Trong điều kiện nhiệt đới ẩm ở nước ta, sâu hại và cỏ dại thường phát sinh với số lượng lớn và gây hại quanh năm. Về sâu hại bông, có các loài phổ biến là sâu xanh, sâu xanh da láng, sâu khoang, sâu hồng và trong đó sâu xanh là loại nguy hại nhất và là đối tượng cần phòng trừ. Về cỏ dại hại bông, ở nước ta có hơn 23 loài, trong đó chủ yếu là cỏ lá rộng, kế đến là cỏ hòa bản và hầu hết chúng đều có tần xuất hiện cao, trên 50%. Hơn nữa, ở nước ta, cây bông chủ yếu được trồng trên đất đồi núi, diện tích nhỏ và không tập trung nên rất khó áp dụng các biện pháp cơ giới phòng trừ cỏ dại. Trong bối cảnh lao động nông nghiệp khan hiếm, giá nhân công cao, vấn dề phòng trừ sâu hại và cỏ dại cũng là nguyên nhân chính làm giảm sức cạnh tranh, hạn chế mở rộng diện tích trồng bông. Do đó, sản xuất bông Việt Nam rất cần các giống bông chuyển gen kháng sâu bệnh và chịu thuốc từ cỏ phù hợp với điều kiện sinh thái. Theo Chương trình phát triển cây trồng bông đến năm 2015 và định hướng đến năm 2020, Việt Nam cần phát triển theo hướng tăng cường đầu tư thâm canh nâng cao năng suất, chất lượng, đảm bảo hiệu quả kinh tế, nâng cao sức cạnh tranh của cây bông, chỉ tiêu đến 2020 đạt 60 nghìn tấn bông xơ và bảo vệ môi trường sinh thái. Để đạt được mục tiêu này, bên cạnh áp dụng đồng bộ và hiệu quả các giải pháp quy hoạch, đầu tư, tài chính,.... cho nghiên cứu và phát triển cây bông ở Việt Nam thì cần phải tập trung cao độ vào các giải pháp khoa học công nghệ trong đó nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học, đặc biệt là ứng dụng các kỹ thuật chuyển gen để tạo các giống bông chuyển gen kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ là rất cần thiết.
Xuất phát từ tình hình nghiên cứu, sản xuất bông trong và ngoài nước, yêu cầu cấp thiết của sản xuất và chương trình phát triển cây bông ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu do TS. Trịnh Minh Hợp, Tập đoàn Dệt May Việt Nam, Bộ Công Thương đã tiến hành nghiên cứu nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tạo giống bông kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ bằng kỹ thuật chuyển gen” với mục tiêu tạo được 06 vector chuyển gen mang gen Vip3A kháng sâu, EPSPS và Bar chịu thuốc từ cỏ; Xây dựng được 02 phương pháp chuyển gen kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ hiệu quả ở cây bông; Tạo được 17 dòng bông chuyển gen kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ có triển vọng. Từ đó nghiên cứu tạo được dòng/giống bông kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ bằng kỹ thuật chuyển gen.
Trải qua 3 năm nghiên cứu (1/2012 - 12/2015), nhóm nghiên cứu đã đạt được các kết quả như sau:
1. Tạo được 06 vector chuyển gen vào cây bông, bao gồm:
- pCB: Vip3A, pCAMBIA 1300:Vip3A, pCB301: EPSPS, pCAMBIA1300: EPSPS, pCB301: Bar và pCAMBIA 1300: Bar;
- Tạo được vi khuẩn Ecoli chủng DH5α và A.tumefaciens chủng C58/PGV2260 mang từng vector chuyển gen này.
2. Xây dựng và hoàn thiện được hai quy trình (phương pháp) chuyển gen kháng sâu và chịu thuốc từ cỏ hiệu quả ở cây bông, bao gồm:
- Quy trình chuyển gen Vip3A, EPSPS và Bar vào giống bông Coker 310 thông qua A.tumefaciens, với các thông số: nồng độ kháng sinh chọn lọc 75 mg/l kanamycin (pCB và pCB301) - bổ sung suốt quá trình chọn lọc đến hết giai đoạn mô sẹo phân hóa phôi, 10mg/l hygromycin (pCAM) - bổ sung ở giai đoạn chọn lọc, mật độ vi khuẩn OD600= 0,75; thời gian nhiễm vi khuẩn 10 phút; thời gian nhiễm vi khuẩn 10 phút; thời gian đồng nuôi cấy 60 giờ, nhiệt độ đồng nuôi 22 độ C; sử dụng mẫu lá cho chuyển gen có gen chọn lọc hpt và sử dụng mẫu thân cho chuyển gen có gen chọn lọc nptII. Từ quy trình trên, nhóm nghiên cứu đã áp dụng:
+ Chuyển gen Vip3A thiết kế trong pCB: Vip3A thu được 56 cây tái sinh, đạt hiệu quả 0,16%, chọn được 2 dòng CV2 và CV3 kháng cao với sâu xanh, sâu khoang và sâu xanh da láng; Chuyển gen Vip3A thiết kế trong pCAM: Vip3A thu được 37 cây tái sinh, đạt hiệu quả 0,16%; Chọn được 2 dòng V15 và V21 kháng cao với sâu xanh, sâu khoang và sâu xanh da láng; Đồng thời,
+ Chuyển gen EPSPS thiết kế trong pCB301: EPSPS thu được 173 cây tái sinh, đạt hiệu quả 1,5-1,8%, chọn được 18 dòng T1 kháng trung bình và kém với Roudup ở nồng độ 2,88 kg ai./ha; Chuyển gen EPSPS thiết kế trong pCAM: EPSPS thu được 130 cây tái sinh, đạt hiệu quả 1,4-2,6%; chọn được 22 dòng T1 kháng Roudup ở nồng độ 2,88 kg ai./ha, trong đó, 5 dòng nhiều cây, cây sinh trưởng đồng đều, mang 1 bản sao, có hoạt động phiên mã của gen chuyển và có mức độ kháng tốt nhất là E7, E8, E19, E27 và E37.
- Chuyển gen Bar thiết kế trong pCB301: Bar thu được 191 cây tái sinh đạt hiệu quả 1,7-2,1%; chọn được 18 dòng T1 kháng trung bình và kém với Basta ở nồng độ 0,6kg ai./ha; Chuyển gen Bar thiết kế trong vector pCAM:Bar thu được 146 cây tái sinh, đạt hiệu quả 1,4-2,8%; chọn được 12 dòng T1 kháng với Basta ở nồng độ 0,6kg ai./ha là B1, B2, B3, B4, B6, B9, B18, B20, B42, B47 và B55; trong đó, 5 dòng B1, B6, B9, B18 và B47 mang 1 bản sao, có hoạt động phiên mã của gen chuyển.
- Quy tình chuyển gen Vip3A, EPSPS và Bar vào giống bông MCU9, với các thông số: thời gian vi tiêm hoàn thành trước 9 giờ (với tháng 3,4 và 11 có nhiệt độ cao), trước 10 giờ (với tháng 1,2 và 12 có nhiệt độ thấp hơn); độ sâu kim tiêm là 7,5mm và lượng dịch plasmid tối đa là 6µl; nồng độ ADN plasmid là 30ng/µl. Từ quy trình này, nhóm nghiên cứu áp dụng:
+ Chuyển gen Vip3A thiết kế trong pCB: Vip3A thu được 22 cây kháng kanamycin, đạt hiệu quả 0,03%; không chọn được cây kháng sâu.
+ Chuyển gen EPSPS thiết kế trong vector pCB30: EPSPS thu được 34 cây kháng kanamycin, đạt hiệu quả 0,006%; chọn lọc được 1 dòng ME2 có 1 bản sao gen, kháng Roudup ở nồng độ 2,88 kg ai/ha.
+ Chuyển gen Bar thiết kế trong pCB301: Bar thu được 40 cây kháng kanamycin, đạt hiệu quả 0,006%; chọn lọc được 1 dòng MB27 kháng Basta ở nồng độ 0,45 kg ai./ha.
3. Tạo được 26 dòng bông chuyển gen đồng thời kháng sâu và kháng thuốc từ cỏ có triển vọng gồm:
- 4 dòng đồng thời mang gen Vip3A kháng sâu và gen EPSPS kháng thuốc từ cỏ gốc glyphosate
- 14 dòng đồng thời mang gen Vip3A kháng sâu và gen Bar kháng thuốc từ cỏ gốc glufosinate
- 4 dòng đồng thời mang CryIAc kháng sâu và gen EPSPS kháng thuốc từ cỏ gốc glyphosate
- 4 dòng đồng thời mang gen CryIAc kháng sâu và gen Bar kháng thuốc từ cỏ gốc glufosinate
Với những kết quả đã đạt được, đề tài đã được Hội đồng KH&CN cấp quốc gia nghiệm thu đạt loại Khá ngày 14/4/2016, và kiến nghị cần tiếp tục đánh giá, chọn lọc và làm thuần các dòng chuyển gen thế hệ T1 (kháng sâu cao), T2 (kháng thuốc trừ cỏ) để chọn dòng thuần chủng hơn về các đặc tính nông sinh học, có tính kháng sâu và chịu thuốc cao, ổn định; tái tạo các dòng đồng thời kháng sâu và chịu thuốc trừ cỏ từ các dòng bố mẹ di truyền ổn định, có ưu thế về đặc tính nông sinh học, hồi giao để thu được dòng thuần 2 đặc tính kháng sâu và thuốc trừ cỏ. Nhóm nghiên cứu cũng mong muốn ứng dụng các dòng chuyển gen kháng sâu và kháng thuốc từ cỏ và dòng đồng thời kháng sâu và kháng thuốc từ cỏ làm vật liệu trong các chương trình lai tạo giống bông trong nước.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 12384-2016) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.