Tuyển chọn giống sắn kháng bệnh khảm lá có năng suất, hàm lượng tinh bột cao

 Tuyển chọn giống sắn kháng bệnh khảm lá có năng suất, hàm lượng tinh bột cao

Phạm Thị Nhạn^1*, Nguyễn Bá Tùng¹, Trương Minh Hoà¹, Nguyễn Thị Thu Hương¹, Võ Văn Tuấn¹, Trần Trọng Phúc², Nguyễn Phương²

DOWNLOAD     

Tóm tắt

Thí nghiệm đánh giá 12 tổ hợp lai sắn (Manihot esculenta Crantz) đã được tiến hành đồng thời trên hai khu vực có điều kiện thổ nhưỡng khác nhau là đất đỏ ở Đồng Nai và đất xám ở Tây Ninh từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2023. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cả 12 tổ hợp sắn đều có tính kháng bệnh khảm lá tốt hơn so với giống đối chứng KM94 và có năng suất, chất lượng tinh bột cao tương đương hoặc vượt so với giống đối chứng HN1. Tại Tây Ninh, tổ hợp lai VF21-0301 cho năng suất củ tươi đạt 38,33 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 27,33% và tổ hợp lai HLF21-0019 năng suất củ tươi đạt 36,33 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 27,66%. Tại Đồng Nai (vùng đất đỏ), tổ hợp lai VF21-0301 có năng suất củ tươi đạt 38,0 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 29,16%; tổ hợp lai HLF21-0019 có năng suất củ tươi đạt 37,3 tấn/ha, hàm lượng tinh bột đạt 29,33%. Hai tổ hợp sắn lai triển vọng này đáp ứng yêu cầu về khả năng kháng bệnh khảm lá, cho năng suất củ, hàm lượng tinh bột cao và có khả năng mở rộng sản xuất ở vùng Đông Nam Bộ.

Quản lý dịch bệnh virus trên cây sắn – Mối liên hệ giữa côn trùng trung gian và nguy cơ dịch bệnh

 Quản lý dịch bệnh virus trên cây sắn – Mối liên hệ giữa côn trùng trung gian và nguy cơ dịch bệnh

Nguyễn Ngọc Hùng theo Đại học Cambridge

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã phát triển các công cụ mới để dự đoán nguy cơ dịch bệnh trên cây sắn và giúp bảo vệ một loại cây trồng có vai trò đảm bảo an ninh lương thực quan trọng ở vùng châu Phi cận Sahara.

Sắn, một loại lương thực chính được trồng rộng rãi khắp vùng châu Phi cận Sahara, đang bị đe dọa nghiêm trọng bởi các bệnh như Bệnh khảm lá sắn (CMD) và Bệnh sọc nâu trên sắn (CBSD).

Bọ phấn trắng là vector (côn trùng trung gian) mang các mầm bệnh virus gây ra những bệnh này. Bọ phấn trắng chích hút nhựa từ cây sắn và truyền virus giữa các cây trên đồng ruộng cũng như các vùng trồng sắn lân cận.

Các bệnh này làm giảm chất lượng và sản lượng thu hoạch, gây mất an ninh lương thực và ảnh hưởng kinh tế đáng kể, với thiệt hại mùa màng ước tính hàng năm vượt quá 1,25 tỷ đô la ở châu Phi cận Sahara.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ nhóm Dịch tễ học và Mô hình hóa của Đại học Cambridge đã phát triển hai công cụ tiên tiến: Gói phần mềm R EpiPvr và ứng dụng web CropMix, được thiết kế để cải thiện sự hiểu biết, dự đoán và quản lý các dịch bệnh trên cây sắn qua các cảnh quan canh tác đa dạng.

Các tác nhân truyền bệnh theo thời gian và không gian

Gói EpiPvr cung cấp một công cụ mới dựa trên mô hình giúp các nhà nghiên cứu hiểu cách bệnh thực vật lây lan thông qua côn trùng. Công cụ này hoạt động bằng cách sử dụng dữ liệu được tổng hợp từ các thí nghiệm về côn trùng được theo dõi khi chích hút cây khỏe mạnh và cây nhiễm bệnh.

Các nhà nghiên cứu có thể tải dữ liệu của họ lên và công cụ sẽ ước tính các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự lây lan của bệnh, chẳng hạn như mức độ dễ dàng mà côn trùng tiếp nhận và truyền bệnh, cũng như thời gian chúng duy trì khả năng lây nhiễm. Nó cũng có thể dự đoán nguy cơ bùng phát cục bộ từ việc du nhập mầm bệnh trên đồng ruộng.

Khi được thử nghiệm trên hai loại virus hại sắn trong một nghiên cứu gần đây do tiến sỹ Ruairi Donnelly, nghiên cứu viên sau tiến sỹ tại Khoa Khoa học Thực vật, Cambridge dẫn đầu, nhóm đã tìm thấy những khác biệt đáng kinh ngạc.

Một loại virus (CBSI) lây lan kém từ côn trùng sang cây nhưng lại nguy hiểm vì tình trạng nhiễm bệnh khó phát hiện. Loại kia (CMB) lây lan dễ dàng và gây ra các triệu chứng rõ ràng, trong khi côn trùng duy trì khả năng lây nhiễm trong thời gian dài.

Kết quả là, CMB có thể gây bùng phát dịch ngay cả khi số lượng côn trùng thấp, trong khi CBSI ít gây rủi ro hơn trừ khi số lượng côn trùng ở mức trung bình hoặc cao.

Các kịch bản quản lý bệnh trên cây sắn để tối ưu hóa năng suất

Các nghiên cứu do tiến sỹ Israël Tankam, cựu thành viên Khoa Khoa học Thực vật, Cambridge và hiện là nghiên cứu viên sau tiến sỹ tại Viện Agro Rennes-Angers ở Pháp dẫn đầu, đã bổ sung cho các nghiên cứu này.

Nhóm đã tạo ra ‘CropMix’, một công cụ hỗ trợ ra quyết định dựa trên nền tảng web, được xây dựng xoay quanh một mô hình giúp tối ưu hóa việc phối trộn giống cây trồng để duy trì năng suất cao khi nguy cơ dịch bệnh cao. Mô hình so sánh các loại sắn khác nhau, hay các ‘kiểu hình thực vật’ (phytotypes), là những giống được biết đến là nhiễm bệnh (mẫn cảm), kháng bệnh hoặc chống chịu bệnh, và các cây ‘bẫy’ (decoy plants) không phải là vật chủ của bệnh.

Bệnh khảm lá sắn (CMD). Nguồn: Nguyễn Ngọc Hùng.

CropMix hướng đến cách bệnh lây lan, mức độ dễ dàng phát hiện triệu chứng bệnh và hiệu quả của việc sử dụng các loại vật liệu sạch hoặc nhiễm bệnh. Dựa vào các yếu tố này, mô hình xác định sự phối trộn giống tốt nhất để quản lý bệnh và bảo vệ mùa màng.

Khi các ước tính từ EpiPvr cho hai loại virus sắn (CMB và CBSI) được thêm vào CropMix, mô hình gợi ý rằng việc trộn giống sắn nhiễm bệnh với các giống kháng CBSI hoạt động hiệu quả khi số lượng bọ phấn trắng ở mức trung bình hoặc thấp. Cách tiếp cận này có thể bảo vệ năng suất đáng kể khỏi các đợt bùng phát CBSI. Việc trồng xen kẽ các cây ‘bẫy’ không phải vật chủ cùng với sắn cũng có thể giúp ích bằng cách thu hút và giảm số lượng bọ phấn trắng chích hút cây sắn (loại bỏ mầm bệnh), miễn là những cây bẫy này có sức hấp dẫn tương đương cây sắn đối với bọ phấn trắng.

Ngược lại, đối với CMB, mô hình nhận thấy rằng không có sự phối trộn giống nào có thể đánh bại việc chỉ trồng sắn chống chịu bệnh hoặc kháng bệnh khi xét đến việc bảo vệ cây trồng khỏi dịch bệnh.

Các chiến lược thực tiễn để quản lý bệnh hại thực vật

Những nghiên cứu này cho thấy các công cụ mô hình hóa có thể định hướng các chiến lược thực tiễn để quản lý bệnh hại thực vật như thế nào.

EpiPvr hiện đang được mở rộng để dự đoán nguy cơ bùng phát CBSI cục bộ trên khắp châu Phi cận Sahara bằng cách kết hợp các ước tính của nó với dữ liệu quần thể bọ phấn trắng. CropMix cũng sẽ được nâng cấp để xử lý các mô hình canh tác thực tế hơn, chuyển từ các hỗn hợp ngẫu nhiên sang các bố trí có cấu trúc không gian.

Khi được kết hợp với nhau, những cải tiến này sẽ cho phép dự báo chính xác hơn về nguy cơ dịch bệnh và các lựa chọn quản lý trong điều kiện khí hậu tương lai. Nhìn chung, bộ công cụ này giúp thiết kế các biện pháp can thiệp có mục tiêu, bền vững, cân bằng giữa hiệu quả và nhu cầu của nông dân, một bước thiết yếu hướng tới bảo vệ cây trồng lâu dài.

Phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao của tính trạng mạch rễ củ và mạch thân cây sắn

 Phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao của tính trạng mạch rễ củ và mạch thân cây sắn thông qua tiến trình điều tiết sự phân hóa của mô mềm mạch gỗ

Nguồn: David Rüscher, Uwe Sonnewald, Wolfgang Zierer. 2025. High-resolution transcriptomics of stem and storage root vascular cambia highlight regulatory processes for xylem parenchyma differentiation in cassava. BMC Genomics; 2025 Dec 9; 26(1):1095. doi: 10.1186/s12864-025-12076-w.

Do hàm lượng carbohydrate rất cao, rễ củ của cây sắn là nguồn rất quan trọng cung cấp thức ăn cho hàng trăm triệu cư dân trên toàn thế giới. Trái với thân gỗ của cây sắn, mạch gỗ của rễ dự trữ chủ yếu sản sinh ra tế bào nhu mô dự trữ rất giàu tinh bột và chỉ có một ít nhân tố dẫn khí còn lại hầu hết không có chất xơ. Dù có những khác biệt rõ ràng như vậy, nhưng cả hai thân và rễ củ đều được hình thành từ một tầng sinh mạch (vascular cambium). Để tìm hiểu sâu sắc hơn sự khác biệt về cơ chế điều hòa trong khi phân bào ở thân và rễ củ, người ta tiến phánh phương pháp cắt lát đông lạnh (cryo-sectioning), nhằm phát sinh ra phổ biểu hiện transcriptome có độ phân giải cao trải rộng trên toàn bộ tầng sinh mạch của cả hai mô (thân và rễ). Người ta quan sát thấy sự hình thành mô mềm dự trữ được gắn kết với sự ức chế hành thách vách tế bào thứ cấp thông qua sự giảm mức độ biểu hiện của những “players” then chốt trong hệ thống điều tiết NAC/MYB, cũng như sự giảm các chu trình có tính chất  cận dưới  (downstream pathways) sản sinh lignin và hemicellulose. Bên cạnh đó, biểu hiện gen MeWOX14, một nhân tố mã hóa yếu tố phiên mã (TF) gắn kết với tín hiệu GA và sự phân hóa chức năng chất xơ trong mạch gỗ, điều này giảm mạnh mẽ ở rễ củ so với mạch gỗ của thân cây sắn. Trái lại, biểu hiện gen MeKNOX1, một regulator nổi tiếng của sinh mô, cũng như tất cả các gen LSH trong cây sắn và nhiều yếu tố phiên mã co liên quan đến ABA đều được gắn kết trong tế bào nhu mô. Kết quả cho thấy sự ức chế của hình thành vách tế bào thứ cấp  và truyền tín hiệu GA, cùng tác động với auxin tích cực và tín hiệu ABA, cũng như phát triển hoạt tính gen MeKNOX1 kết gắn nhau hết sức chặt chẽ trong hình thành mô mềm dự trữ tinh bột ở rễ củ cây sắn.

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41366291/

Mở khóa đa dạng di truyền tập đoàn giống sắn bản địa Colombia phục vụ cho lai tạo giống mới

 Mở khóa đa dạng di truyền tập đoàn giống sắn bản địa Colombia phục vụ cho lai tạo giống mới

Nguồn: Kehan Zhao, Evan Long, Francisco Sanchez, Erwan Monier, Paul Chavarriaga, Grey Monroe. 2026. Unlocking genetic diversity in Colombian cassava landraces for accelerated breeding. New Phytol.; 2026 Jan 19. doi: 10.1111/nph.70918.

 Sắn (Manihot esculenta) là loài cây lương thực chính ở nam bán cầu, cho nên giống sắn mới có thể bị hạn chế về đa dạng di truyền do những nút thắt có tính chất lịch sử. Tác giả tiến hành nghiên cứu tính đa dạng hệ gen của hơn 1.000 mẫu giống sắn, kết hợp với 387 giống bản địa mới giải xong trình tự của Colombia có nguồn gốc xuất xứ từ nhiều vùng khí hậu đa dạng. Người ta gỉa định rằng giống sắn bản địa giữa lại được sự biến đổi chưa được khai thác rất hữu dụng cho cải tiến giốn và tính thích nghi của giống. Chạy trình tự DNA toàn hệ gen được tiến hành để định tính các giống bản địa và các dòng con lai. Người ta đánh giá sự khác biệt di truyền qua địa lý và khí hậu; rồi phân tích sự phân bối của dòng sắn đột biến kiểu “loss-of-function” (LoF) để xác định vị trí đích phục vụ cho chỉnh sửa gen. Giống sắn bản địa đã duy trì được đa dạng duy truyền theo định hướng cao và mới sp với dòng con lai của châu Á và châu Phi. Sự phân hóa chức năng của giống bản địa phản ánh cả nguồn gốc địa lý và nguồn gốc khí hậu. Phân tích đột biến LoF cho thấy sự bỏ đi các gen có hại thông qua cận giao, nhưng các alen LoF đã được giữa lại trong gen làm giàu thêm phản ứng sinh tổng hợp coumarin và sự miễn dịch của cây, như vậy, có sự chọn lọc tự nhiên về phẩm chất sau thu hoạch và tính kháng bệnh. Như loci gắn với tính trạng thích ứng khí hậu đã được khai thác  vì tiềm năng còn lớn. Giống sắn bản địa là nguồn dự trữ cực tốt đối với đa dạng di truyền. Nghiên cứu này đã xây nền một luận điểm là tận dụng sự đa dạng của giống bản địa để cải tiến giống sắn cao sản thông qua công nghệ chỉnh sửa gen và lai giống có chủ đích.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41552874/

Vai trò của những cơ chất biến dưỡng và chu trình biến dưỡng bị thay đổi ảnh hưởng đến cây có củ khi bị khô hạn

 Vai trò của những cơ chất biến dưỡng và chu trình biến dưỡng bị thay đổi ảnh hưởng đến cây có củ khi bị khô hạn

Nguồn: Maltase Mutanda, Fikile N Makhubu, Sandiswa Figlan. 2026. Role of Altered Metabolites and Metabolic Pathways in Major Tuber Crops Under Drought Stress. Plant Environ Interact.; 2026 Feb 13;7(1): e70126. doi: 10.1002/pei3.70126.

 Khô hạn đặt ra thách thức đáng kể cho tăng trưởng và năng suất cây có củ, đặc biệt là sắn (Manihot esculenta Crantz), khoai tây (Solanum tuberosum L.) và khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.). Những loài cây trồng này được trồng rộng khắp trên thế giới cung cấp củ và có vai trò cực trọng cho an ninh lương thực và dinh dưỡng, đặc biệt ở những vùng thiếu nước thuộc khu vực sub-Sahara, châu Phi, châu Á, châu Mỹ La tinh. Nhiều nghiên cứu đã nhấn mạnh đến cơ chất biến dưỡng ví dụ sucrose, proline và arginine góp phần vào tính trạng điều tiết áp suất thẩm thấu, bảo vệ tế bào và duy trì cán cân năng lượng khi bị khô hạn. Tuy nhiên, một tổng hợp toàn diện về phản ứng của cơ chất biến dưỡng khi khô hạn và những chu trình gắn liền với chúng bởi loai cây trồng có củ chủ yếu như vậy vẫn còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu này nhằm xác định và đánh giá phản ứng của cơ chất biến dưỡng cũng như các chu trình bị thay đổi ra làm sao khi bị stress khô hạn đối với sắn, khoai tấy và khoai lang. Phân tích nhiều nghiên cứu từ các bài báo nghiên cứu được trình duyệt khoa học trên Web of Science and Scopus databases đã xác định được 223 cơ chất biến dưỡng có thay đổi đáng kể khi bị khô hạn so với nghiệm thức đối chứng (không hạn) thông qua 30 bài báo khoa học được in từ 2010 đến 2024. Nền tảng của MetaboAnalyst này được sử dụng để lập bản đồ các cơ chất biến dưỡng đối với lộ trình của chúng và định lượng mức  độ phong phú của chu trình diễn ra. Số lượng có càng cao của những cơ chất biến dưỡng thích nghi với khô hạn đã được báo cáo trong cây khoai tây, theo sau đó là khoai lang, phản ánh khả năng lớn hơn của nghiên cứu metabolomics cho loài cây trồng này, trong khi, thông tin cơ chất biến dưỡng rất hạn chế đối với cây sắn là do ít hơn bài báo công bố về phản ứng với khô hạn. Trehalose và proline là cơ chất biến dưỡng có giá trị kinh tế và ảnh hưởng lớn trong cả 3 loài cây có củ nói trên. Chu trình chất biến dưỡng phong phú bao gồm biến dưỡng glyoxylate và dicarboxylate, chu trình citrate, biến dưỡng alanine, aspartate và glutamate, biến dưỡng galactose, tinh bột, sucrose. Những phát hiện trên đây yêu cầu cần phát triển sâu hơn những nghiên cứu metabolomics, đặc biệt trong cây sắn đáp ứng với biến đổi khí hậu ở khu vực sub-Sahara Phi Châu, nhằm làm sáng tỏ các cơ chế điều chỉnh gắn với cơ chất biến dưỡng, biểu hiện gen đích và kiểu hình thích nghi với khô hạn. Do vậy, tích hợp lĩnh vực metabolomics với transcriptomics và proteomics cũng có thể cung cấp được một cách nhìn tổng quan toàn diện hơn về phản ứng của cây có củ với khô hạn, thúc đẩy mọi cố gắng của cải tiến giống nhằm mục tiêu an ninh lương thực.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41694540/

Hình: Giản đồ Venn cho thấy những cơ chất biến dưỡng bị ảnh hưởng đáng kể trong 3 loài cây trồng có củ (khoai lang, khoai mì và khoai tây). Khoai lang biểu hiện 26 cơ chất biến dưỡng đặc thù; khoai mì: không có; và khoai tây: 172

Phân tích ở quy mô “pan-genome” và phổ biểu hiện họ gen HIPP của cây sắn

 Phân tích ở quy mô “pan-genome” và phổ biểu hiện họ gen HIPP của cây sắn

Nguồn: Zhanming Xia, Jiazheng Zhao, Changyi Wang, Shuwen Wu, Yuwei Zang, Dayong Wang, Shousong Zhu, Yi Min. 2026. Pan-Genome Analysis and Expression Profiling of HIPP Gene Family in Cassava. Genes (Basel); 2026 Jan 27; 17(2):136. doi: 10.3390/genes17020136.

Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) được xếp vào loài cây trồng lớn thứ sáu trên thế giới, nó đóng vai trò cây lương thực quan trọng và cây cho năng lượng. Protein HIPPs (heavy-metal-associated isoprenylated plant proteins) là những metallochaperones bao gồm tính chất bảo hòa kim loại (metal homeostasis) và sự thích nghi với stress của thực vật có mạch. Tuy nhiên, nghiên cứu xác định và nghiên cứu chức năng của HIPPs trong cây sắn vẫn chưa được khai thác. Nghiên cứu được thực hiện ở quy mô phân tích “pan-genome-wide” nhằm xác định và định tính MeHIPPs trong 31 mẫu giống sắn. Những phân tích tiếp theo sau đó đã xác định thông số vật lý, hóa học, định vị trong tế bào, cây gia hệ, Ka/Ks, định vị trên nhiễm sắc thể, synteny (gen đồng dạng), kiến trúc gen, và các nguyên tố cis-acting.

Bên cạnh, người ta làm ra phổ biểu hiện MeHIPPs ở các mô khác nhau và ở các subsets của tế bào; tất cả được xử lý dưới điều kiện stress khác nhau; rồi đem phân tích thông qua cơ sở dữ liệu “transcriptome”, qRT-PCR.  Có tất cả 59 MeHIPP pan-genes được phân lập, bao gồm 5 gen cơ bản (core genes), 22 softcore genes, 17 dispensable genes, và 15 private genes, chúng được phân bố không cân xứng trên những nhiễm sắc thể. Trên kết quả phân tích di truyền huyết thống, những gen này được phân thành 5 subgroups chủ lực. Phân tích sự tiến hóa cho thấy sự kiện “segmental duplication” (lặp đoạn) chiếm ưu thế trong khi phát triển họ gen này; hầu hết các thành viên của họ gen có thể chịu sự sàng lọc thuần khiết. Phân tích “cis-element” nhấn mạnh tầm quan trọng của MeHIPPs khi cây thích nghi với stress có tính chất môi trường. Các phổ biểu hiện của những gen MeHIPP khi phản ứng với xâm nhiễm của vi khuẩn Xanthomonas phaseoli pv. manihotis (Xpm) và khi cây bị khô hạn. Những gen MeHIPP khác nhau biểu hiện mức độ phân tử transcript thay đổi ở từng mô khác nhau và các subsets của tế bào. Phân tích  qRT-PCR cho thấy những gen MeHIPP được sàng lọc có thành phần biểu hiện khác nhau khi cây bị nhiễm độc Cd. Nghiên cứu này cung cấp được luận cứ khoa học quan trọng về đặc điểm chức năng của các gen MeHIPP và tương quan đến kết quả tiến hóa, đặt nền tảng lý thuyết cho nghiên cứu chức năng sau này về tính trạng kháng với stress.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41751520/

Đột phá công nghệ sinh học: Tạo ra giống sắn kháng bọ phấn trắng bằng công nghệ RNAi

 Đột phá công nghệ sinh học: Tạo ra giống sắn kháng bọ phấn trắng bằng công nghệ RNAi

Nguyễn Ngọc Hùng theo bioRxiv

Bọ phấn trắng (Bemisia tabaci) là nỗi ám ảnh của người trồng sắn trên toàn thế giới. Chúng không chỉ gây hại trực tiếp bằng cách hút nhựa cây mà còn là trung gian truyền hai căn bệnh virus nguy hiểm nhất: bệnh khảm lá sắn (CMD) và bệnh sọc nâu sắn (CSBD). Những dịch bệnh này gây thiệt hại ước tính hơn 1,25 tỷ USD mỗi năm, đe dọa an ninh lương thực của hàng triệu nông hộ nhỏ lẻ.

Trước đây, các nỗ lực nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc tạo ra giống sắn kháng virus. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới đây đã mở ra hướng đi đầy triển vọng khi tạo ra giống sắn có khả năng tự tiêu diệt bọ phấn trắng bằng công nghệ RNA can thiệp (RNAi).

Nhóm các nhà khoa học quốc tế từ Trung tâm Khoa học Thực vật Donald Danforth (Mỹ), Viện Tài nguyên Thiên nhiên (Anh) và Đại học Hebrew Jerusalem (Israel) đã xác định các gen đóng vai trò sống còn trong cơ thể bọ phấn trắng. Thay vì chỉ nhắm vào một mục tiêu, họ đã phát triển 4 chiến lược tấn công vào các quá trình sinh học cốt lõi của côn trùng:

Gây rối loạn cân bằng nước: Tấn công các gen giúp bọ phấn kiểm soát áp suất thẩm thấu khi hút nhựa cây nhiều đường.

Cắt đứt nguồn năng lượng: Nhắm vào quá trình chuyển hóa đường và vận chuyển năng lượng.

Tiêu diệt vi khuẩn cộng sinh: Bọ phấn trắng cần vi khuẩn trong ruột để tổng hợp các axit amin thiết yếu. Công nghệ này sẽ ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn này.

Vô hiệu hóa khả năng giải độc: Ngăn chặn bọ phấn trắng giải độc các chất phòng vệ tự nhiên của cây sắn.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các cây sắn biến đổi gen (giống NASE 13 phổ biến ở Đông Phi) có khả năng sản xuất ra các đoạn RNA mạch đôi (dsRNA) đặc hiệu. Khi bọ phấn trắng hút nhựa từ lá cây, các đoạn RNA sẽ xâm nhập vào cơ thể chúng và tắt các gen mục tiêu.

Phân tích cây chuyển gen RNAi kháng côn trùng.

Ghi chú:

(A) Cây chuyển gen trong nuôi cấy mô.

(B) Promoter SUC2 điều khiển biểu hiện GUS trong các mô mạch của lá.

(C) Cây chuyển gen RNAi NASE 13 biểu hiện cả dsRNA và siRNA.

(D) Mối tương quan đồng biến có ý nghĩa thống kê giữa mức độ dsRNA và siRNA trong cây chuyển gen RNAi NASE 13 (giá trị delta Ct cao hơn = biểu hiện cao hơn).

(E) Cây chuyển gen RNAi NASE 13 12 tuần tuổi thể hiện kiểu hình bình thường.

(F) Biểu hiện ổn định của dsRNA trong cây chuyển gen RNAi NASE 13 trong hơn hai năm (delta Ct NRI = cây hai năm tuổi; delta Ct TC = cây nuôi cấy mô non).

(G) Mối tương quan đồng biến có ý nghĩa thống kê giữa mức độ biểu hiện của các cấu trúc dsRNA trong hơn hai năm.

Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quả diệt trừ sâu hại rất ấn tượng: Tỷ lệ chết ở bọ trưởng thành: Lên đến 58% chỉ sau 7 ngày hút nhựa từ lá sắn biến đổi gen. Ngăn chặn sự phát triển của ấu trùng: Hiệu quả lên tới 75-90%, khiến ấu trùng không thể phát triển thành con trưởng thành.

Các phân tích sâu hơn xác nhận rằng mức độ biểu hiện của các gen mục tiêu trong cơ thể bọ phấn trắng đã giảm mạnh (lên đến 2,5 lần), chứng tỏ cơ chế RNAi hoạt động đúng như thiết kế.

Các mô hình mô phỏng quần thể cho thấy công nghệ này có thể kiểm soát hiệu quả sự bùng phát của bọ phấn trắng trên đồng ruộng. Đặc biệt, việc nhắm vào giai đoạn ấu trùng được dự báo sẽ mang lại hiệu quả cao hơn so với chỉ nhắm vào con trưởng thành.

Đây là một bước tiến quan trọng hướng tới việc phát triển các giống sắn bền vững, giúp nông dân Châu Phi bảo vệ mùa màng mà không cần phụ thuộc vào thuốc trừ sâu hóa học đắt tiền và độc hại. Công nghệ này hứa hẹn sẽ là một công cụ mạnh mẽ trong chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp, góp phần đảm bảo an ninh lương thực trong khu vực.