Công nghệ chỉnh sửa gene trong nông nghiệp: Xu hướng của tương lai

Nhờ đặc điểm ưu việt trên, có thể kỳ vọng công nghệ này sẽ tạo nên cuộc cách mạng trong chọn tạo giống cây trồng và vật nuôi.

Thích ứng với biến đổi khí hậu

Trong hơn 120 năm qua, các nhà chọn tạo giống đã tạo ra những bước tiến đáng kể trong việc cho ra những giống cây trồng mang tính trạng mới, bao gồm cả các đặc điểm cải thiện về năng suất. Tuy nhiên, tốc độ và quy mô của biến đổi khí hậu đã gây khó khăn cho các phương pháp truyền thống trong việc tạo ra các giống cây trồng cần thiết để duy trì an ninh lương thực và cải thiện vấn đề gia tăng CO2.

Hiện nay, có nhiều công cụ chọn tạo giống mới có thể giúp giải quyết vấn đề này. Trong thập kỷ qua, công nghệ chỉnh sửa gene phát triển mạnh mẽ, cho phép kiểm soát bản thiết kế gene của cây trồng.

Nghiên cứu chỉnh sửa gen trên giống cây trồng tại Trung tâm Thông tin - Ứng dụng khoa học và công nghệ Bình Định. Ảnh: Thanh Tùng.

Tiến sỹ Daniel Voytas, Giáo sư về Di truyền học, Sinh học và Phát triển Tế bào, Đại học Minnesota (Mỹ), cho rằng, chỉnh sửa gene giúp tạo ra những thay đổi chính xác trong hệ gene của cây trồng, đẩy nhanh quá trình sản xuất các giống cây trồng mới, bao gồm cả những giống chịu được áp lực do biến đổi khí hậu gây ra cũng như những giống cây có khả năng thu nạp và lưu trữ CO2 dư thừa trong khí quyển.

Thời gian gần đây, con người ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra những đặc tính có giá trị cho cây trồng. Kỹ thuật chuyển gene liên quan đến việc bổ sung các gene mới vào bộ gene thực vật mang lại các đặc điểm mong muốn như khả năng kháng côn trùng hoặc chống chịu thuốc trừ cỏ. Những gene này thường bắt nguồn từ các sinh vật có họ hàng xa, chẳng hạn như vi khuẩn và do đó không thể đưa vào bộ gene thực vật bằng cách lai chéo. Thực vật có DNA ngoại lai trong bộ gene của chúng được coi là sinh vật biến đổi gene (GMO).

Tiến sỹ Daniel Voytas cho biết, sự ra đời của công nghệ chỉnh sửa gene giờ đây có thể tạo ra các biến thể di truyền với độ chính xác và đặc hiệu cao. Chúng ta không còn phụ thuộc vào biến thể di truyền đã tồn tại trong vốn gene của một loài, phát sinh một cách tự nhiên hoặc được gây ra bởi đột biến hóa học hoặc bức xạ. Hơn nữa, biến thể di truyền được tạo ra thông qua chỉnh sửa gene không nhất thiết phải đưa DNA ngoại lai vào bộ gene của cây trồng, do đó, chỉnh sửa gene không tạo ra sinh vật biến đổi gene.

Xu hướng của nông nghiệp toàn cầu

Việc ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene trong nông nghiệp chắc chắn là xu hướng đáng chú ý của nông nghiệp toàn cầu trong tương lai.

Việt Nam là quốc gia có nền nông nghiệp phát triển nhưng cũng đang đối mặt với những thách thức lớn từ biến đổi khí hậu và môi trường. Tuy nhiên, sự tiến bộ của công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ chỉnh sửa gene, đã góp phần giúp ngành nông nghiệp Việt Nam mở ra những cơ hội mới để tăng năng suất và chất lượng cây trồng.

Hiện nay, các nhà khoa học Việt Nam đang nghiên cứu và bước đầu thành công trong việc lai tạo ra các giống lúa có khả năng chịu hạn. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gay gắt, đây là bước tiến quan trọng, mở ra triển vọng mới cho nông nghiệp Việt Nam.

Tại Hội nghị quốc tế về công nghệ chỉnh sửa gene do Viện Nghiên cứu Cold Spring Harbor Laboratory Hoa Kỳ, Hội Gặp gỡ Việt Nam (Rencontres du Vietnam), Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng Trung tâm quốc tế Khoa học và Giáo dục Liên ngành (ICISE) phối hợp tổ chức mới đây tại Quy Nhơn (Bình Định), gần 20 nhà khoa học, nhà nghiên cứu đến từ nhiều quốc gia trên thế giới như Hoa Kỳ, Trung Quốc, Australia, Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc, Ấn Độ, Philippines và Việt Nam đã giải thích cụ thể hơn về bản chất khoa học, cũng như cơ chế chỉnh sửa gene trên thực vật.

Dựa trên các nghiên cứu mới nhất ở những cây trồng chủ lực như lúa, đậu tương, cà chua, mía đường…, các diễn giả đặc biệt nhấn mạnh những tính trạng nổi bật mà công nghệ chỉnh sửa gene có thể tạo ra cho cây trồng, đó là cải thiện chất lượng và nâng cao khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết bất thuận.

Hiện nay, Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Đây là một trong những đơn vị đầu tiên ở Việt Nam tiếp cận, phát triển và làm chủ công nghệ chỉnh sửa hệ gene, ứng dụng thành công trong các hướng nghiên cứu cơ bản cũng như cải tạo giống cây trồng.

Nông dân Thái Nguyên bên ruộng trồng giống ngô chuyển gene.

Thời gian qua, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ sinh học đã phát triển và ứng dụng thành công hệ thống chính sửa gene CRISPR/Cas trên nhiều đối tượng cây trồng ở nước ta như lúa, đậu tương, cà chua, dưa chuột, đu đủ… Các sản phẩm nghiên cứu về chỉnh sửa gene của đơn vị đang trong giai đoạn hoàn thiện và hướng tới ứng dụng vào sản xuất.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ sinh học hiện đã mở rộng hợp tác nghiên cứu trong lĩnh vực chỉnh sửa gene với các đơn vị trong nước như Đại học USTH, Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Nghiên cứu ngô… và các đối tác quốc tế như Đại học Missouri (Hoa Kỳ), Đại học Edinburgh (Anh), Đại học Ghent (Bỉ)… Có thể thấy, việc tiếp cận và phát triển công nghệ chỉnh sửa gene không chỉ giúp Việt Nam nắm bắt những tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực công nghệ sinh học mà còn mở ra cơ hội để tăng năng suất và chất lượng cây trồng.

Theo GS. Phạm Văn Toản, Phó Giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, công nghệ chỉnh sửa gene với sự ra đời của CRISPR/Cas và các kỹ thuật chỉnh sửa gene khác đã mở ra nhiều khả năng thú vị cho các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Công nghệ này cho phép tạo ra những tính trạng cải tiến một cách chính xác, hiệu quả và nhanh chóng. Từ đó, tạo ra các giống cây trồng có hàm lượng dinh dưỡng cao, có khả năng chống chịu và phát triển tốt trong điều kiện khí hậu thay đổi và thời tiết bất thuận.

Khi công nghệ này tiếp tục phát triển sẽ chuyển đổi nền nông nghiệp toàn cầu và bảo đảm một tương lai bền vững cho các thế hệ tương lai. Việt Nam với những bước tiến đáng kể trong việc ứng dụng công nghệ sinh học chắc chắn sẽ tiếp tục đóng góp vào quá trình này, góp phần nâng cao vị thế cạnh tranh của nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.

Cũng theo GS. Toản, từ những năm 1980, năng suất nông nghiệp của Việt Nam đã có tốc độ tăng trưởng nhanh, đóng góp đáng kể vào an ninh lương thực quốc gia và nâng cao vị thế cạnh tranh của nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế. Mặc dù vậy, Việt Nam vẫn đang đối mặt với rất nhiều thách thức từ biến đổi khí hậu và môi trường. Ngân hàng Thế giới (WB) đã xếp Việt Nam là một trong 5 quốc gia có nguy cơ bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi hiện tượng nóng lên toàn cầu trong tương lai.

“Trước bối cảnh trên, việc ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gene trong nông nghiệp trở thành giải pháp hữu ích giúp Việt Nam đối phó với những thách thức từ biến đổi khí hậu và môi trường, đồng thời tạo ra những giống cây trồng mới phù hợp với điều kiện khí hậu và thời tiết bất thuận. Đây chắc chắn là một xu hướng đáng chú ý của nông nghiệp toàn cầu trong tương lai”, GS Phạm Văn Toản chia sẻ.