CRISPR-CAS9 VÀ -CPF1 SỬA CHỮA GEN PHÁT TRIỂN KHÍ KHỔNG CỦA CÂY LÚA

Sự du nhập và ứng dụng ngành sinh học hệ thống (systems biology) đã xác định được khá nhiều gen  tham gia vào giai đoạn đầu của phát triển cây trồng. Với kiến thức như vậy, một công cụ thích ứng ra đời nhằm minh chứng rõ hơn chức năng của những gen ứng cử viên. Sự phát triển của hệ thống CRISPR-Cas9/Cpf1 đã và đang cung cấp cho chúng ta một công cụ đầy sức mạnh để sáng tạo ra các đột biến “loss of function” khi nghiên cứu gen mong muốn nào đó. 

Các nhà khoa học của Viện Lúa Quốc Tế (IRRI), hợp tác với các nhà khoa học của Đại học Sheffield, Anh Quốc, Đại học North Carolina, Chapel Hill, Hoa Kỳ và Đại học Quốc Gia Autónoma de Mexico Cuernavaca, Mexico, đã sử dụng công nghệ CRISPR-Cas9 và CRISPR-Cpf1 để thực hiện “knock out” gen phát triển sớm OsEPFL9 (Epidermal Patterning Factor like-9), một gen đồng dạng (ortholog) của cây lúa so sánh với cây Arabidopsis trong điều khiển phát triển của khí khổng.

Những đột biến ấy đã chứng minh công nghệ chỉnh sửa genome mà kết quả di truyền sang thế hệ T2 và những thể đột biến đồng hợp tử đã được thu nhận. Các cây đột biến đồng hợp tử này biểu hiện  800% suy giảm mật độ khí khổng  trên bề mặt lá lúa, mọc xa trục (abaxial leaf). Phân tích cho thấy không có đột biến không chủ đích biểu hiện đáng kể. 

Họ cũng sử dụng CRISPR-LbCpf1 (Lachnospiracae bacterium Cpf1) để xác định gen OsEPFL9 và tìm thấy Cpf1 có khả năng trong công nghệ chỉnh sửa gen. Nó chỉnh sửa và di truyền qua nhiều thế hệ có những kiểu hình đã thay đổi được quan sát bằng mắt thường với CRISPR-Cas9. 

Hiệu quả của CRISPR-Cas9 và Cpf1 rõ ràng là đánh trúng các vị trí trong bộ genome và phát triển ra những thể đồng hợp tử di truyền được sau khi chỉnh sửa gen. Hệ thống này sẽ rất quan trọng trong nghiên cứu chức năng gen.

Tham khảo thêm nghiên cứu trên Plant Cell Reports.