Cây đu đủ WT (trái) và cây chỉnh sửa gene (phải) sau lây nhiễm virus PRSV trong điều kiện nhà lưới

Chỉnh sửa hệ gen bằng công nghệ CRISPR/Cas được phát triển và ứng dụng thành công trên nhiều đối tượng thực vật, trong đó có cây đu đủ. Tuy nhiên đến nay trên thế giới chưa có công bố nào về chỉnh sửa hệ gen thông qua hệ thống CRISPR/Cas để nâng cao tính kháng bệnh virus đốm vòng trên đu đủ. Nghiên cứu này bước đầu thành công trong tạo cây đu đủ kháng lại bệnh virus đốm vòng thông qua hệ thống CRISPR/Cas.

Từ năm 2018, nhóm nghiên cứu đã phát triển hệ thống chỉnh sửa gene CRISPR/Cas nhằm tạo cây đu đủ đột biến kháng bệnh virus PRSV. Theo đó, các cấu trúc chỉnh sửa hệ gen được thiết kế để tạo ra đột biến định hướng làm mất chức năng gene mã hóa cho một nhân tố quan trọng (eIF4E) trong phức hệ khởi đầu dịch mã ở trong cây đu đủ. Đột biến này ức chế quá trình dịch mã hệ gen virus và ngăn cản sự nhân lên gây hại của virus với cây chủ, từ đó tạo ra tính kháng bệnh ở các dòng cây được chỉnh sửa gen. Điểm mạnh của công nghệ này là tạo ra cây đột biến định hướng và có thể phân ly khỏi gen chuyển.

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng hệ thống cảm ứng tạo rễ tơ hiệu quả trong điều kiện in vivo trên giống đu đủ Lý Nhân của Việt Nam để sử dụng trong đánh giá biểu hiện của gen chuyển cũng như hoạt động của hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas. Bằng các thí nghiệm chuyên sâu, nhóm đã thành công tạo được cây đu đủ đột biến định hướng trên gen eIF4E. Đánh giá bước đầu trong điều kiện buồng sinh trưởng hay nhà lưới cho thấy, các dòng đu đủ chỉnh sửa gene có tính kháng hoàn toàn với bệnh virus đốm vòng. Ngoài ra, các dòng cây đu đủ chỉnh sửa gene không ghi nhận sự khác biệt về hình thái, sinh trưởng phát triển và khả năng tạo quả so với giống gốc. Ở phương pháp chỉnh sửa gene thông qua hệ thống CRISPR/Cas, các đột biến hoàn toàn được định hướng trên các vùng gen quan tâm để tạo tính trạng mong muốn mà không ảnh hưởng (hoặc rất ít) tới các đặc điểm khác.

Một phần công trình nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Plant Cell, Tissue and Organ Culture của Springer Nature năm 2022. Ngoài đu đủ, nhóm đã nghiên cứu chỉnh sửa gen eIF4E trên cây thuốc lá để đánh giá tính kháng virus PVY gây bệnh chết gân mạng lưới. Công trình được xuất bản trên tạp chí Scientific Reports của Nature.