Các gen PAP1 và TT8 bị biểu hiện quá mức khiến cây thuốc lá có màu đỏ, nhưng cũng giúp giảm các hợp chất hóa học gây ung thư. Ảnh nguồn: De-Yu Xie.
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học North Carolina đã phát triển được kỹ thuật mới làm thay đổi quá trình trao đổi chất của thực vật. Kết quả thử nghiệm trên cây thuốc lá cho thấy kỹ thuật này làm giảm số lượng hợp chất hóa học có hại, trong đó có một số chất gây ung thư. Phát hiện của nghiên cứu này có thể được sử dụng để cải thiện tình trạng cây trồng.
De-Yu, giáo sư về thực vật và vi sinh và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Một số kỹ thuật có thể giảm thành công các hợp chất hóa học cụ thể hoặc alkaloid trong thực vật như cây thuốc lá, nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng các kỹ thuật đó làm giảm hợp chất mục tiêu, nhưng lại làm tăng số lượng các hợp chất hóa học có hại khác. Công nghệ của chúng tôi đã giảm bớt một số hợp chất có hại như nicotin gây nghiện, N-nitrosonornicotin gây ung thư (NNN) và các nitrosamin có trong cây thuốc lá (TSNA), nhưng không gây hại cho cây trồng”.
Kỹ thuật mới sử dụng các yếu tố phiên mã và các yếu tố điều hòa như là công cụ phân tử để làm thay đổi quá trình trao đổi chất của thực vật. Các yếu tố điều hòa là những đoạn ADN ngắn, không mã hóa, điều khiển quá trình phiên mã các gen mã hóa lân cận. Các yếu tố phiên mã là những protein giúp kích hoạt hoặc bất hoạt một số gen nhất định bằng cách liên kết với các yếu tố điều hòa.
GS. Xie cho rằng đây có thể là những công cụ phân tử hữu ích để làm thay đổi các đặc điểm mới của thực vật. Đặc biệt, hai yếu tố phiên mã Arabidopsis gồm PAP1 và TT8, được biết đến là điều chỉnh quá trình sinh tổng hợp anthocyanin hoặc các nhóm hợp chất nutraceutical có đặc tính chống oxy hóa. Các protein này có thể được sử dụng làm công cụ phân tử, giúp kìm hãm nồng độ của một số hợp chất hóa học có hại như nicotin.
“PAP1 quy định sắc tố, nên cây thuốc lá với gen PAP1 biểu hiện quá mức có màu đỏ. Chúng tôi đã sàng lọc ADN của thực vật và phát hiện ra rằng cây thuốc lá có các yếu tố điều tiết gồm PAP1 và TT8, nằm gần các gen JAZ, giúp ức chế quá trình sinh tổng hợp nicotin. Sau đó, chúng tôi nhận thấy các yếu tố này là công cụ thích hợp để kiểm tra. Tổng cộng, chúng tôi đã phát hiện thấy bốn gen JAZ được kích hoạt trong cây thuốc lá đỏ với biểu hiện quá mức của PAP1 và TT8”, GS. Xie cho biết:
Các nhà khoa học đã kiểm tra giả thuyết này bằng cách xem xét cây thuốc lá trong nhà kính và ngoài đồng ruộng. Kết quả là nồng độ của các hợp chất hóa học có hại và nicotin đều giảm trong cả hai thí nghiệm. Ví dụ, mức NNN giảm từ 63 đến 79% ở lá cây thuốc lá có PAP1 và TT8 biểu hiện quá mức. Nhìn chung, bốn TSNA gây ung thư đã giảm đáng kể. Kỹ thuật này có tiềm năng được sử dụng trên các cây trồng khác để thúc đẩy sự phát triển của các đặc điểm có lợi khác.
Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Advanced Research.
Theo https://phys.org/news/2021-07-technique-nicotine-compounds-simultaneously-tobacco.html,
