Trong hàng ngàn năm, cây trồng đã được định hình bởi quá trình thuần hóa. Nông dân lai tạo và chọn lọc các giống mới, thích nghi với môi trường thay đổi liên tục. Mặc dù hiệu quả, quá trình này tốn thời gian. Hơn nữa, tính trạng mong muốn phải hiện diện ở đâu đó trong sự đa dạng của loài được cải thiện.
Sao chép một cơ chế từ một loài trở thành một loài có lợi ích nông học do đó trở thành một thách thức mới. Trong số các công nghệ hiện có, kỹ thuật chỉnh sửa bộ gen thực vật mới đã có từ năm 2012. Thường được so sánh với kéo phân tử, kỹ thuật CRISPR-Cas9 cho phép sửa đổi một vùng DNA của thực vật theo cách được nhắm mục tiêu và chính xác.
Trong số nhiều loài cây trồng như hồ tiêu và đậu Hà Lan, một số giống có khả năng kháng bệnh do virus thuộc giống potyvirus gây ra. Làm thế nào để họ làm điều này? Để lây nhiễm vào thực vật, virus phải chiếm đoạt protein từ vật chủ của chúng nhưng những protein này đã hoàn thành các chức năng trong tế bào thực vật. Thực vật chống lại sự lây nhiễm đã thu được các đột biến trong gen mã hóa một trong những protein “nhạy cảm” này.
Những đột biến này làm cho việc sử dụng vật chủ protein bởi virus là không thể, trong khi nó vẫn hoạt động cho cây trồng. Do đó, cây có những đột biến này chống lại sự lây nhiễm mà không thay đổi bất cứ thứ gì khác cho cây!
Một nghiên cứu mới nhằm chuyển đổi cơ chế này sang các loại cây trồng có lợi ích về mặt nông học, bằng cách nghiên cứu tính khả thi của nó ở cà chua bi. Để làm được điều này, các nhóm từ INRAE đã sử dụng một cách tiếp cận khác với cách tiếp cận thông thường. Họ đã không cố gắng vô hiệu hóa gen khiến cây trồng dễ bị nhiễm vi-rút, mà thay vào đó, họ đã sửa đổi nó để bắt chước các đột biến chịu trách nhiệm về tính kháng có trong đậu Hà Lan hoặc ớt.
Để đạt được mục tiêu này, họ đã áp dụng kỹ thuật CRISPR-Cas9 để nhắm mục tiêu vào hai vùng của gen này. Những sửa đổi đồng thời này dẫn đến những thay đổi trong protein do gen này tạo ra. Những thay đổi này giúp cây trồng có sức đề kháng mạnh mẽ đối với một số loại vi-rút thuộc giống potyvirus, bao gồm cả PVY. Giống như các đột biến chọn lọc tự nhiên ở các loài khác, những thay đổi này không làm thay đổi biểu hiện hoặc tích lũy protein do gen tạo ra, cũng như không ảnh hưởng đến chức năng của nó.
Công việc này tạo thành một bằng chứng về khái niệm, đề xuất một cách tiếp cận mới để chỉnh sửa chính xác đột biến, nhằm mục đích tái tạo sức đề kháng tự nhiên ở các loài mẫn cảm và do đó hạn chế việc sử dụng thuốc trừ sâu.
Những phát hiện được công bố trong Tạp chí công nghệ sinh học thực vật.