Nghiên cứu chuyển gen nâng cao tính chịu hạn vào một số dòng ngô bố mẹ đang được áp dụng trong sản xuất
Ở Việt Nam, ngô được trồng tại nhiều vùng, nhiều vụ khác nhau, chủ yếu dựa vào nước trời. Theo số liệu sơ bộ của Tổng cục Thống kê, năm 2014 diện tích trồng ngô ước đạt 1.177,5 nghìn ha, năng suất bình quân 4,41 tấn/ha và sản lượng ước đạt 5.191,7 nghìn tấn. Tuy vậy, năng suất ngô trong nước vẫn thấp hơn năng suất bình quân năm 2013 của châu Á là 5,12 tấn/ha và của thế giới là 5,52 tấn/ha, đặc biệt năng suất ngô bình quân của Việt Nam thấp hơn rất nhiều so với năng suất trung bình của Mỹ năm 2013 là 7,39 tấn/ha. Sản xuất ngô ở nước ta hiện vẫn chưa tương xứng với tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước, năm 2014 nước ta vẫn phải nhập khẩu khoảng 4.794,9 nghìn tấn ngô. Nguyên nhân là do phần lớn diện tích ngô của nước ta trồng trên diện tích đồi núi khô hạn, không có điều kiện tưới nước, canh tác chủ yếu dựa vào nguồn nước trời. Điều này hạn chế rất lớn đến khả năng tăng năng suất và sản lượng ngô hàng năm của nước ta và ảnh hưởng rất nghiêm trọng trong những năm có điều kiện thời tiết bất thuận, nắng nóng kéo dài... Do đó, chọn tạo giống ngô chịu hạn là một trong những giải pháp được đặt lên hàng đầu và có tính khả thi cao.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn sản xuất, để từng bước nghiên cứu và hoàn thiện quy trình công nghệ chuyển gen vào cây ngô, nhóm nghiên cứu do TS. Bùi Mạnh Cường, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chuyển gen nâng cao tính chịu hạn vào một số dòng ngô bố mẹ đang được áp dụng trong sản xuất”. Đây là đề tài thuộc Chương trình trọng điểm cấp Nhà nước về Nghiên cứu phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học từ năm 2012 đến năm 2015 nhằm chuyển gen nâng cao tính chịu hạn vào các dòng ngô bố mẹ để nhanh chóng tạo ra các giống ngô chuyển gen phục vụ sản xuất.
Sau một thời gian nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã thu được được các kết quả như sau:
- Đã thu thập được 15 nguồn vật liệu tại các vùng Tây Bắc và Tây Nguyên, qua đánh giá đặc điểm nông sinh học đã xác định được 5 nguồn ưu tú là B163, P4092, PAC746, TG8327, X7A305 được sử dụng làm vật liệu tạo dòng cho các nghiên cứu sau này của đề tài.
- Nghiên cứu và xây dựng được quy trình tái sinh cây ngô từ nuôi cấy phôi non. Xác định được 4 dòng ngô là V152N, C7N và C436 có khả năng tái sinh cây cao phục vụ cho các thí nghiệm chuyển gen.
- Đã phân lập, tổng hợp và thiết kế được 03 vector biểu hiện thực vật mang các cấu trúc gen Act::HVA1::Nos; ubi::ZmDREB2A::35S; CaMV35S::modiCspB::35S sử dụng để chuyển gen vào cây ngô.
- Đã thử nghiệm từng bước và xây dựng được quy trình chuyển gen chịu hạn vào cây ngô sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Đánh giá hiệu quả của quy trình này trên 2 nguồn vật liệu và 2 gen chuyển là modiCspB và ZmDREB2A đã xác định được tỷ lệ chuyển gen của các nguồn vật liệu đạt từ 0,28-0,83%.
- Đề tài đã tiến hành biến nạp 03 vector mang gen chịu hạn vào 03 dòng ngô có khả năng tái sinh cây cao, kết quả đã thu được 30 cây T0 chuyển gen ZmDREB2A, 28 cây T0 chuyển gen HVA1 và 33 cây chuyển gen modiCspB. Tổng cộng số cây T0 hữu thụ mang gen được xác định thông qua PCR thu được là 91 cây của cả 03 gen chuyển. Đề tài cũng đã tiến hành phân tích PCR với 910 cây T1 và xác định được 700 cây mang gen. Kết quả phân tích Southern blot với các cây T1 chuyển gen đã xác định được tổng cộng 11 cây dương tính, trong đó: 04 cây chuyển gen ZmDREB2A (dòng V152N: 02 cây, dòng dòng C436: 01 cây và dòng C7N: 01 cây) và 07 cây chuyển gen modiCspB (dòng V152N: 03 cây, dòng C436: 02 cây và dòng C7N: 02 cây).
- Đã xác định được 02 dòng chuyển gen modiCspB là V152N và C436 và 02 dòng chuyển gen ZmDREB2A là V152N, C7N có khả năng chịu hạn nhân tạo ở giai đoạn cây con có tỷ lệ cây sống cao hơn đối với các dòng nền từ 20-28,33%. Đánh giá khả năng kết hợp về năng suất của các dòng chuyển gen chịu hạn trong cho thấy các dòng chuyển gen vẫn giữ được đặc tính về khả năng kết hợp đối với tính trạng năng suất hạt khô như dòng nền, vì vậy có thể sử dụng các dòng ngô chuyển gen vào lai tạo để tạo giống ngô lai chuyển gen.
Những quả nghiên cứu này là khâu khởi đầu rất quan trọng, đặt cơ sở cho việc nghiên cứu tạo các giống ngô chuyển gen chịu hạn trọng nước, do đó nhóm nghiên cứu cũng đề nghị cần tiếp tục phân tích các cây/dòng ngô chuyển gen ở mức độ sâu và rộng hơn nữa, từ đó có cơ sở công bố các sự kiện chuyển gen chịu hạn và đánh giá tính ổn định của các gen chuyển và tiến hành lai thử, đánh giá các tổ hợp lai trong điều kiện hạn thực tế để từ đó phát triển các giống ngô chuyển gen.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 12656-2016) tại Cục Thông tin KH&CNQG.
Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia