Các nhà nghiên cứu của Đại học Bang North Carolina đã phát triển một kỹ thuật mới có thể thay đổi sự trao đổi chất của thực vật. Thử nghiệm trên cây thuốc lá, kỹ thuật cho thấy nó có thể làm giảm các hợp chất hóa học có hại, bao gồm một số chất gây ung thư. Phát hiện này có thể được sử dụng để cải thiện lợi ích sức khỏe từ thuốc lá.
De-Yu Xie, giáo sư sinh học thực vật và vi sinh vật tại NC State và là đồng tác giả của bài báo cho biết: “Một số kỹ thuật có thể được sử dụng để giảm thành công các hợp chất hóa học cụ thể, hoặc alkaloid, trong thực vật như thuốc lá, nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số kỹ thuật này có thể làm tăng các hợp chất hóa học có hại khác trong khi giảm hợp chất mục tiêu. Công nghệ của chúng tôi đã làm giảm một số hợp chất có hại – bao gồm nicotine gây nghiện, N-nitrosonornicotine gây ung thư (NNN) và các nitrosamine khác dành riêng cho thuốc lá (TSNA) — đồng thời không gây bất lợi cho cây trồng”.
Kỹ thuật này sử dụng các yếu tố phiên mã và các yếu tố điều hòa làm công cụ phân tử cho các thiết kế điều hòa mới. Các yếu tố điều hòa là các đoạn DNA ngắn, không mã hóa, điều khiển quá trình phiên mã của các gen mã hóa lân cận. Yếu tố phiên mã là các protein giúp bật hoặc tắt một số gen nhất định bằng cách liên kết với các yếu tố điều hòa. Xie đưa ra giả thuyết rằng đây có thể là những công cụ phân tử hữu ích để thiết kế các yếu tố điều hòa mới cho việc tạo ra các đặc điểm thực vật mới. Hai yếu tố phiên mã Arabidopsis đặc biệt, PAP1 và TT8, được biết có chức năng điều kiển quá trình sinh tổng hợp anthocyanin, hoặc các nhóm hợp chất nutraceutical có đặc tính chống oxy hóa. Xie đưa ra giả thuyết thêm rằng những protein này có thể được sử dụng làm công cụ phân tử để giúp kìm hãm một số mức độ hợp chất hóa học có hại, chẳng hạn như nicotine.
“PAP1 quy định sắc tố, vì vậy cây thuốc lá có gen PAP1 biểu hiện quá mức thì chúng có màu đỏ”, Xie nói. “Chúng tôi đã sàng lọc DNA thực vật và phát hiện ra rằng thuốc lá có các yếu tố điều hòa có ái lực với PAP1 và TT8 gần các gen JAZ, giúp ức chế quá trình sinh tổng hợp nicotin. Sau đó, chúng tôi đề xuất rằng các yếu tố này là công cụ thích hợp để kiểm tra. Tổng cộng, chúng tôi tìm thấy 4 gen JAZ được kích hoạt trong cây thuốc lá đỏ với tổ hơp PAP1 và TT8 được thiết kế để biểu hiện quá mức”.
Xie và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra giả thuyết này bằng cách xem xét các cây thuốc lá trong nhà kính và ngoài đồng ruộng và cho thấy mức độ giảm của các hợp chất hóa học có hại và nicotin trong cả hai loại thí nghiệm. Ví dụ, mức NNN đã giảm từ 63-79% ở lá cây thuốc lá có PAP1 và TT8 biểu hiện quá mức. Nhìn chung, bốn TSNA gây ung thư đã giảm đáng kể bằng kỹ thuật này.
Xie tin rằng kỹ thuật này có tiềm năng được sử dụng trên các cây trồng khác để thúc đẩy các đặc điểm có lợi khác và làm cho một số loại thực phẩm trở nên lành mạnh hơn.
Nguồn: Phys.org
