Trang chủ
Tuy nhiên, chiến lược này thường không hiệu quả vì sâu bệnh đã phát triển đặc tính kháng cự chống lại gần như tất cả các thuốc trừ sâu. Hiện nay, các nhà khoa học từ Viện Max Planck tại Potsdam-Golm đã chỉ ra rằng cây khoai tây có thể được bảo vệ thông qua biện pháp can thiệp RNA (RNAi). Họ đã biến đổi gien của cây khoai tây để cho phép lục lạp của cây tích lũy mạch kép RNA (dsRNAs) nhằm mục tiêu chống lại loài bọ cánh cứng gây hại.
Biện pháp can thiệp RNA (RNAi) là một hình thức điều hòa gien tự nhiên xảy ra ở sinh vật có nhân điển hình. Ở thực vật, nấm và côn trùng, biện pháp này cũng được sử dụng để bảo vệ chống lại loại virut nào đó. Trong quá trình bị nhiễm bệnh, nhiều virut gây bệnh truyền thông tin di truyền của chúng vào các tế bào vật chủ như sợi kép RNA (dsRNA). Sự sao chép RNA virut dẫn đến một lượng lớn các RNA mạch kép được công nhận bởi hệ thống RNAi của vật chủ và cắt nhỏ ra thành các mảnh RNA nhỏ hơn gọi là siRNAs. Các tế bào sau đó sử dụng siRNAs để phát hiện và tiêu diệt các RNA bên ngoài.
Nhưng cơ chế RNAi cũng có thể bị khai thác để tiêu diệt bất kỳ gien mong muốn nào thông qua việc biến đổi RNA mạch kép để vào gien mRNA (mRNA). Khi các mRNA mục tiêu bị tiêu diệt, sự tổng hợp các protein được mã hóa sẽ được giảm bớt hoặc bị cấm hoàn toàn. Việc nhắm mục tiêu vào một gien cần thiết của một loại sâu hại cây trồng có thể biến dsRNA thành một loại thuốc trừ sâu hiệu quả.
Một số cây trồng đã gần đây đã được biến đổi gien bằng cách thay đổi hệ gien hạt nhân để sản xuất RNA mạch kép chống lại một loại côn trùng nhất định. Nhà nghiên cứu Ralph Bock cho biết: “Điều này không bao giờ tạo nên sự bảo vệ đầy đủ bởi vì hệ thống RNAi riêng của cây trồng ngăn ngừa sự tích tụ đủ lượng RNA mạch kép. Chúng tôi muốn giải quyết vấn đề này bằng cách sản xuất RNA mạch kép trong lục lạp thay thế”. Với việc giả định lục lạp sẽ tích lũy một lượng lớn các RNA mạch kép, các nhà khoa học trong nhóm Ralph Bock đã quyết định tạo ra giống cây có bộ gien của lục lạp là mục tiêu của việc biến đổi di truyền thay vì bộ gien hạt nhân.
Để kiểm tra tác dụng của biện pháp này đối với côn trùng gây hại, các nhà khoa học đã chọn loài bọ khoai tây Colorado. Loài bọ cánh cứng này xuất hiện ở châu Âu vào cuối thế kỷ thứ 19. Ngày nay, loại dịch hại này xuất hiện trên toàn thế giới và có thể gây thiệt hại lớn trong nông nghiệp. Ấu trùng của nó cũng ăn các cây khác cùng họ như cà chua, ớt chuông và thuốc lá. Loài côn trùng này rất khó kiểm soát vì chúng hình thành sự kháng thuốc trừ sâu. Ralph Bock cho biết: “Bằng cách sử dụng biện pháp chuyển đổi lục lạp, chúng tôi tạo ra giống khoai tây tích lũy một lượng dsRNAs ổn định ở mức cao nhắm vào mục tiêu các gien ở bọ cánh cứng”.
Tác dụng của các dsRNAs như một loại thuốc trừ sâu đã được thử nghiệm tại Viện Max Planck. Ấu trùng được nuôi bằng lá khoai tây và tỷ lệ chết của các ấu trùng này đã được theo dõi trong 9 ngày. Các lá được lấy từ giống khoai tây RNA mạch kép, giống khoai tây chuyển gien RNA có mạch kép thông thường với một bộ gien hạt nhân biến đổi và giống khoai tây không biến đổi gien. Để so sánh, dsRNAs nhắm mục tiêu hai gien khác nhau đã được thử nghiệm. Nhà nghiên cứu Sher Afzal Khan cho biết: “Lá cây khoai tây sản xuất RNA mạch kép khiến tỷ lệ chết ở bọ cánh cứng là 100% sau 5 ngày cho ăn. Ngược lại, các cây khoai tây với một gien biến đổi hạt nhân chỉ làm chậm lại sự phát triển của các loài bọ cánh cứng”.
Những kết quả này cho thấy rằng việc thay đổi các mục tiêu chuyển đổi từ hệ gien của hạt nhân với hệ gien của lục lạp khắc phục được những trở ngại lớn đối với khai thác RNAi để bảo vệ cây trồng. Do nhiều loại sâu bệnh ngày càng phát triển kháng cự chống lại thuốc trừ sâu hóa học và độc tố Bt, RNAi là một chiến lược đầy hứa hẹn để kiểm soát dịch hại. Công nghệ này cho phép bảo vệ cây trồng hiệu quả mà không sử dụng hóa chất.