Các hướng nghiên cứu cà chua biến đổi gen chính hiện nay (P1)

Hiện không có giống cà chua biến đổi gen nào được chấp thuận sản xuất đại trà và đưa sản phẩm ra thị trường. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn không ngừng phát triển cà chua với nhiều đặc tính mới. Dưới đây là các hướng phát triển cà chua biến đổi gen chính hiện nay.

Cà chua biến đổi gen để kéo dài thời gian sử dụng

ca-chua-bien-doi-gen-p1-1

Cà chua là loại thực phẩm biến đổi gen đầu tiên được trồng thương mại ở Mỹ

Cà chua là loại thực phẩm biến đổi gen đầu tiên được trồng thương mại, cấp giấy phép sử dụng cho con người và sử dụng rộng rãi tại Mỹ. Nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu về quá trình chín của cà chua.

Từ năm 1994, các nhà khoa học đã tạo ra giống cà chua biến đổi gen đầu tiên mang tên Flavr Savr. Loại cà chua này được kéo dài thời gian sử dụng bằng cách cấy một gen bất hoạt theo hướng antisense làm cây không thể sản xuất polygalacturonaza – loại enzyme kích hoạt quá trình thối của quả cà chua.

Được biết, các enzyme polygalacturonase trong cà chua vốn có khả năng làm suy yếu pectin (một thành phần của thành tế bào cà chua) làm cho trái cây mềm đi. Khi biến đổi gen thì antisense sẽ cản trở việc sản xuất enzyme polygalacturonase và trì hoãn quá trình chín, thối rữa của quả. Tuy nhiên, Flavr Savr đã thất bại trong thương mại và rút khỏi thị trường vào năm 1997. Theo How Stuff Works, lý do thất bại của giống cà chua biến đổi gen này là vì người tiêu dùng lo ngại chúng có thể gây ung thư. Hiện công nghệ tương tự sử dụng một phiên bản cắt ngắn của gen polygalacturonase đã được sử dụng để tạo ra một hỗn hợp cà chua.

Tiếp đó, DNA Plant Technology, Agritope và Monsanto đã phát triển cà chua chín chậm bằng cách ngăn chặn việc sản xuất ethylene – một loại hormone kích thích quá trình chín của quả. Cả ba loại cà chua được nghiên cứu đều ức chế sản xuất ethylene bằng cách giảm lượng axit 1-aminocyclopropane-1-carboxylic (ACC), tiền chất của etylen.

Cụ thể, cà chua của DNAP được gọi là Endless Summer đã chèn một phiên bản cắt ngắn của gen synthase ACC vào để can thiệp đến synthase ACC nội sinh. Agritope giới thiệu một hydrolase S-S-Adenosylmethionine (SAMase) mã hóa gen có nguồn gốc từ E. coli bacteriophage T3, nhằm làm giảm bớt mức độ S-S-Adenosylmethionine, tiền thân của ACC. Còn cà chua của Monsanto được biến đổi với gen ACC deaminase từ vi khuẩn đất Pseudomonas chlororaphis làm giảm mức ethylene bằng cách phá vỡ ACC. Các thực phẩm GMO này đã được thử nghiệm một thời gian ngắn trên thị trường nhưng sau đó cũng đã phải rút lui.

ca-chua-bien-doi-gen-p1-2

Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu, biến đổi gen để kéo dài thời gian bảo quản tự nhiên của cà chua

Các nhà khoa học ở Ấn Độ thì trì hoãn việc chín cà chua bằng cách ngăn chặn hai gen mã hóa enzyme biến đổi N- glycoprotein, α-mannosidase và β-DN-acetylhexosaminidase. Các loại trái cây được sản xuất ra không bị hư hại rõ rệt sau khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 45 ngày (cùng thời gian này cà chua chưa biến tính đã bị thối).

Hiện 30% trái cây của Ấn Độ đang bị lãng phí trước khi nó đến thị trường do thiếu lạnh và cơ sở hạ tầng đường bộ kém. Do đó, các nhà nghiên cứu hy vọng kỹ thuật di truyền của cà chua có thể giảm lãng phí.

Cà chua biến đổi gen để chống lại môi trường khắc nghiệt

Những áp lực đến từ môi trường như sương giá, hạn hán và tăng độ mặn đều là yếu tố hạn chế sự tăng trưởng của cà chua. Dù có rất nhiều giống cà chua nhưng hiện chưa có giống thương mại nào chịu được hết các áp lực của môi trường. Do đó, phương pháp chuyển gen đã được nghiên cứu với hy vọng đưa ra thị trường giống cà chua GMO có khả năng chống lại môi trường khắc nghiệt.

ca-chua-bien-doi-gen-p1-3

Cà chua cá ra đời để tăng khả năng chịu lạnh của cây cà chua (ảnh minh họa)

Sau nghiên cứu, một loại cà chua biến đổi gen mang tên cà chua cá được phát triển với mục đích tăng khả năng chịu lạnh của cây cà chua. Loại cà chua này có chứa chất chống đông (afa3) từ cá bơn mùa đông. Chúng nhanh chóng trở thành biểu tượng trong những năm đầu của cuộc tranh luận về thực phẩm biến đổi gen. Đặc biệt, chúng liên quan mật thiết đến yếu tố đạo đức bởi sự kết hợp gen từ các loại khác nhau (từ động vật sang thực vật và ngược lại).

Gen chống đông từ cá bơn đã không có tác dụng với thuốc lá chuyển gen. Và dù có tác dụng với cà chua thì giống cà chua cá thu được cũng chưa bao giờ được thương mại hoá. Có thể do cây chuyển gen này không hoạt động tốt trong môi trường sương giá hoặc các đặc tính nông học khác.

Nhiều gen từ các loài khác nhau đã được đưa vào cà chua với hy vọng tăng sức đề kháng của cây với các yếu tố môi trường khác nhau. Một gen từ lúa (Osmyb4) đã được chứng minh là làm tăng khả năng chịu lạnh và hạn hán trong cây Arabidopsis thaliana chuyển gen. Khi đưa vào cà chua, gen này đã tăng khả năng chịu hạn nhưng dường như không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến khả năng chịu lạnh….