rút ngắn quá trình quang hợp, giúp tăng năng suất lên 40%

Dù vậy, thành công này vẫn còn cần một thời gian dài nữa kiểm nghiệm trước khi có thể áp dụng rộng rãi. Nhóm nghiên cứu của Đại học Illinois mong muốn nhân rộng phương thức này sang các loại cây lương thực phổ biến như đậu nành, đậu đen và khoai tây. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu thêm về hiệu quả của giải pháp này tại các vùng khí hậu khác như châu Phi và Đông Nam Á.