Thứ Sáu, 27/11/2020 Cấu trúc Cổng Đăng nhập
Tin hoạt động SởTin trong tỉnhTin trong nướcTin thế giớiTin tổng hợpSở hữu trí tuệHoạt động KH&CN cơ sởPhổ biến pháp luậtPhòng, chống dịch bệnh COVID-19
TIN TỨC - SỰ KIỆN: Tin trong nước
Cập nhật: Thứ Sáu, ngày 16/10/2020

Ứng dụng CRISPR/Cas chọn tạo giống lúa chống chịu các điều kiện bất lợi
Trong 5 năm trở lại đây, ở Việt Nam đã xuất hiện một vài nhóm nghiên cứu ứng dụng công nghệ CRISPR/Cas – công nghệ vừa đem lại giải Nobel cho hai nhà nữ khoa học Pháp và Mỹ - để thử nghiệm chỉnh sửa gen của cây trồng.
TS Tô Mai Hương (bìa trái) trao đổi với các cộng sự trong nhóm nghiên cứu Công nghệ Sinh học Thực vật. Ảnh: Trần Hồng Khánh

Một trong số đó là nhóm của TS. Tô Thị Mai Hương ở Trường ĐH Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) với mục đích giúp cây lúa điều hòa sự cân bằng năng lượng trong quá trình phát triển và tự vệ trước những điều kiện bất lợi của môi trường.

Việt Nam là một trong những nước chịu tác động mạnh bởi các kịch bản biến đổi khi hậu. Cây lúa - loại cây có giá trị kinh tế và an ninh lương thực hàng đầu của nước ta - cũng ngày càng phải chống chịu với nhiều điều kiện bất lợi về môi trường - hay còn gọi là stress - như hạn hán, lũ lụt, ngập mặn, nắng nóng, côn trùng, dịch bệnh...

Khi tổn hao quá nhiều năng lượng vào quá trình chống chịu các điều kiện bất lợi, cây lúa sẽ phát triển kém đi; ngược lại, khi năng lượng tập trung cho quá trình phát triển, cây lúa dễ bị mẫn cảm hơn với các tác nhân stress từ môi trường - TS. Tô Thị Mai Hương, trưởng nhóm Công nghệ Sinh học Thực vật, Khoa Khoa học Sự sống, USTH, cho biết. “Chính vì thế, chúng tôi muốn tìm ra những gen chủ chốt có khả năng giúp cây lúa cân bằng năng lượng giữa quá trình sinh trưởng và phòng thủ, cho năng suất bền vững về lâu dài.”

Nhóm nghiên cứu của TS Hương tiếp cận mục tiêu nghiên cứu bằng phương pháp phân tích di truyền liên kết toàn bộ hệ gen GWAS (Genome - Wide Association Study) - một phương pháp phân tích khá hiện đại. Theo đó, khi muốn tìm hiểu về một tính trạng, người ta sẽ giải trình tự một tập đoàn các cá thể (càng đa dạng càng tốt), rồi đưa ra mô hình phân tích tiên lượng, dự đoán những vùng nào trên bộ gen ảnh hưởng tới tính trạng đó. Phương pháp này ban đầu được áp dụng trên người (từ năm 2007), sau đó được đưa sang áp dụng trên cả thực vật vào khoảng năm 2010.

“Trong hàng trăm, hàng nghìn giống lúa được sưu tập và giải trình tự gen, các nhà nghiên cứu sẽ bỏ qua những vị trí có trình tự giống nhau mà tập trung vào những vị trí có các biến thể khác nhau, hay còn được gọi là SNP, để tìm hiểu xem các biến thể đó qui định các tính trạng như thế nào. Sau đó, các công cụ tin sinh học sẽ giúp xây dựng mô hình phân tích tương quan giữa toàn bộ hệ gen với tính trạng đó, chẳng hạn vùng nào của hệ gen liên kết với tính trạng năng suất, tính trạng mùi thơm hay khả năng chống chịu mặn chẳng hạn” TS Hương giải thích.

Việc sàng lọc các tính trạng số lượng (QTL), các chỉ thị phân tử hay gen ứng viên bằng phương pháp GWAS giúp rút ngắn rất nhiều thời gian so với phương pháp lai truyền thống, tức xây dựng quần thể bố mẹ và lai dần cho đến khi đạt được kết quả mong muốn. “Nhiều khi phải mất 6-10 năm để tạo ra giống mới, rồi còn phải khảo nghiệm xem giống mới thích nghi với những vùng nào. Trong quá trình đó, hoàn toàn có thể xuất hiện những tác nhân stress mà giống mới không kiểm soát được.” Chưa kể, sàng lọc trên cơ sở rà soát toàn bộ hệ gen cũng đem lại cái nhìn tổng thể hơn và đầy đủ hơn về bản chất cơ chế điều khiển các tính trạng, từ đó giúp kiểm soát tận gốc các tính trạng quan tâm.

 

Các cây lúa trong thí nghiệm giả lập stress thiếu dinh dưỡng. Ảnh: Trần Hồng Khánh
Các cây lúa trong thí nghiệm giả lập stress thiếu dinh dưỡng. Ảnh: Trần Hồng Khánh

 

Trong các nghiên cứu của mình, TS Hương cùng các cộng sự tìm hiểu khả năng chống chịu của cây lúa Việt Nam đối với một số điều kiện stress phi sinh học - bao gồm hạn, mặn, thiếu hụt dinh dưỡng … - dựa trên bộ dữ liệu giải trình tự gen của khoảng 200 giống lúa bản địa thuộc các vùng địa lý khác nhau từ Bắc tới Nam và các hệ sinh thái khác nhau (đồi núi, ngập mặn, vùng tưới tiêu tự nhiên, vùng trũng…).

Các nghiên cứu này cũng tập trung vào vai trò của Jasmonic acid – một hormon thực vật tham gia vào mọi khía cạnh của quá trình cây lúa phát triển, trong đó có việc điều hòa các phản ứng đối với các stress sinh học và phi sinh học. “Khi gặp điều kiện bất lợi, cây lúa sản sinh một hormon phòng vệ là Jasmonic acid. Hormon này được vận chuyển trong cây và phát những tín hiệu cảnh báo để cây kích hoạt cơ chế phòng vệ - có thể là sản sinh ra hợp chất thứ cấp để chống chịu hoặc khởi động biểu hiện gen để vượt qua bất lợi đó,” TS Hương giải thích.

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế thí nghiệm dùng các điều kiện bất lợi nhân tạo, quan sát sự biến thiên của chúng, đo đạc và ghi lại tất cả các thông số rồi sử dụng mô hình tính toán để xác định những vùng trên hệ gen đóng vai trò nổi bật trong việc giải mã tín hiệu Jasmonic acid ở cây lúa. Tiếp theo, nhóm đã và đang phát triển một nền tảng chuyên về chỉnh sửa gen, tạo ra đột biến trên cây lúa. Hiện nhóm đang trong giai đoạn phân tích các cây chỉnh sửa gen ở các thế hệ để nghiên cứu đường hướng Jasmonic acid.

“Công nghệ CRISPR/Cas còn gây tranh cãi khi áp dụng trên người, nhưng với ứng dụng trên thực vật, nhất là để nghiên cứu chức năng gen trong phòng thí nghiệm, thì đây là một phương pháp rất mạnh, nhanh hơn phương pháp truyền thống như sử dụng đột biến bằng chiếu xạ, đột biến hóa chất, T-DNA, hay RNA bất hoạt,” TS Mai Hương cho biết. “Khác với biến đổi gen thông thường vẫn để lại các trình tự gen ngoại lai (transgene), chỉnh sửa gen không để lại dấu vết mà tạo ra những đột biến giống như những đột biến tự nhiên xuất hiện sau rất nhiều thế hệ để thích nghi với môi trường.”

Các nghiên cứu của TS Hương và cộng sự được triển khai thuận lợi trong khuôn khổ đề tài khai thác đa dạng sinh học của cây lúa do NAFOSTED tài trợ và có sự kế thừa từ các nghiên cứu hợp tác trước đó giữa USTH với Viện Nghiên cứu phát triển IRD (Pháp), Trường Đại học Montpellier (Pháp), Viện Di truyền Nông nghiệp, và Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI.

Từ hướng nghiên cứu này, nhóm của chị đã công bố 3 bài báo quốc tế, trong đó có 1 bài về phương pháp GWAS trên tạp chí RICE (ISI Q1); 1 chương sách về phương pháp chỉnh sửa gen sinh tổng hợp Jasmonic acid OsAOC bằng công nghệ CRISPR/Cas9 trong ấn phẩm "Các phương pháp nghiên cứu trong Sinh học phân tử" của NXB Springer Nature; 1 nghiên cứu tổng quan về vai trò của Jasmonic Acid trên cây lúa trên tạp chí Plants (Scopus Q1); 2 bài báo trên tạp chí Công nghệ Sinh học của Viện hàn lâm KH&CN Việt Nam và 1 kỷ yếu hội nghị quốc gia. Ngoài ra, nhóm còn 2 bản thảo về nghiên cứu sử dụng GWAS đã được gửi tới 2 tạp chí ISI uy tín và đang trong quá trình chỉnh sửa, sau khi hoàn thành quá trình phản biện kín.

Đề tài do NAFOSTED tài trợ đến hết năm nay là kết thúc nhưng TS Hương cho biết, chị hy vọng được tiếp tục theo đuổi hướng nghiên cứu này vì muốn tìm hiểu sâu hơn về cơ chế điều hòa các gen để cây lúa có khả năng đáp ứng với các stress. “Đây là dạng nghiên cứu cơ bản, để nói là ứng dụng ngay thì khó nhưng nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới vẫn đi con đường này vì nó hiệu quả về lâu dài.”

Những giới hạn về dữ liệu và công cụ

Theo TS Tô Mai Hương, Việt Nam hiện có khoảng từ 6 nghìn đến 10 nghìn giống lúa bản địa, muốn khai thác giá trị của sự đa dạng này thì số giống lúa cần được giải trình tự phải nhiều hơn con số 200 rất nhiều và độ sâu của dữ liệu giải trình tự cũng phải cao hơn. “Phân tích kiểu hình hiện giờ của chúng tôi vẫn theo các phương pháp định lượng thông thường, dựa trên những phần mềm đo đếm đơn giản chứ chưa phải là những thuật toán phân tích ảnh tự động sử dụng phương pháp học máy, những hệ thống giải trình tự hiệu năng cao cũng như những hệ thống phân tích các chất chuyển hóa cực kỳ chính xác. Mình bị giới hạn bởi dữ liệu và công cụ - những nút thắt mà giải quyết được, nghiên cứu sẽ được đẩy lên một tầm khác.”

GWAS hay CRISPR/Cas đều là những tiếp cận mang tính liên ngành, bởi vậy đòi hỏi nhà nghiên cứu phải có nhiều hơn một năng lực chuyên môn. “Việc xây dựng mô hình tiên lượng cần có sự kết hợp của sinh học, tin học và toán học để cùng giải quyết một vấn đề,” TS Hương nói.

Bản thân TS Hương ban đầu theo học ngành công nghệ sinh học nhưng như chị chia sẻ, từ hồi còn là sinh viên ĐH Bách khoa Hà Nội, chị đã thích học về mô hình, vốn sử dụng rất nhiều hiểu biết toán học. Năm 2013, khi về nước và tham gia Phòng thí nghiệm LMI-RICE của GS Pascal Gantet, Trưởng khoa Khoa học sự sống ở USTH, chị nhận thấy rõ xu hướng phát triển mạnh mẽ của tin sinh học, từ đó càng cố gắng không bỏ lỡ cơ hội nào tham gia các khóa học liên quan đến giải trình tự hệ gen, giải trình tự ARN, và phân tích dữ liệu lớn.

“Nếu học để trở thành chuyên gia tin sinh hay người phát triển phần mềm thì rất khó, không phải người trái ngành nào cũng theo được. Nhưng ở đây mình chỉ học để biết cách ứng dụng và biết cần tìm ai để hợp tác thôi,” chị giải thích. “Chẳng hạn, những bài toán về xử lý ảnh của chúng tôi đều được chuyển sang nhóm nghiên cứu về công nghệ thông tin để họ giúp.”

Tin vui, theo chị Hương là, các khóa tập huấn và workshop về mảng tin sinh rất nhiều. “Viện Pasteur, Đơn vị nghiên cứu lâm sàng ĐH Oxford (OUCRU) ở Bệnh viện Bệnh Nhiệt đới Trung ương, và Viện Vệ sinh Dịch tễ thường xuyên tổ chức các khóa ngắn ngày cực kỳ hay do các chuyên gia nước ngoài giảng dạy. Nếu biết cách tận dụng thì nhà nghiên cứu không thiếu cơ hội để update bản thân và biết được các nhóm nghiên cứu khác đang làm gì.”

Với cây lúa, TS Hương mong muốn tìm ra những yếu tố chủ chốt điều hòa quá trình phát triển và phòng thủ. Tương tự như vậy, trong cuộc sống, chị cũng luôn phải tìm cách duy trì sự hài hòa giữa công việc và gia đình - một vấn đề không kém phần thách thức.“Phụ nữ làm nghiên cứu sẽ luôn bị nhắc nhở là ham mê công việc vừa thôi, kẻo bỏ bê gia đình. Nhưng quả là không dễ, vấn đề của mình là khi bị cuốn vào công việc rồi thì rất khó đứng dậy nếu công việc còn đang dang dở,” chị thừa nhận, không giấu được vẻ áy náy.

https://khoahocphattrien.vn/
Tin, bài cùng lĩnh vực
Khoa học và công nghệ là yếu tố then chốt để phát triển công nghiệp vật liệu (26/11/2020)
Khai mạc Hội nghị trực tuyến của Liên đoàn các Tổ chức Kỹ sư ASEAN (CAFEO) lần thứ 38 (26/11/2020)
Làng địa phương: Nơi quy tụ các Startup xuất sắc nhất từ các vùng miền của Techfest Vietnam 2020 (26/11/2020)
Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam chia sẻ 5 “từ khóa” với cộng đồng Start-up (26/11/2020)
Trao Giải thưởng Thành phố Thông minh 2020 (25/11/2020)
Thảo luận với chuyên gia quốc tế về Công nghệ tiên phong (25/11/2020)
TECHFEST Đông Nam Bộ 2020: Phát triển hệ sinh thái khởi nghiệp sáng tạo dựa trên thế mạnh địa phương (25/11/2020)
Các doanh nghiệp ngày càng quan tâm tới chuyển đổi số (25/11/2020)
Truy xuất nguồn gốc nông sản: Doanh nghiệp, người tiêu dùng cùng hưởng lợi (25/11/2020)
Nông nghiệp hữu cơ- Xu hướng tất yếu nâng cao chất lượng nông sản (25/11/2020)
Trường hợp sử dụng tác phẩm không phải trả tiền bản quyền (25/11/2020)
Phát triển công nghệ mở: Xu hướng không thể đảo ngược (23/11/2020)
Phát triển thị trường khoa học và công nghệ (23/11/2020)
Chuyển đổi số đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế không tiếp xúc (23/11/2020)
Techfest Mekong 2020: Thúc đẩy liên kết khởi nghiệp giữa ĐBSCL và cả nước (23/11/2020)
Tối ưu công nghệ xử lý yếm khí nước thải giàu hữu cơ (23/11/2020)
Phát triển ngành bán dẫn: Công nghệ xưởng cực tiểu (23/11/2020)
Phát triển mô hình quản lý chuỗi giá trị nông sản thực phẩm an toàn trong xây dựng nông thôn mới (23/11/2020)
Công nghệ thủy lợi nội đồng: Góp phần giải quyết việc tưới tiêu trong nông nghiệp ‘xanh’ (23/11/2020)
Chương trình KH&CN nông thôn miền núi: Tìm giải pháp cho vùng trũng công nghệ (19/11/2020)
Triển lãm sản phẩm công nghệ số "Make in Viet Nam" (19/11/2020)
Việt Nam là nước thứ 5 trên thế giới làm chủ thiết bị 5G (19/11/2020)
Sản xuất theo quy trình VietGAP - Minh chứng cho chất lượng, hiệu quả (19/11/2020)
Ứng dụng tiến bộ khoa học - công nghệ: Bức tranh nông thôn, miền núi tỏa sáng (19/11/2020)
Tách chiết axit chlorogenic từ hạt cà phê xanh: Nguồn nguyên liệu tiềm năng (19/11/2020)
Chuyển giao công nghệ hiện đại của thế giới để giải quyết "bài toán" chất lượng tăng trưởng của Việt Nam (19/11/2020)
Ứng dụng vi cơ điện tử và vật liệu tiên tiến xây dựng đô thị thông minh (19/11/2020)
Ông Huỳnh Thành Đạt nhậm chức Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ (18/11/2020)
Ứng dụng VssID - Bảo hiểm xã hội số: Bước tiến mạnh mẽ trong cải cách hành chính (18/11/2020)
Gỗ sinh học phát quang có thể thắp sáng những ngôi nhà (18/11/2020)
Các nhà nghiên cứu Úc phát triển công nghệ laser có khả năng kiểm soát nơi sét đánh (18/11/2020)
Chương trình KH&CN nông thôn miền núi: Chuyển giao hàng nghìn lượt công nghệ mới phù hợp với các địa phương (18/11/2020)
Hoàn thiện thể chế, chính sách là yếu tố hàng đầu để phát triển thị trường khoa học và công nghệ (18/11/2020)
Đăng ký sở hữu trí tuệ của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đạt mức cao nhất từ trước đến nay (18/11/2020)
PGS.TS Huỳnh Thành Đạt giữ chức Bộ trưởng Bộ KH&CN (13/11/2020)
TECHFEST: Sự khởi đầu cần phải có của startup (13/11/2020)
Ra mắt nền tảng công nghệ giúp chẩn đoán ung thư vú dựa trên hình ảnh với độ chính xác 85% (13/11/2020)
Thuốc xịt mũi làm từ kháng thể gà giúp chống virus corona (13/11/2020)
Nghiên cứu phát triển các nguồn gene lúa thích ứng với biến đổi khí hậu (13/11/2020)
Chuyển đổi số: Doanh nghiệp phải giữ vai trò tiên phong (13/11/2020)
100% các bộ có nền tảng tích hợp, chia sẻ dữ liệu cấp bộ (13/11/2020)
Thương mại điện tử- cầu nối giữa doanh nghiệp và người tiêu dùng (13/11/2020)
Vai trò của công nghệ trong truy xuất nguồn gốc hàng hóa (13/11/2020)
Hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001:2015 hỗ trợ doanh nghiệp khởi nghiệp thành công (13/11/2020)
Doanh nghiệp chuyển đổi số để thoát hiểm và bứt tốc trong Covid-19 (13/11/2020)
Đánh giá mức độ ứng dụng CNTT các cơ quan nhà nước: Bộ KH&CN lọt top 7 (13/11/2020)
Hỗ trợ các doanh nghiệp nghiên cứu, ứng dụng và đổi mới sáng tạo: Chính sách và xu hướng (11/11/2020)
Cửa sổ trong suốt hấp thụ nhiệt ban ngày để dùng vào ban đêm (11/11/2020)
Hội thảo và triển lãm quốc tế về an toàn, an ninh mạng Việt 2020 (11/11/2020)
Tạo chảy rối thực trong phòng thí nghiệm (11/11/2020)
Tải ứng dụng Khai báo y tế toàn dân NCOV
Ứng dụng trên IOS
Ứng dụng trên Android
Quyết định số 27/QĐ-SKHCN về việc Về việc ban hành Quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN Quảng Trị

Thông báo số 55/TB-SKHCN về việc Thông báo kết quả phê duyệt danh mục nhiệm vụ KH CN cấp tỉnh (lần 3, năm 2020)

Báo cáo số 136/BC-SKHCN về việc Báo cáo tình hình thực hiện công tác cải cách hành chính và chỉ số PAPI năm 2020 của Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị

Quyết định số 312/QĐ-SKHCN về việc Quyết định về việc thành lập Hội đồng sơ tuyển cuộc thi "Khởi nghiệp đổi mới sáng tạo" tỉnh Quảng Trị năm 2020

Báo cáo số 138/BC-SKHCN về việc Báo cáo tình hình thực hiện Chiến lược phát triển sở hữu trí tuệ đến năm 2030

Báo cáo số 137/BC-SKHCN về việc Báo cáo tình hình xây dựng, áp dụng, duy trì và cải tiến Hệ thống quản lý chất lượng theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN ISO 9001 vào hoạt động của các cơ quan chuyên môn thuộc UBND tỉnh, UBND các huyện, thị, thành phố và UBND các xã, phường, thị trấn năm 2020

Quyết định số 367/QĐ-SKHCN về việc Quyết định Ban hành Kế hoạch Cải cách hành chính năm 2020 của Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị

Quyết định số 319/QĐ-SKHCN về việc Quyết định phê duyệt nhiệm vụ KHCN cấp cơ sở thực hiện năm 2020, đề tài: "Đánh giá thực trạng chất lượng đồ chơi trẻ em phục vụ công tác quản lý nhà nước về chất lượng đồ chơi trẻ em trên địa bàn tỉnh Quảng Trị"

Quyết định số 319/QĐ-SKHCN về việc Quyết định phê duyệt nhiệm vụ KHCN cấp cơ sở thực hiện năm 2020, dự án: "Tiếp nhận quy trình công nghệ sản xuất giống bằng phương pháp giâm hom và quy trình trồng cây tràm gió và tràm năm gân làm nguyên liệu ở các xã vùng cát ven biển huyện Triệu Phong"

Quyết định số 3237/QĐ-UBND về việc Quyết định v/v phê duyệt danh mục nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp tỉnh (lần 3, năm 2020)

Thông báo về việc kết quả xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học phục vụ bảo tồn và phát triển cây Lan Giả Hạc

Thông báo về việc kết quả xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài: Nghiên cứu nhân giống và trồng thử nghiệm cây Vanilla trong nhà lưới theo hướng VietGap tại thôn Quyết Tâm, xã Tân Hợp, huyện Hướng Hóa

Thông báo về việc kết quả xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài: Nghiên cứu nhân giống và trồng thử nghiệm cây Lan Kim Tuyến tại vùng Bắc Hướng Hóa

Thông báo về việc kết quả xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài: Nghiên cứu xây dựng CSDL số về di tích lịch sử cấp Quốc gia đặc biệt Thành cổ Quảng Trị và những điểm lưu niệm sự kiện 81 ngày đêm chiến dịch năm 1972, góp phần hỗ trợ phát triển du lịch Quảng Trị

Thông báo về việc kết quả xét chọn tổ chức, cá nhân chủ trì đề tài: "Nghiên cứu xây dựng giải pháp nâng cao hiệu quả đấu tranh phòng, chống tội phạm sử dụng công nghệ cao trên địa bàn tỉnh Quảng Trị"

Quy chế tiếp công dân của Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Quảng Trị
Nội quy tiếp công dân
Thống kê lượt truy cập
Số người online 147
Hôm nay 699
Hôm qua 3.573
Tất cả 2.739.416

© CỔNG THÔNG TIN ĐIỆN TỬ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUẢNG TRỊ
Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ Quảng Trị
Chịu trách nhiệm: Trần Ngọc Lân, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ
 204 Hùng Vương, Đông Hà; ĐT: 0233.3550 382. Hệ thống chạy tốt nhất trên trình duyệt Cốc cốc.

Thiết kế và xây dựng: Trung tâm Nghiên cứu, Ứng dụng và Thông tin KH&CN
Ghi rõ nguồn Dostquangtri khi sử dụng thông tin từ website này