Lần đầu tiên sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene để thay đổi màu sắc của hoa

Để biến đổi màu sắc của hoa, bà mẹ thiên nhiên phải mất khoảng 850 năm mới thực hiện được, nhưng CRISPR/Cas9 chỉ thực hiện trong vòng chưa đầy một năm.

Loài hoa được biến đổi là cây bìm bìm hoa tía của Nhật Bản. Điều đáng chú ý là các nhà nghiên cứu chỉ biến đổi màu sắc của hoa mà không làm ảnh hưởng đến những phần còn lại của cây. Đây cũng là lần đầu tiên công nghệ CRISPR/Cas9 được sử dụng để biến đổi màu sắc của hoa ở thực vật.

Mặc dù nhiều người lo ngại CRISPR có thể bị lạm dụng để phục vụ cho những mục đích không lành mạnh, nhưng thực sự nó đã đem lại nhiều lợi ích cho giới khoa học. Trước đây, chúng ta đã được chứng kiến những tính năng của nó như dùng để chỉnh sửa các gene gây bệnh ở động vật. Tuy nhiên, người ta vẫn đang tranh cãi khả năng sử dụng nó trên người do liên quan đến vấn đề đạo đức.

Hiện, các nhóm nghiên cứu trên khắp Nhật Bản đều cho rằng, kỹ thuật CRISPR/Cas9 sẽ tạo ra sự khác biệt rất lớn trong nghiên cứu và ứng dụng trên cây trồng.

Loài hoa tham gia thí nghiệm chỉnh sửa gene. (Ảnh: CC BY-NC 2.0).

Loài bìm bìm hoa tím là một trong hai loài thực vật được nghiên cứu trong Dự án Tài nguyên sinh học Quốc gia Nhật Bản nên các nhà khoa học rất am hiểu về mã di truyền của nó cũng như đã có sẵn các bản thiết kế DNA. Đây cũng chính là lí do loài hoa này được chọn để thực hiện thí nghiệm.

Nhóm nghiên cứu đã xác định được gene dihydroflavonol-4-reductase-B (DFR-B) là gene có chức năng tạo ra màu sắc cho hoa của thực vật. Tuy nhiên, bên cạnh DFR-B còn có hai gene khác, nên thách thức đặt ra cho các nhà nghiên cứu là làm sao sử dụng CRISPR/Cas9 để loại bỏ các sợi DNA của DFR-B mà không làm ảnh hưởng đến phần còn lại của cây.

Enzym được sản xuất bởi DFR-B có chức năng tạo ra các sắc tố màu sắc anthocyanin (hợp chất màu hữu cơ tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong giới thực vật. Chúng thuộc nhóm flavonoid, có màu đỏ, đỏ tía, tím và xanh đậm; thường xuất hiện trong trái cây, rau củ, hoa và thảo mộc). Do đó, các nhà nghiên cứu đã vô hiệu hóa sắc tố để biến đổi màu sắc của hoa trắng.

Khoảng 75% phôi thực vật sau khi được xử lý đã khiến cây ra hoa màu trắng nhiều hơn so với màu tím. Những phân tích sâu hơn về các gene lân cận cho thấy không hề có sự đột biến nào xảy ra, đây là một minh chứng cho thấy tính chính xác của CRISPR/Cas9.

Nghiên cứu này có những hệ quả vượt xa việc giúp bạn chọn được những màu hoa yêu thích để trang trí trong nhà. Bởi lẽ một số thế hệ tiếp theo của thực vật - mà ra hoa trắng - không hề cho thấy dấu hiệu của việc bị can thiệp vào DNA.

Công nghệ chỉnh sửa gene vừa thú vị vừa khiến người ta lo ngại. (Ảnh: Internet).

Điều này làm dấy lên nhiều câu hỏi thú vị về khả năng phương pháp chỉnh sửa gene này có thể làm thay đổi vĩnh viễn bản chất tự nhiên của thứ được chỉnh sửa, bất kể ý định của chúng ta là tốt hay xấu.

Mặc dù vậy, các nhà khoa học vẫn đang thúc đẩy nghiên cứu của họ để chứng minh cho tính chính xác và những lợi ích tiềm năng của CRISPR/Cas9.

Cây bìm bìm hoa tím được du nhập vào nước Nhật ở thế kỷ 8 trước Công nguyên, nhưng đến thế kỷ 17 mới xuất hiện những “phiên bản” hoa có màu trắng do đột biến di truyền. Để biến đổi màu hoa, bà mẹ thiên nhiên đã mất khoảng 850 năm nhưng CRISPR/Cas9 chỉ thực hiện trong vòng chưa đầy 12 tháng - điều này vừa thú vị vừa khiến người ta lo ngại.

Kết quả thành công của nghiên cứu này sẽ tạo điều kiện cho việc thay đổi màu sắc và hình dạng của các loại hoa cũng như rau củ dùng để trang trí.