Chỉnh sửa hệ gen nâng vi chất cho hạt gạo: Bước tiến mới trong chọn tạo giống lúa Việt Nam

Đề tài mã số NĐT/CN/21/24 do TS. Lê Quỳnh Mai làm chủ nhiệm, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên là cơ quan chủ trì, được triển khai nhằm tạo ra những giống lúa có hàm lượng Fe, Zn cao hơn và Cd thấp hơn tối thiểu 10% so với giống gốc – một mục tiêu có ý nghĩa lớn trong bối cảnh gạo vẫn là nguồn lương thực thiết yếu của hơn 100 triệu người dân.

Từ thực tiễn ghi nhận thiếu hụt vi chất dinh dưỡng và nguy cơ nhiễm cadmium trong sản phẩm nông nghiệp, nhóm nghiên cứu lựa chọn hướng tiếp cận tiên tiến bằng công nghệ CRISPR/Cas9. Các cấu trúc chỉnh sửa được thiết kế hướng đích vào những gen kiểm soát vận chuyển kim loại nặng như OsNRAMP2, OsNRAMP5, OsNRAMP7 cùng hệ thống điều hòa biểu hiện OsYSL2. Quy trình chỉnh sửa và tái sinh thực vật được xây dựng thành công, bảo đảm hiệu suất đột biến và tái sinh ổn định trên giống mục tiêu.

Từ nền tảng này, nhóm tạo được bốn dòng lúa chỉnh sửa gen gồm R7-33.47, R5-01.59, R5-04.28 và R5-22.21. Kết quả phân tích độc lập tại Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc cho thấy các dòng lúa đều đạt mức tăng tối thiểu 10% hàm lượng Fe, Zn và giảm tối thiểu 10% hàm lượng Cd, đồng thời vẫn duy trì khả năng sinh trưởng bình thường – yếu tố quan trọng để tiến tới khảo nghiệm sản xuất.

Bên cạnh tạo giống triển vọng, nhóm nghiên cứu hoàn thiện quy trình kỹ thuật chỉnh sửa các gen liên quan đến vi chất, xây dựng báo cáo phân tích Fe, Zn, Cd của nhiều giống lúa phổ biến ở Việt Nam và thiết kế hệ thống plasmid, dữ liệu biểu hiện gen phục vụ nghiên cứu tiếp theo. Đề tài đã công bố 5 bài báo quốc tế, trong đó có bài đăng trên Plant Science – một trong những tạp chí uy tín của lĩnh vực khoa học cây trồng; đồng thời hoàn thành nhiệm vụ đào tạo với 3 thạc sĩ được hướng dẫn và bảo vệ thành công.

Các kết quả nghiên cứu không chỉ có ý nghĩa học thuật mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng rất lớn. Những dòng lúa tăng cường vi chất và giảm cadmium sẽ mang lại lợi ích trực tiếp cho sức khỏe cộng đồng, bởi gạo chiếm tỷ trọng lớn trong khẩu phần ăn của người Việt. Việc giảm hấp thu cadmium giúp hạn chế nguy cơ phơi nhiễm lâu dài – vấn đề được các tổ chức y tế và cơ quan quản lý thực phẩm quốc tế đặc biệt quan tâm.

Ở góc độ kinh tế, các giống lúa giàu vi chất, đảm bảo an toàn và đáp ứng yêu cầu chất lượng cao sẽ góp phần nâng vị thế gạo Việt Nam trên thị trường xuất khẩu. Kết quả này phù hợp với định hướng phát triển nông nghiệp hiện đại, giá trị gia tăng cao và bền vững; đồng thời khuyến khích doanh nghiệp, viện trường đẩy mạnh ứng dụng công nghệ gen trong chọn tạo giống.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự kiến triển khai khảo nghiệm đa địa điểm, đánh giá năng suất – sinh trưởng, thẩm định an toàn sinh học và chuyển giao vật liệu cho các đơn vị chọn tạo giống. Đây là bước quan trọng để các dòng lúa chỉnh sửa gen tiến gần hơn tới thực tiễn sản xuất.

Thành công của đề tài cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ chỉnh sửa hệ gen trong nông nghiệp Việt Nam. Những tiến bộ này không chỉ góp phần nâng cao chất lượng dinh dưỡng của hạt gạo mà còn hướng tới xây dựng ngành lúa gạo an toàn, giá trị cao và dựa trên tri thức – nền tảng cốt lõi của nền nông nghiệp bền vững trong tương lai.