Năm 2015, nhóm nghiên cứu đứng đầu là TS. Lê Thị Thu Hiền, Viện Nghiên cứu Hệ gen (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), đã nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu tái sinh in vitro và tạo cây ca cao (Theobroma cacao L.) chuyển gen” nằm trong chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020 với mục tiêu là xây dựng được quy trình tái sinh in vitro và tạo cây ca cao chuyển gen. Đặc biệt là xây dựng được quy trình tái sinh in vitro ở 1 - 2 dòng ca cao đang được canh tác ở Việt Nam và xây dựng được quy trình chuyển gen và tạo được cây ca cao chuyển gen chỉ thị gus/gusplus và gen kháng nấm. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Công nghệ Sinh học và Kỷ yếu Hội nghị sinh học toàn quốc.
Ca cao (Theobroma cacao L.) là một trong những cây kinh tế quan trọng, đem lại lợi nhuận đáng kể cho một số quốc gia trên thế giới. Bột ca cao được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm tại nhiều nước. Cây ca cao phát triển mạnh ở các vùng có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm trong đó có Việt Nam. Hiện nay, cây ca cao đang được quan tâm để phát triển rộng rãi ở nước ta vì cây có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau như triền dốc, đất cát, phù sa, đất nghèo dinh dưỡng. Ngoài ra, ca cao còn là cây chịu bóng mát tốt, nên có thể trồng xen canh với cây ăn trái, cây lâm nghiệp, phủ xanh đất tốt, thích hợp với kinh tế hộ gia đình và đặc biệt, thị trường tiêu thụ sản phẩm ca cao là rất lớn.
Tuy nhiên, tương tự các loài cây trồng khác, phát triển sản xuất ca cao gặp nhiều khó khăn do giống bị thoái hóa, sự cạnh tranh của các loại cây trồng khác, kỹ thuật canh tác chưa hiệu quả, sâu và bệnh hại. Riêng bệnh nấm đã gây sụt giảm khoảng 30% sản lượng ca cao hàng năm trên toàn thế giới. Theo truyền thống, có rất nhiều loại thuốc trừ sâu hóa học đang được sử dụng để phòng trừ bệnh hại với chi phí tốn kém, gây ô nhiễm môi trường và gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người sản xuất và tiêu dùng, cũng như môi trường.
Để cải thiện tình hình, giúp cho cây ca cao phát triển bền vững, nhiều chương trình nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh và các tác nhân gây hại khác đã và đang được thực hiện với sự tham gia của nhiều tổ chức nghiên cứu và thương mại trên thế giới. Bên cạnh công tác chọn tạo giống theo phương pháp truyền thống, phương pháp chọn tạo giống ứng dụng công nghệ sinh học như tạo cây chuyển gen là một trong hướng nghiên cứu triển vọng trong việc tạo các giống ca cao có năng suất cao và chất lượng tốt, có khả năng kháng sâu bệnh, chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường.
Tại Việt Nam, nhiều dòng ca cao được cấp phép sử dụng rộng rãi được nhập nội và tuyển chọn từ Malaysia trong Chương trình do Hiệp hội Ca cao Thế giới (The World Cocoa Foundation) hỗ trợ. Chính phủ và nhiều tổ chức quốc tế rất quan tâm phát triển cây ca cao nhằm đưa Việt Nam vào bản đồ ca cao thế giới, trở thành quốc gia giàu tiềm năng về cung cấp ca cao. Hiện nay chưa có nghiên cứu về tái sinh và chuyển gen vào cây ca cao ở Việt Nam. Bên cạnh những thuận lợi và thành công đã đạt được trong lĩnh vực công nghệ sinh học, những khó khăn có thể gặp phải trong quá trình nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng, trong đó có cây ca cao bằng công nghệ sinh học ở nước ta là không nhỏ.
Từ mục tiêu nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã thu được các kết quả như sau:
Đã khảo sát khả năng hình thành mô sẹo, phôi soma sơ cấp, phôi soma thứ cấp, khả năng tạo chồi, ra rễ và tái sinh cây in vitro của 9 dòng ca cao thương mại và có triển vọng thương mại ở Việt Nam từ nguồn vật liệu ban đầu là nhị lép, cánh hoa ca cao. Trong đó mô sẹo, phôi soma sơ cấp của các dòng ca cao TD1, TD3, TD7, TD8 và TD9 đã được tái sinh thành công từ nhị lép/cánh hoa với tỷ lệ tạo phôi soma sơ cấp dao động từ 2,6-44,0%. Trong đó dòng TD8 có tỷ lệ tạo phôi soma từ nhị lép cao nhất đạt 44,0%. Phôi soma thứ cấp từ 5 dòng ca cao TD1, TD3, TD5, TD7, TD8 đã được tái sinh thành công với tỷ lệ tạo phôi từ trục mầm với lá mầm dao động từ 5,0-48,5%. Cây ca cao dòng TD1, TD3, TD5, TD7, TD8 và TD9 đã được tái sinh hoàn chỉnh và trồng ngoài nhà lưới.
Gen mã hóa chitinase TcChil với các kích thước khác nhau (vùng mang mã có kèm và không kèm vùng 5’ và 3’) đã được phân lập thành công từ hệ gen của cây ca cao và đã được đăng ký trên Ngân hàng gen quốc tế với mã số KF268030 và được sử dụng để tạo các vector biểu hiện thực vật.
Gen GUS/GUSPlus đã được chuyển vào dòng ca cao thương mại TD8 thông qua ca cao mang gen chỉ thị GUSPlus. Hiệu quả chuyển gen ở giai đoạn kiểm tra bằng PCR dao động từ 0-1,4%. Gen mã hóa chitinase TcChil-1/TcChil-U đã được chuyển vào dòng ca cao thương mại TD8. Đã thu được 2 dòng ca cao TD8 chuyển gen mang gen mã hóa chitinase TcChil ở thế hệ T0 TD8/pCB/TcChi1/2 và TD8/pCB/TcChi1/3. Hiệu quả chuyển gen ở giai đoạn kiểm tra bằng lai Southern dao động từ 0-0,5%. Từ kết quả này, nhóm đề tài đã hoàn thiện được quy trình chuyển gen chỉ thị và gen đích vào phôi soma sơ cấp của dòng ca cao thương mại TD8.
Có thể thấy, việc phân lập thành công được gen kháng nấm và tạo được các vector biểu hiện thực vật sẽ làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyển gen thực vật để tạo ra giống cây trồng có những tính trạng mới. Đồng thời đây là khâu đầu tiên mang tính quyết định đột phá cho toàn bộ hướng nghiên cứu công nghệ gen thực vật. Tái sinh in vitro được các dòng ca cao giá trị đang được canh tác ở Việt Nam. Chuyển được gen mong muốn vào cây cao cao. Những kết quả tái sinh in vitro và chuyển gen này thuộc công trình đầu tiên được công bố trên đối tượng cây cao cao ở Việt Nam.
Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học trong nhân giống và chọn tạo giống cây trồng là một xu thế tất yếu trong phát triển kinh tế - xã hội của nước ta, đặc biệt trong quá trình hội nhập và toàn cầu hóa, để có thể đảm bảo cho việc phát triển một nên nông nghiệp bền vững, chúng ta phải làm chủ được các công nghệ gen thực vật, đặc biệt là các công nghệ mới. Do đó, đề tài đã góp phần đưa công nghệ gen vào đời sống, góp phần định hướng nghiên cứu tạo ta hàng hóa sản phẩm có chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường, định hướng vào việc nhân rộng các loại giống có chất lượng, hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thông qua đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường và chăm sóc sức khỏe cộng đồng.
Nguồn: most.gov.vn