Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CRISPR/Cas9 trong tạo đột biến gen nhằm giảm tích lũy đường rafinose nâng cao chất lượng hạt cây đậu tương
Mã số đề tài VAST02.04/19-20
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Công nghệ Sinh học
Thuộc Danh mục đề tài Hướng Công nghệ sinh học (VAST02)
Họ và tên PGS.TS. Phạm Bích Ngọc
Thời gian thực hiện 01/01/2019 - 31/12/2020
Tổng kinh phí 600 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

Ứng dụng công nghệ CRISPR/Cas9 tạo cây đột biến giảm hàm lượng đường raffinose trong thành phần của hạt đậu tương.
Cụ thể:
- Xây dựng được quy trình hoàn chỉnh cho việc tạo cây đậu tương đột biến thông qua công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 với hiệu suất tạo đột biến ở thế hệ T0 là 83%.
- Thu nhận được các dòng đậu tương mang đột biến tiềm năng đồng hợp tử ở cả hai gen mục tiêu.

Kết quả chính của đề tài

- Về khoa học:
Đây là nghiên cứu đầu tiên trên thế giới ứng dụng thành công hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để tạo đột biến định hướng trên nhóm gen mã hóa cho Galactinol synthase trên cây đậu tương. Kết quả này là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về đường hướng sinh tổng hợp đường trong cây đậu tương cũng như một số cây trồng khác. Ngoài ra, nghiên cứu góp phần khẳng định vai trò cũng như sự tương tác giữa các gen liên quan tới enzym tham gia vào sinh tổng hợp đường trong hạt. Các kết quả trong nghiên cứu này đã được chúng tôi tổng hợp, gửi đăng trên tạp chí chuyên ngành Frontiers In Plant Sciences và đã được chấp nhận đăng. Ngoài ra, đây là thành công đầu tiên về chỉnh sửa gen trên các giống đậu tương Việt Nam và mở ra tiềm năng ứng dụng trong cải tạo các giống đậu tương trong nước.
- Về ứng dụng:
Hạt đậu tương là nguồn thực phẩm cho con người, thức ăn cho vật nuôi và làm nguyên liệu trong công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên, hàm lượng cao của nhóm đường họ raffinose (RFO) trong hạt đậu tương gây khó tiêu và giảm hiệu suất hấp thụ dinh dưỡng. Do vậy, các nghiên cứu nâng cao chất lượng hạt đậu tương thông qua giảm hàm lượng RFO đang được quan tâm trong những năm gần đây. Các dòng đậu tương đột biến tạo được trong nghiên cứu này có hàm lượng RFO thấp hơn nhiều so với cây đối chứng, đồng thời hàm lượng đường dễ tiêu được tăng cao. Đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương cũng như ứng dụng trong sản xuất nhằm nâng cao chất lượng dinh dưỡng hạt đậu tương, tăng cường hiệu suất sử dụng thức ăn trong chăn nuôi.
Bên cạnh đó, sản xuất đậu tương ở Việt Nam mới chỉ đáp ứng được dưới 10% nhu cầu tiêu thụ trong nước. Nguyên nhân chính là do diện tích trồng trọt còn hạn chế và đặc biệt là chất lượng nguồn giống không đảm bảo, giá cả còn thấp. Việc thành công trong chỉnh sửa gen trên giống đậu tương DT26 sẽ là tiền đề để ứng dụng kỹ thuật di truyền, công nghệ chỉnh sửa gen trong cải tạo và nâng cao năng suất, chất lượng các giống đậu tương hiện có. Việc sử dụng các giống đậu tương có hàm lượng đường khó tiêu thấp sẽ nâng cao sức khỏe người tiêu dùng, cải thiện hiệu quả trong sản xuất và chăn nuôi. Ngoài ra, nâng cao giá trị cây đậu tương sẽ khuyến khích nông dân trồng trọt và mở rộng diện tích với loại cây này.

Sản phẩm cụ thể giao nộp:

- Các bài báo đã công bố:
Trần Thị Hoa, Lý Khánh Linh, Tạ Thị Đông, Bùi Phương Thảo, Trần Thị Trường, Chu Hoàng Hà, Phạm Bích Ngọc, Đỗ Tiến Phát, 2020, “Nghiên cứu khả năng lây nhiễm của một số chủng nấm phân lập từ lá đậu tương bị bệnh phấn trắng”, Hội thảo Quốc gia Bệnh hại thực vật Việt Nam lần thứ 19, trang 127-134.
Huy Le, Nhung Hong Nguyen, Dong Thi Ta, Thao Nhu Le, Thao Phuong Bui, Ngoc Thu Le, Cuong Xuan Nguyen, Hardy Rolletschek, Gary Stacey, Minviluz G Stacey, Ngoc Bich Pham, Phat Tien Do, Ha Hoang Chu, 2020, “CRISPR/Cas9-mediated knockout of galactinol synthase-encoding genes reduces raffinose family oligosaccharide levels in soybean seeds”, Accepted manuscript in Frontiers in Plant Science, section Plant Biotechnology.
- Các sản phẩm cụ thể:
Quy trình tạo cây đậu tương đột biến thông qua công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9

Những đóng góp mới

Đây là nghiên cứu đầu tiên trên thế giới ứng dụng thành công hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để tạo đột biến định hướng trên nhóm gen mã hóa cho Galactinol synthase trên cây đậu tương. Các dòng thuần mang đột biến tiềm năng sẽ được lựa chọn phát triển, đồng thời kết hợp với các đơn vị khác trong đánh giá, khảo nghiệm và phát triển giống, dòng dùng trong sản xuất. Ngoài ra, các sản phẩm trong nghiên cứu này sẽ được sử dụng làm nguyên liệu trong lai tạo giống đậu tương nhằm tổ hợp các tính trạng tốt để đáp ứng yêu cầu sản xuất. Đây là tiền đề để mở rộng nghiên cứu ứng dụng với các tính trạng quan trọng khác trên cây đậu tương.

Ảnh nổi bật đề tài
1647485836782-14. pbn.png