Phát minh của Trung Quốc gây sốc ngành thực phẩm: Tạo ra giống cà chua biến đổi gen có mùi của bỏng ngô, không làm ảnh hưởng đến năng suất

Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc và Australia đã tạo ra thành công giống cà chua biến đổi gen có mùi thơm đặc trưng giống bỏng ngô bơ, mở ra hướng đi mới trong việc nâng cao giá trị của các loại nông sản thông qua công nghệ chỉnh sửa gen.

Trong một nhà kính nghiên cứu tại tỉnh Chiết Giang (Trung Quốc), những quả cà chua có hình thức không khác biệt so với các giống thông thường lại tỏa ra mùi thơm ngọt ngào tương tự bỏng ngô bơ mới nổ. Kết quả này không đến từ quá trình lai tạo truyền thống mà là sản phẩm của công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9.

Nghiên cứu do ông Xu Shengchun, Phó Giám đốc Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học thuộc Phòng thí nghiệm Xianghu, làm tác giả chính. Theo nhóm nghiên cứu, ý tưởng phát triển cà chua thơm xuất phát từ thành công của các giống gạo thơm cao cấp. Hợp chất 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) là thành phần tạo nên mùi thơm đặc trưng của các loại gạo nổi tiếng như gạo thơm Ấn Độ và Thái Lan, thường có giá bán cao gấp đôi gạo thông thường.

"Người dân thích gạo thơm và giá bán của nó cao hơn gạo thường", ông Xu Shengchun cho biết trong nghiên cứu.

Ở cây lúa, sự tích lũy của hợp chất 2-AP được kiểm soát bởi gen BADH2. Khi gen này bị bất hoạt, hàm lượng 2-AP tăng lên, tạo ra mùi thơm đặc trưng. Cơ chế tương tự trước đó đã được áp dụng thành công trên lúa, ngô và đậu nành.

Tuy nhiên, cà chua từ trước đến nay chưa từng xuất hiện giống thơm tự nhiên.

Các nhà khoa học đã xác định được hai gen tương đồng với BADH2 trong bộ gen cà chua là SlBADH1 và SlBADH2. Trong đó, SlBADH2 đóng vai trò chủ đạo trong việc kiểm soát sự hình thành mùi thơm, còn SlBADH1 giữ vai trò hỗ trợ.

Sử dụng công nghệ CRISPR/Cas9, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các dòng cà chua đột biến đơn và đột biến kép bằng cách vô hiệu hóa một hoặc cả hai gen này.

Kết quả thử nghiệm cho thấy các cây chỉ bị loại bỏ gen SlBADH2 đã xuất hiện mùi thơm giống bỏng ngô rõ rệt ở cả quả và lá. Đáng chú ý, ở dòng đột biến kép – khi cả SlBADH1 và SlBADH2 đều bị vô hiệu hóa – nồng độ hợp chất tạo hương tăng gấp bốn lần.

Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành sàng lọc 706 mẫu cà chua có nguồn gốc di truyền đa dạng nhưng không phát hiện bất kỳ đột biến tự nhiên nào làm mất chức năng của gen SlBADH2.

Điều này đồng nghĩa với việc trong tự nhiên chưa từng tồn tại giống cà chua có mùi thơm như bỏng ngô, và đặc tính này hoàn toàn được tạo ra thông qua công nghệ chỉnh sửa gen.

Một trong những kết quả đáng chú ý của nghiên cứu là việc bổ sung đặc tính mùi thơm không làm ảnh hưởng đến các đặc tính nông học quan trọng của cây.

Theo nhóm nghiên cứu, các chỉ tiêu như thời gian ra hoa, chiều cao cây, trọng lượng quả, hàm lượng đường hòa tan và axit hữu cơ ở giống cà chua mới đều không có khác biệt đáng kể so với giống đối chứng.

Điều này cho thấy có thể nâng cao hương vị của cà chua mà không phải đánh đổi năng suất hoặc chất lượng sản xuất.

Trung Quốc hiện là quốc gia sản xuất cà chua lớn nhất thế giới. Riêng năm 2023, nước này đã sản xuất hơn 70 triệu tấn cà chua, chiếm hơn một phần ba sản lượng toàn cầu. Tuy nhiên, cùng với quá trình mở rộng quy mô sản xuất, nhiều người tiêu dùng cho rằng hương vị của cà chua thương mại ngày càng giảm sút.

Trong phần kết luận của nghiên cứu, ông Xu Shengchun cho biết nhóm nghiên cứu đang tiếp tục đưa đặc tính hương thơm này vào các giống cà chua thương mại cao cấp.

Theo ông, việc bổ sung mùi thơm mới có thể làm tăng độ phức tạp về hương vị, từ đó cải thiện sự yêu thích của người tiêu dùng và nâng cao giá trị thương mại của sản phẩm, tương tự như những gì đã diễn ra với các giống gạo thơm cao cấp trên thế giới.