Các nhà khoa học đã tạo ra một “công tắc” gen cho thực vật, cho phép họ kiểm soát các đặc điểm cụ thể như quả chín và khả năng chịu hạn. Đột phá này có thể cách mạng hóa ngành nông nghiệp và giúp giải quyết các thách thức toàn cầu.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Colorado đã triển khai thành công một công tắc gen tổng hợp trong các cây trưởng thành hoàn toàn. Sinh học tổng hợp liên quan đến việc thiết kế và xây dựng các đoạn DNA mới để hoạt động như các mạch trong điện tử. Công cụ sáng tạo này cho phép các nhà khoa học kích hoạt hoặc vô hiệu hóa các gen cụ thể trong một cây, giống như một công tắc điều khiển một bóng đèn.
Nghiên cứu, được công bố trên ACS Synthetic Biology, do Giáo sư June Medford từ Khoa Sinh học và Giáo sư Ashok Prasad từ Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học chủ trì. Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc vượt qua sự phức tạp của các loài thực vật đa bào, vốn đặt ra một thách thức đáng kể so với các sinh vật đơn bào.
Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp các thành phần DNA thực vật và thiết kế một hệ thống công tắc gen bằng cách sử dụng mô hình toán học. Cách tiếp cận này cho phép họ thử nghiệm các kết hợp khác nhau trước khi xác định một kết hợp hiệu quả. Sau đó, họ chuyển đổi thực vật bằng các trình tự DNA đã chọn và quan sát kết quả trong 12 ngày.
Giáo sư Medford nhấn mạnh tính chất hợp tác của dự án, kết hợp chuyên môn sinh học với mô hình toán học để xác định các tín hiệu quan trọng. Nghiên cứu chứng minh rằng các mạch này hoạt động trong toàn bộ cây, điều chỉnh các chức năng khác nhau trong suốt vòng đời của nó. Giáo sư Prasad nhấn mạnh tiềm năng để nông dân kiểm soát cây trồng của họ bằng cách kích hoạt các đặc điểm như khả năng chịu hạn.
Công nghệ này mang lại nhiều lợi ích cho xã hội, bao gồm tăng cường an ninh lương thực và phát triển các vật liệu mới. Nó có thể cho phép nông dân thích ứng với khí hậu không thể đoán trước và cải thiện năng suất cây trồng. Khả năng kiểm soát các đặc điểm của cây mở ra những khả năng thú vị cho nông nghiệp và tính bền vững của môi trường.