Functional genomics – Hệ gen học chức năng ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Việc hiểu cấu trúc, tổ chức và động lực của bộ gen ở các loài cung cấp kiến thức về cách gene được điều chỉnh bởi chọn lọc tự nhiên và nhân tạo để đáp ứng các hạn chế về môi trường. Đây chính là tiềm năng cho chúng ta điều khiển gene để cải tiến cây trồng.

Một số phương pháp nghiên cứu hệ gen học chức năng hiện nay:

  • Transcriptomics: nghiên cứu biểu hiện của gen ở mức độ RNA
  • Proteomics: nghiên cứu cấu trúc và chức năng của protein trong cơ thể
  • Metabolomics: nghiên cứu quá trình trao đổi chất trong cơ thể
  • Interactomics: nghiên cứu tương tác giữa các phân tử vật chủ và mầm bệnh

Lúa Oryza sativa là cây trồng được giải mã đầu tiên vào năm 2020. Nhờ sự hiểu biết về thông tin hệ gen, đến nay đã có nhiều điều chỉnh di truyền, tạo ra nhiều giống lúa mới, với các tính năng mong đợi như: lúa chứa vitamin A (chuyển gen từ cây cà rốt), giống lúa chống chịu mặn, chịu hạn (gây đột biến gen), giống lúa dẻo thơm…

Cây ngô Zea mays (maize) được nghiên cứu chuyển gen kháng côn trùng đã có khả năng sản sinh protein gây độc cho sâu bệnh hại mà không độc cho người. Từ đó giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học trên cây trồng này.

Đậu đũa Vigna unguiculata subsp. sesquipedalis (cowpea) là một trong những cây họ đậu quan trọng nhất trên thế giới. Đây cũng là một loại cây lương thực chính ở Châu Phi, Châu Mỹ Latinh và Ấn Độ vì hàm lượng protein cao. Nhóm của E. N. Wamalwa đã đánh giá sự đa dạng di truyền ở 19 giống đậu và đã lai tạo để cho giống đậu đũa có năng suất và chất lượng dinh dưỡng cao.

Và còn nhiều ứng dụng khác nữa của hệ gen học chức năng đang được tiến hành rộng rãi ở Việt Nam và thế giới. Ngành Công nghệ Sinh học đang là ngành tiên phong trong việc ứng dụng hệ gen học chức năng vào sản xuất nông nghiệp, giúp tăng năng suất nông nghiệp, giảm tác động có hại đến sức khỏe và môi trường.

Khoa Công nghệ Sinh học trường Đại học Nguyễn Tất Thành đào tạo các môn học thuộc lĩnh vực Bioinformatics – Genomics (Tin Sinh học – Hệ gen) và lĩnh vực Công nghệ Sinh học Thực vât – Nông nghiệp Công nghệ cao. Sinh viên sẽ có cơ hội tiếp cận, thực tập và tạo cơ hội việc làm trong lĩnh vực đầy tiềm năng này. Một số nghiên cứu đã công bố:

Vu Huyen-Trang, Tran N, Nguyen TD, et al (2020). Complete Chloroplast Genome of Paphiopedilum delenatii and Phylogenetic Relationships among Orchidaceae. Plants 9(1):61

Thai Ke Quan, NV Tu, Tran Ngoc Trinh, HV Hieu, Chung Anh Dung, Tran Hoang Dung (2016). Evaluation of genetic diversity of Phu Quoc ridgeback dogs based on mitochondrial DNA Hypervariable-1 region. Tap chi Cong nghe Sinh hoc, 14: 245-253

Tran Hoang Dung, Thai Ke Quan, Nguyen Thanh Cong, Huynh Van Hieu, Chung Anh Dung (2016). Origin of Phu Quoc ridgeback dog by using mitochondrial d-loop sequences. Tap Chi Sinh Hoc 38(2): 269-278

Anh Phu Nam Bui, Vimal Kumar Balasubramanian, Thuan-Anh Nguyen-Huu, Tuan-Loc Le, Hoang Dung Tran (2019). Functional Complementation Studies and Analysis of Downstream Regulatory Gene Expression Networks of Trichome Trimeric Complex. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences, 62(1):54-67

Anh Phu Nam Bui, Vimal Kumar Balasubramanian, Thuan-Anh Nguyen-Huu, Tuan-Loc Le, Hoang Dung Tran (2019). Comparative Functional Studies on Two Diploid Cotton Genomes Reveals Functional Differences of Basic Helix-loop-helix Proteins in Arabidopsis Trichome Initiation. Annual Research & Review in Biology, p.1-12

Trần Hoàng Dũng, Trương Nguyễn Thị Như Mai, Nguyễn Thành Công, Huỳnh Văn Hiếu (2017). Complete mitochondrial genome sequences of rare haplotype E4 from Phu Quoc ridgeback dog. Vietnam Journal of Biotechnology, 15(1):45-54

Hoang-Dung Tran (2009). Sequencing fragments of cryptophyte plastomes from 16S rRNA to rbcL genes and phylogenetic analyses based on the protein-encoding genes located in these fragments. Universität zu Köln

Huyền Trang

Call Now