Cây trồng lý tưởng là loại cây ngon và cho năng suất cao, cũng như có khả năng kháng bệnh và sâu bệnh. Nhưng nếu các gen liên quan nằm cách xa nhau trên nhiễm sắc thể, một số đặc điểm tích cực này có thể bị mất đi qua quá trình chọn lọc. Để đảm bảo rằng tất cả các đặc điểm tích cực được truyền lại cùng nhau, các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) đã sử dụng kéo phân tử CRISPR/Cas để đảo ngược và vô hiệu hóa về mặt di truyền 9/10 nhiễm sắc thể Arabidopsis, báo cáo Cổng thông tin Phys.org. Các đặc điểm được mã hóa ở phần này của nhiễm sắc thể trở nên “vô hình” đối với quá trình trao đổi gen và do đó có thể được truyền lại không thay đổi.
Chỉnh sửa, chèn hoặc loại bỏ có mục tiêu gien ở thực vật có thể thực hiện được bằng cách sử dụng kéo phân tử CRISPR/Cas. Phương pháp này có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chống chịu của thực vật đối với sâu bệnh, bệnh tật hoặc ảnh hưởng môi trường Thứ tư.
Giáo sư Holger Puchta, người đang nghiên cứu việc sử dụng kéo cắt gen cho biết: “Trong những năm gần đây, lần đầu tiên, chúng tôi có thể sử dụng CRISPR/Cas không chỉ để chỉnh sửa gen mà còn thay đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể”. 30 năm gắn bó với nhóm của mình tại Viện Thực vật Trung Quốc.
Bây giờ các nhà nghiên cứu đã có thể ngăn chặn trao đổi gen, thường là một phần của quá trình di truyền, nhưng có thể phá vỡ mối quan hệ giữa các tính trạng. Cho đến nay, nếu các tính trạng thực vật được di truyền cùng nhau thì các gen quy định các tính trạng đó phải nằm gần nhau trên cùng một nhiễm sắc thể. Nếu những gen như vậy nằm cách xa nhau hơn, chúng có xu hướng phân tách trong quá trình di truyền, do đó một đặc điểm có lợi có thể bị mất đi qua quá trình chọn lọc.
Trong nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã noi gương tự nhiên. “Sự đảo ngược—một loại gen vô hình—cũng thường xảy ra ở quy mô nhỏ hơn ở thực vật hoang dã và thực vật trồng trọt. Chúng ta đã học hỏi từ thiên nhiên, áp dụng và mở rộng kiến thức về quá trình tự nhiên" Puchta nói.
Phối hợp với Giáo sư Andreas Huben từ Viện Di truyền Thực vật và Nghiên cứu Cây trồng. Leibniz (IPK) Puchta và nhóm của ông đã đảo ngược 9/10 nhiễm sắc thể trong sinh vật mẫu Arabidopsis thaliana. Chỉ ở phần cuối của nhiễm sắc thể các gen mới giữ được trình tự ban đầu. Puchta cho biết: “Với những đoạn này, một nhiễm sắc thể có thể được truyền lại cho thế hệ tiếp theo giống như các nhiễm sắc thể khác mà không bị mất hoàn toàn”.
Để nhân giống cây trồng hiệu quả, điều quan trọng là phải kết hợp càng nhiều đặc điểm thuận lợi càng tốt trên một cây. “Tất nhiên, các nhà nhân giống cây trồng muốn sản phẩm của họ có hương vị thơm ngon, chứa càng nhiều vitamin càng tốt và có khả năng kháng bệnh. Với phương pháp của chúng tôi, chúng tôi có thể làm điều này dễ dàng hơn trong tương lai,” Puchta nói.