Giải mã toàn bộ bộ gene cây cà chua

Mỗi một người Ý ăn trung bình 16,5 kg cà chua tươi hàng năm, người Mỹ thậm chí còn ăn nhiều hơn nữa. Người ăn cà chua trên toàn thế giới thường nghĩ rằng cà chua ngày xưa thì hương vị đậm đà hơn cà chua bây giờ, nhưng thật ra thì nỗi niềm hoài cổ không phải lúc nào cũng đúng.Đăng ngày 16-07-2012 trong chuyên mục Tin thế giới

Trong vòng 5 năm qua, các nhà khoa học trong Liên minh Châu Âu đã hợp tác để trồng và phân tích 7.000 giống cà chua cổ truyền và hiện đại, và đi đến kết luận là cà chua phổ biến ngày nay có hương vị tốt hơn cà chua giống xưa. Đây không chỉ là vấn đề cảm thụ chủ quan, vì cà chua ngày nay được đánh giá một cách khoa học là có chứa nhiều đường và các acid hữu cơ tạo hương vị hơn các giống tổ tiên của chúng, và tất cả đều nhờ vào các phương pháp lai tạo giống thực vật thông thường.

Không chỉ có hương vị, giới khoa học còn phân tích rất nhiều tính trạng khác. Họ đã xây dựng một nguồn dữ liệu tính trạng rất chi tiết, bao gồm những kiểu hình mong muốn và không mong muốn ở cà chua, từ kháng sâu rầy cho đến tốc độ chín trái. Nguồn dữ liệu này càng trở nên cực gì giá trị khi bộ gene của cây cà chua đã được công bố vào cuối tháng 5/2012 trên tạp chí Nature. Đây là kết quả của một Nhóm nghiên cứu bộ gene cà chua (Tomato Genome Consortium) bao gồm rất nhiều các nhà khoa học và công ty công nghệ sinh học từ nhiều nước (Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc, Ý, Israel, Bỉ, Anh, Pháp, Tây Ban Nha, Đức, Hà Lan, Ấn Độ, Argentina, Hàn Quốc). Công trình này bao gồm trình tự bộ gene của giống cà chua lai Heinz 1706, là giống cà chua do công ty của Henry Heinz tạo ra và đã làm thay đổi ngành công nghiệp làm tương cà chua (ketchup), và cả loài cà chua hoang dại tổ tiên của nó là Solanum pimpinellifolium (một trong những câu nói nổi tiếng được cho là của Henry Heinz là: “Trước khi ci tiến sn phm trong ly hay trong bình thì ta phi ci tiến sn phm khi nó còn nm dưới đt đã”).

Giải trình tự bộ gene ở thực vật khó hơn ở động vật vì bộ gene thực vật to lớn và phức tạp hơn nhiều. Nhưng bộ gene cà chua là đối tượng nghiên cứu tốt vì nó chỉ lớn khoảng 900 Mb, tức chỉ khoảng 25% kích thước bộ gene người. Tuy là nhỏ, nhưng cũng phải cần đến 300 nhà khoa học từ 90 cơ quan trong Nhóm nghiên cứu bộ gene cây cà chua nói trên làm việc cật lực từ năm 2003 đến nay mới giải quyết được. Đây là một công trình có thể coi là “huyền thoại” và có khả năng đưa khoa học thực vật đạt được những bước tiến lớn. Nhưng trước hết, chúng ta cần phải hiểu các bản chất sinh học của bộ gene. Có ba nguyên nhân khiến cho kiến thức cơ bản về bộ gene cà chua đóng vai trò rất quan trọng như liệt kê dưới đây.

Mt, hiểu biết về bộ gene cà chua giúp các nhà khoa học làm sáng tỏ sự cực kỳ đa dạng của cây cà chua và của giới tự nhiên nói chung. Cây cà chua được phân loại thuộc về một trong những chi thực vật đa dạng nhất trên thế giới là chi Solanum với khoảng 1.000 loài từ khoai tây (Solanum tuberosum) cho tới cây cà đắng ngọt (Solanum dulcamara). So sánh trình tự gene sẽ giúp các nhà khoa học hiểu thêm về quá trình tiến hoá của các loài này.

Hai, các nhà khoa học sẽ rút ra được nhiều cơ chế cơ bản ở thực vật từ những thông tin về bộ gene cây cà chua. Ví dụ như khoa học đã tìm ra các gene làm cho quả cà chua đỏ mà trước đây chúng ta không hề biết. Thị trường có thể ưa chuộng các quả cà chua chín mọng, nhưng trong tự nhiên thì màu đỏ đậm không phải là loại màu sắc phổ biến, thậm chí là ở cà chua.

Ba, thông tin về bộ gene sẽ giúp các nhà khoa học và người trồng cây cải tiến chất lượng cà chua. Ví dụ như cà chua để làm tương thì phải sánh, cà chua để vận chuyển đi xa thì phải tươi lâu và khó bị dập hay thối, cà chua phải kháng được sâu bệnh và phải chín đồng loạt để dễ thu hoạch, v.v… Trong thập niên 1990, người ta đã thử tiếp thị loại cà chua biến đổi di truyền với một tính trạng được cải tiến nhưng gặp thất bại vì công chúng vẫn còn e ngại thực phẩm biến đổi gene. Chúng ta không cần phải lặp lại việc biến đổi di truyền nữa, ít nhất là ở cà chua. Thông tin về bộ gene sẽ giúp các nhà chọn giống lai tạo một cách khôn ngoan hơn để tạo ra những giống cây theo mong muốn. Họ có thể tạo được các giống cà chua vừa cứng, lại vừa kháng sâu bệnh mà không ảnh hưởng đến hương vị. Chúng ta cần biết được gene nào nằm trên phần nào của bộ gene và quy định cho tính trạng nào, nhờ đó chúng ta sẽ tránh được việc tạo ra các tính trạng không mong muốn. Những người nghiên cứu và lai tạo cà chua đã bắt đầu quá trình này với việc xây dựng nguồn dữ liệu tính trạng cà chua như đã nêu ở phần đầu.

Việc này có nghĩa là giới khoa học ngày nay phải đón nhận trở lại các kỹ năng lai tạo giống truyền thống. Trước đây, các nhà lai tạo giống cây luôn đóng vai trò tiên phong trong nghiên cứu thực vật, cũng như các nhà sinh lý luôn dẫn đầu trong nghiên cứu thú hữu nhũ. Nhưng những nhà khoa học “cổ điển” này không nắm bắt được các yếu tố phân tử của hệ sinh học và do đó càng khó đạt được những tiến bộ quan trọng về sau. Mặc dù đã bị sinh học phân tử và các ngành nghiên cứu bộ gene soán ngôi, nhưng các nhà chọn tạo giống một lần nữa có thể giành lại vị trí quan trọng của mình nhờ các công cụ sinh học phân tử mới.

Nguồn: http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7400/full/485547a.html

N.T. Đôn dịch – Theo http://www.hcmbiotech.com.vn