Ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen để thích ứng với biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu đang đặt ra một thách thức to lớn đối với ngành nông nghiệp. Cây trồng sẽ cần phải chịu đựng điều kiện thời tiết khắc nghiệt hơn, bao gồm nắng nóng, hạn hán và lượng mưa quá mức; các mầm bệnh mới cũng sẽ xuất hiện;...

Vì vậy, cần có các giống cây trồng mới có thể chịu được những thách thức phi sinh học và sinh học này. Hơn nữa, những giống mới này cũng sẽ không phụ thuộc vào những yếu tố đầu vào nhiều như trước, chẳng hạn như nước và phân bón, vì những nguồn này sẽ ngày càng trở nên đắt đỏ và khó thu nhận.

Trong suốt hơn 120 năm qua, các nhà chọn tạo giống đã tạo ra những bước tiến đáng trong việc cho ra những giống cây trồng mang tính trạng mới, bao gồm cả các đặc điểm cải thiện về năng suất. Tuy nhiên, tốc độ và quy mô của biến đổi khí hậu sẽ gây khó khăn cho các phương pháp truyền thống trong việc tạo ra các giống cây trồng cần thiết để duy trì an ninh lương thực và cải thiện vấn đề gia tăng CO2.

Hiện nay đang có nhiều công cụ chọn tạo giống mới có thể giúp giải quyết vấn đề này. Trong thập kỷ qua, công nghệ chỉnh sửa gen phát triển mạnh mẽ đã cho phép chúng ta kiểm soát bản thiết kế gen của cây trồng.

Tiến sỹ Daniel Voytas, Giáo sư về Di truyền học, Sinh học và Phát triển Tế bào, Đại học Minnesota (Mỹ) cho rằng chỉnh sửa gen giúp tạo ra những thay đổi chính xác trong hệ gen của cây trồng, đẩy nhanh quá trình sản xuất các giống cây trồng mới, bao gồm cả những giống chịu được áp lực do biến đổi khí hậu gây ra cũng như những giống cây có khả năng thu nạp và lưu trữ CO2 dư thừa trong khí quyển.

Đa dạng nguồn gen là nền tảng của cải tạo giống cây trồng

Từ khi có hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã luôn cải tiến giống cây trồng để tạo ra nguồn thực phẩm dồi dào, tốt cho sức khỏe. Người ta biến đổi các loài bằng cách xác định lặp đi lặp lại các cá thể hoạt động tốt nhất và sau đó nhân giống chúng trong thế hệ tiếp theo.

Ví dụ như ngô ngày nay hầu như không giống với tổ tiên và họ hàng thân cỏ của chúng, cả về cấu trúc và năng suất. Độ dẻo về hình thái và chức năng của thực vật phát sinh từ những thay đổi trong bộ gen của cây do đột biến tự phát, sao chép bộ gen hoặc lai với họ hàng xa. Trái cây và rau quả đang được xắp xếp đa dạng trong những khay hàng bày bán tại các cửa hàng tạp hóa chúng ta đang có ngày nay là kết quả của quá trình chọn lọc của con người dựa trên sự đa dạng di truyền xảy ra một cách tự nhiên. Chọn tạo giống cây trồng hiện đại vẫn chủ yếu dựa vào sự đa dạng di truyền đang có tại các ngân hàng gen hoặc phát sinh tự phát.

Dựa trên những nguyên lý này, nhiều quốc gia đã tính toán đến việc đảm bảo an ninh lương thực bằng ứng dụng chuyển, sửa gen. Theo ghi nhận của CropLife Việt Nam, năm 2022 là một năm có nhiều quốc gia ban hành chính sách "mở cửa" đối với giống cây trồng, nông sản biến đổi gen.

CropLife Việt Nam cũng cho biết, tháng 6/2022, Ủy ban phê duyệt giống cây trồng quốc gia Trung Quốc ban hành 2 tiêu chuẩn nhằm tạo cơ sở cho việc canh tác cây trồng biến đổi gen ở quốc gia này gồm "chứng nhận an toàn" và "công nhận giống". Đây là mảnh ghép pháp lý còn thiếu liên quan đến quy định cho phép canh tác thương mại hoá ngô và đậu tương biến đổi gen tại Trung Quốc.

Bộ Nông nghiệp Trung Quốc thừa nhận, quốc gia này đang phải nhập khẩu một khối lượng rất lớn ngô và đậu tương biến đổi gen để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Nhưng trên thực tế, cây trồng biến đổi gen vẫn bị cấm trồng. 

Trong thời gian gần đây, con người ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra những đặc tính có giá trị cho cây trồng. Kỹ thuật chuyển gen liên quan đến việc bổ sung các gen mới vào bộ gen thực vật mang lại các đặc điểm mong muốn như khả năng kháng côn trùng hoặc chống chịu thuốc trừ cỏ. Những gen này thường bắt nguồn từ các sinh vật có họ hàng xa, chẳng hạn như vi khuẩn và do đó không thể đưa vào bộ gen thực vật bằng cách lai chéo. Thực vật có DNA ngoại lai trong bộ gen của chúng được coi là sinh vật biến đổi gen (GMO).

Cho đến nay, kỹ thuật chuyển gen mới chỉ được triển khai trên một số ít cây trồng có giá trị kinh tế cao. Cây trồng biến đổi gen được quản lý chặt chẽ và việc hoàn thành quy trình đăng ký rất tốn kém. Hơn nữa, những lo ngại của người tiêu dùng đối với sinh vật biến đổi gen đã hạn chế việc sử dụng rộng rãi công nghệ này trên toàn cầu.

Tiến sỹ Daniel Voytas cho biết: Sự ra đời của công nghệ chỉnh sửa gen giờ đây có thể tạo ra các biến thể di truyền với độ chính xác và đặc hiệu cao. Chúng ta không còn phụ thuộc vào biến thể di truyền đã tồn tại trong vốn gen của một loài, phát sinh một cách tự nhiên hoặc được gây ra bởi đột biến hóa học hoặc bức xạ. Hơn nữa, biến thể di truyền được tạo ra thông qua chỉnh sửa gen không nhất thiết phải đưa DNA ngoại lai vào bộ gen của cây trồng, do đó chỉnh sửa gen không tạo ra sinh vật biến đổi gen.