Tình yêu dành cho thực vật của Natalie Kaiser bắt đầu từ khi còn là một đứa trẻ lớn lên xung quanh công việc kinh doanh nhà kính hữu cơ của cha mẹ cô ở ngoại ô New York. Cô đã tốt nghiệp đại học về khoa học thực vật với ước mơ bắt đầu sự nghiệp quản lý trang trại; nhưng sau khi tham gia một vài khóa học về di truyền học, cô đã tìm thấy niềm đam mê thực sự của mình trong việc nhân giống cây trồng.
Natalie, một ứng viên tiến sĩ tại Đại học Bang Michigan (MSU), chuyên nghiên cứu về khoai tây - đặc biệt là xem xét gen nào tạo ra một số loại khoai tây có khả năng chống chịu một cách tự nhiên đối với một loại sâu hại khoai tây có tên là bọ khoai tây Colorado. Đây là một loại dịch hại quá quen thuộc đối với những người làm vườn tại nhà cũng như những người trồng khoai tây thương mại. Bằng cách xác định các gen gây ra một số loại khoai tây có khả năng kháng sâu bệnh này, các nhà lai tạo thực vật sau đó có thể chọn những cây khoai tây có các gen đó và cung cấp cho người trồng khoai tây có thể phát triển tốt, không bị sâu bệnh mà không cần sử dụng ít hơn — hoặc thậm chí không— thuốc diệt côn trùng. Ngoài khả năng chống côn trùng, những người khác trong nhóm di truyền và nhân giống khoai tây MSU đang sử dụng nhân giống cây trồng để cải thiện các đặc tính khác nhau, từ năng suất đến đặc tính dinh dưỡng. Innovature đã nói chuyện với Natalie để tìm hiểu thêm.
Trước hết, về cơ bản, định nghĩa giống cây trồng như thế nào?
Nhân giống cây trồng thực sự là một phần mở rộng của việc thuần hóa cây trồng và việc thuần hóa cây trồng là một trong những dấu mốc quan trọng nhất, cá nhân tôi nghĩ trong nền văn minh nhân loại. Chọn những cây có những đặc điểm có lợi cho việc trồng trọt và tiêu dùng của con người là bản chất của quá trình thuần hóa cây trồng. Và sau đó, nhân giống cây trồng hiện đại chỉ là sử dụng các công cụ của chúng ta, công cụ di truyền hoặc công cụ công nghệ để giúp chúng ta làm điều đó một cách hiệu quả hơn. Về cơ bản, tất cả các loại cây trồng mà chúng ta thích tiêu thụ và chúng ta tìm thấy trong các cửa hàng tạp hóa của chúng ta ngày nay đều là một chức năng của nhân giống cây trồng hiện đại.
Làm thế nào điều này áp dụng cho các loại thực phẩm chúng ta ăn ngày nay?
Trước hết, điều quan trọng cần lưu ý là những cây cuối cùng trở thành thực phẩm của chúng ta trong cửa hàng tạp hóa hoặc trong chợ nông sản, đều đến từ những giống đã được phát hành đã trải qua một quá trình thử nghiệm rộng rãi. Quá trình nhân giống cây trồng thông thường ngày nay mất rất nhiều thời gian. Vì vậy, đã nhiều năm một cây trồng được các nhà tạo giống cây trồng và các nhà di truyền học kiểm tra để đảm bảo rằng quá trình tạo ra các tổ hợp gen mới này không gây ra bất kỳ hậu quả không mong muốn nào. Trong nhân giống cây trồng hiện đại, chúng ta có lợi ích là có nhiều loại cây trồng, dấu hiệu di truyền, để chúng ta có thể sàng lọc cây trồng bằng cách xem xét chúng và thực hiện các thử nghiệm khác nhau để kiểm tra thành phần hóa học của chúng, nhưng cũng bằng cách kiểm tra DNA của chúng và xem chúng ta sắp xếp lại những gì. đã được thực hiện trong quá trình tạo ra các kết hợp mới.
Tương lai của nhân giống cây trồng như thế nào?
Hiện tại là thời điểm rất thú vị để bắt đầu nhân giống cây trồng. Và có hai công cụ chính mà tôi thích thú. Một trong số đó là giải trình tự toàn bộ bộ gen, đó là ở nhiều loại cây trồng, chúng ta có khả năng sử dụng công nghệ khá rẻ và cho phép chúng ta xem xét tất cả các cặp cơ sở DNA trong một cây duy nhất. Thay vì chỉ nhìn vào các vùng nhỏ bé có liên quan đến các đặc điểm quan tâm, chúng ta có thể xem xét toàn bộ bộ gen và bắt đầu hiểu cách các gen tương tác với nhau.
Công nghệ thứ hai mà tôi thích thú là chỉnh sửa bộ gen. Và điều này, cùng với việc giải trình tự toàn bộ bộ gen cho chúng ta khả năng thực hiện kỹ thuật di truyền thực sự chính xác. Điều này cho phép thực hiện những thay đổi rất chi tiết đồng thời giảm thiểu những hậu quả không mong muốn - cho phép chúng tôi cung cấp một sản phẩm cung cấp cho nhiều người một cách hiệu quả hơn.
Sử dụng chỉnh sửa gen cho các ứng dụng tạo giống cây trồng có an toàn không?
Bất cứ khi nào chúng tôi sản xuất một sản phẩm thực phẩm cho xã hội, các nguyên tắc về an toàn thực phẩm được áp dụng. Sử dụng chỉnh sửa bộ gen chỉ là một công cụ khác trong hộp công cụ của các nhà tạo giống cây trồng; nó không thay thế nhân giống cây trồng. Ví dụ, nếu chúng ta đang nói về khoai tây, có thể chúng ta có một loại mà chúng ta biết rằng chúng ta yêu thích, như Yukon Gold, nhưng bạn chỉ ước rằng nó có một vài đặc điểm mong muốn hơn - chẳng hạn như khả năng kháng bệnh tốt hơn. Việc chỉnh sửa bộ gen giúp ích cho chúng tôi là chúng tôi có thể lấy một giống hiện có mà chúng tôi thích và chỉ cần thực hiện một vài chỉnh sửa, nhưng chúng tôi vẫn sẽ áp dụng tất cả các biện pháp nghiêm ngặt về chất lượng và an toàn thực phẩm tạo nên khuôn khổ của nhân giống cây trồng.
Khi bạn quan sát những con ong vo ve xung quanh trong vườn của bạn, bạn đang chứng kiến quá trình thụ phấn chéo đang diễn ra. Những con ong đang lai tạo và kết quả là các hạt giống sẽ phát triển và phát triển tự nhiên. Những gì các nhà tạo giống cây trồng đang làm chỉ là áp dụng một con mắt quan trọng để chọn ra các tổ hợp mới là kết quả của việc thụ phấn chéo có kiểm soát. Các nhà tạo giống cây trồng ở đây để đảm bảo rằng các sản phẩm mới đã được sàng lọc và thử nghiệm và đánh giá trong nhiều năm. Trong khi đó, trong tự nhiên, các tổ hợp gen mới luôn xảy ra. Một trong những chức năng thực sự quan trọng của nhân giống cây trồng là trở thành một quá trình kiểm tra cho công chúng.
