Sinh trưởng tốt, nâng cao sinh khối
Các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu, chọn tạo các dòng xoan ta chuyển gene có năng suất, chất lượng cao, có bộ rễ khỏe, có khả năng sinh trưởng nhanh trên nền đất nghèo dinh dưỡng có tiềm năng để nâng cao hiệu quả trồng rừng cho đồng bào các dân tộc miền núi, góp phần xóa đói giảm nghèo, phát triển công nghiệp chế biến gỗ...
TS Đỗ Tiến Phát, Viện Công nghệ Sinh học cho biết, tăng cường biểu hiện gene GA20 oxidase là một phương thức triển vọng để cải thiện sự phát triển và sinh khối của thực vật.
Nhiều nghiên cứu cho thấy, khi tăng biểu hiện của gene GA20ox giúp thực vật phát triển tốt hơn, cải thiện sinh khối. Tuy nhiên, sự biểu hiện quá mức của gene này có thể gây ra các kiểu hình không mong muốn, chẳng hạn như giảm kích thước lá và đường kính thân…
Để hạn chế những ảnh hưởng này, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Sinh học đã nghiên cứu và sử dụng promoter At1g có biểu hiện đặc hiệu ở rễ (At1g) để điều khiển biểu hiện của gene AtGA20ox. Tính đặc hiệu trong biểu hiện ở rễ của promoter này đã được khẳng định.
Tăng cường biểu hiện của gene AtGA20ox dưới sự điều khiển của promoter At1g giúp cây thuốc lá và cây xoan ta sinh trưởng tốt và nâng cao sinh khối. Chiều cao thân cũng như trọng lượng tươi của thân và rễ tăng lên tới 1,5 - 3 lần ở thuốc lá chuyển gene và 2 lần ở xoan ta chuyển gene so với cây không chuyển gene.
Cả cây thuốc lá và xoan ta chuyển gene đều cho thấy sự gia tăng chiều rộng của rễ lên trên 150% - 200% so với cây đối chứng. Đặc biệt, không ghi nhận những bất thường về kiểu hình của cây chuyển gene.
Những kết quả này chứng minh tiềm năng to lớn của promoter At1g trong tăng cường biểu hiện gene AtGA20ox nhằm nâng cao sự tăng trưởng và cải thiện sinh khối ở cây thân gỗ và một số loài thực vật khác.
Theo TS Phát, xoan là cây có tác dụng phòng hộ, bảo vệ môi trường, thích hợp với vùng đất thoái hóa, khô cằn. Nó đâm chồi tốt và có nhiều lông hút ở rễ, nhất là ở nơi khô hạn để thích nghi. Với đặc tính sinh thái là chịu được khí hậu đất đai khô hạn nên cây rất có giá trị trong công tác trồng rừng phủ xanh đất trống đồi trọc.
Gỗ xoan được dùng làm hàng mộc cao cấp, hàng mỹ nghệ, làm bột giấy, ván dăm, ván ghép thanh. Lá và quả dùng làm phân bón, làm thuốc trừ sâu, xà phòng diệt khuẩn.
Áp dụng trên các giống cây khác
Kỹ thuật chuyển gene cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một thực vật những gene mong muốn từ những sinh vật sống khác nhau, không chỉ giữa các loài cây lương thực hay những loài có họ gần.
Theo PGS.TS Phạm Bích Ngọc, Viện Công nghệ Sinh học, ưu điểm của phương pháp chuyển gene là đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống.
Đối với cây xoan ta, nhóm nghiên cứu đã đưa gene mới liên quan đến tăng tổng hợp hoóc-môn sinh trưởng để làm tăng bộ rễ cho cây khỏe, chống chịu hạn, đồng thời giúp cây sinh trưởng nhanh hơn. Đến nay, trong quá trình trồng thử nghiệm cho thấy, chiều cao cây có khả năng tăng từ hai đến bốn lần, sinh khối tăng từ hai đến ba lần so với cây không chuyển gene.
Sự nhuộm màu mô học của mặt cắt ngang thân cây cũng cho thấy đường kính thân và thân đã được tăng cường do kết quả phân chia tế bào xylem tăng theo cả hướng dọc và ngang. Cây có thể trồng hiệu quả trên các vùng đất bạc màu, nghèo dinh dưỡng.
Hướng nghiên cứu tạo giống cây lâm nghiệp chuyển gene đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Chẳng hạn, Nhật Bản nghiên cứu, tạo được giống cây bạch đàn có khả năng chịu mặn và giống bạch đàn chuyển gene giảm hàm lượng lignin; Mỹ và Brazil nghiên cứu, tạo được giống bạch đàn sinh trưởng nhanh và chất lượng gỗ tốt; Trung Quốc nghiên cứu, tạo được giống bạch đàn kháng nấm bệnh...
Năm 2016, Brazil là nước đầu tiên trên thế giới đưa cây bạch đàn chuyển gene vào trồng, sản xuất thương mại với năng suất tăng 20%, thời gian trồng rút ngắn từ bảy năm xuống còn 5 năm.
Việc các nhà khoa học Việt Nam làm chủ được quy trình kỹ thuật nền để chuyển gene vào cây xoan ta góp phần phát triển lĩnh vực khoa học tạo giống cây lâm nghiệp biến đổi gene ở Việt Nam; đưa công nghệ chuyển gene thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác tạo giống cây lâm nghiệp mới năng suất, chất lượng.
Qua thực hiện nghiên cứu đề tài, đã nâng cao năng lực tiếp cận các lĩnh vực khoa học hiện đại trong lĩnh vực khoa học tạo giống và cây trồng, đưa nền khoa học trong nước hội nhập khu vực và quốc tế trên các lĩnh vực công nghệ sinh học thực vật.
Không chỉ dừng ở cây xoan ta, quy trình tạo giống xoan ta bằng công nghệ chuyển gene có thể được ứng dụng cho các đối tượng cây trồng lâm nghiệp khác như keo, bạch đàn...
Theo TS Đỗ Tiến Phát, các dòng cây chuyển gene hiện tại sẽ là nguyên liệu cho công tác chọn tạo phát triển các dòng xoan ta sinh trưởng nhanh phục vụ công tác phát triển rừng sản xuất.
Các dòng xoan ta chuyển gene có năng suất, chất lượng cao, có bộ rễ khỏe có khả năng sinh trưởng nhanh trên nền đất nghèo dinh dưỡng có tiềm năng để nâng cao hiệu quả trồng rừng cho đồng bào các dân tộc miền núi, góp phần xóa đói giảm nghèo, phát triển công nghiệp chế biến gỗ...
Nghiên cứu có triển vọng nhân rộng do dòng xoan ta chuyển gene có bộ rễ tốt, sức sinh trưởng nhanh sẽ tiếp tục được trồng khảo nghiệm hoặc chuyển giao cho các đơn vị nghiên cứu về giống cây lâm nghiệp thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn để đánh giá an toàn sinh học, trồng khảo nghiệm, công nhận giống mới.
