Ở cà chua, một cấu trúc hpRNA với promoter ựặc hiệu ở mô quả ựã ựược sử dụng ựể ức chế gene ựiều hòa sự phát sinh quang hình thái (photomorphogenesis) nội sinh là DET1 (Davuluri và cs, 2005). Cây chuyển gene cho thấy sự giảm rõ rệt
DET1 và hàm lượng carotenoid và flavonoid ựược tăng lên ựáng kể so với dạng cà chua bình thường trong khi các tắnh trạng chất lượng của quả khác vẫn không thay ựổi. Việc làm câm gene ACR2- gene mã hóa arsenic reductase ở Arabidopsis thaliana sử dụng cấu trúc hpRNA có thể làm tăng sự tắch lũy arsenic ở chồi lên gấp 10 ựến 16 lần (500ppm) nhưng lượng arsenic trong rễ lại giảm ựi so với cây bình thường (Dhankher và cs, 2006). Công nghệ này có thể ựược sử dụng cho xử lý sinh học những vùng ựất bị nhiễm kim loại nặng.
Công nghệ RNAi còn ựược sử dụng trong chuyển gen tạo cây cà chua kháng bệnh u sưng (crown gall disease) (Archana, 2003). Những cây này ựược thiết kế chứa các bản sao hai gen quy ựịnh của vi khuẩn ựể gây bệnh. đây là báo cáo ựầu tiên về việc kiểm soát bệnh do vi khuẩn thông qua công nghệ làm câm gen. Các gen ựược thiết kế nhận ra và làm tắt có hiệu quả sự biểu hiện của các gen vi khuẩn tương ứng trong suốt qua trình lây nhiễm, do ựó ngăn chặn ựược quá trình lan rộng của sự lây nhiễm. Sự xâm nhập của vi khuẩn không thể tạo ra các hormone mà chúng cần ựể tạo các nốt sưng. Bệnh u sưng là bệnh gây nhiều khó khăn cho những người trồng cây cảnh như hoa hồng, cây ăn quả và cây lấy hạt.
Công nghệ RNAi cũng ựược giới thiệu trong việc tạo quả không hạt. Elio và cs, 2007 ựã có nghiên cứu về công nghệ này. Sự hình thành các loại trái cây không hạt trong trường hợp không qua quá trình thụ tinh là ựặc ựiểm mong muốn cho một
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 37
số cây trồng quan trọng, bao gồm cả cà chua. Quả không hạt có giá trị lớn ựối với người tiêu dùng, công nghiệp chế biến cà các công ty giống. Elio và cs ựã ựề xuất chiến lược mới ựể có cà chua không hạt bằng cách quy ựịnh sự tổng hợp flavonoid thông qua công nghệ miRNA ngăn chặn gen chalcone synthase (CHS) Ờ gen ựầu tiên trong quá trình sinh tổng hợp flavonoid.
Gen TPK1b của cà chua (the tomato protein kinase1) mã hóa cho enzyme kinase giống như cơ quan thụ cảm ở tế bào chất ựịnh vị ở màng plasma. Tác nhân gây bệnh, vết thương cơ giới và stress oxy hóa cảm ứng biểu hiện TPK1b và quá trình giảm sự biểu hiện của gen TPK1 thông qua công nghệ RNAi làm tăng tắnh nhạy cảm của cà chua với nấm necrotrophic Botrytis và sự xâm nhập bởi ấu trùng trú ngụ trong cây thuốc lá (Manduca sexta) nhưng không qua tác nhân gây bệnh của vi khuẩn Pseudomonas syringea. Cây giống có sự can thiệp RNAi vào gen TPK1b cũng làm suy yếu phản ứng với ethylene (ET). đáng chú ý là tắnh nhạy cảm với nấm Botrytis và côn trùng tương quan với các biểu hiện giảm của gen ức chế proteinase trong phản ứng với nấm Botrytis và acid aminocyclopropane-1- carboxylic Ờ một hợp chất tiền thân tự nhiên của ET. Chức năng của TPK1b ựộc lập với quá trình tổng hợp JA và các gen phản ứng cần thiết trong việc kháng Botrytis. TPK1 là một kinase chức năng với quá trình tự phân giải phốt Ờ pho và hoạt hóa Myelin Basic Protein. Ba phần còn lại trong phân khúc kắch hoạt ựóng vai trò quan trọng trong hoạt ựộng của kinase (Synan và cs, 2008).
Sự kiểm soát quá trình chắn có tầm quan trọng chiến lược ảnh hưởng ựến tuổi thọ của trái cây. Các nhà khoa học ựã nỗ lực làm giảm quá trình chắn nhanh của trái cây ựối với cà chua chuyển gen thông qua sự ngăn chặn gen mã hóa phân hủy protein thành tế bào. Tuy nhiên những nỗ lực này ựạt ựược hiệu quả rất hạn chế. Chất N-glycan cho thấy vai trò quan trọng trong suốt quá trình chắn của quả mặc dù vai trò của từng enzym chưa ựược nghiên cứu cụ thể. Các nhà khoa học ựã xác ựịnh và nhắm vào hai enzyme gây chắn ựặc biệt ựã ựược biến ựổi N-glycoprotein là α- mannosidase (α ỜMan) và β-D-N-acetylhexosaminidase (β-Hex). Họ chỉ ra rằng sự ngăn chặn của chúng kéo dài hơn tuổi thọ trái cây, giảm ựược tỷ lệ bị mềm của quả.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 38
Những phân tắch cho thấy cà chua chuyển gen bền vững hơn từ 2 Ờ 2.5 lần so với cà chua dòng RNAi α ỜMan và β-Hex, tương ứng với việc tuổi thọ quả kéo dài hơn khoảng 30 ngày. Sự biểu hiện quá mức của α ỜMan và β-Hex ựưa ra hậu quả là sự mềm nhanh chóng của cà chua. Sự biểu hiện của α ỜMan và β-Hex ựược cảm ứng bởi hoocmon gây chắn ethylene và ựược ựiều tiết bởi bộ ựiều khiển quá trình chắn là rin
(chất ức chế quá trình chắn). Hơn nữa, những nghiên cứu này chỉ ra sự thoái hóa của thành tế bào và gen liên quan ựến sự chắn của quả ựối với loại quả có sử dụng công nghệ RNAi. Các nghiên cứu chỉ ra những kết quả xử lý chất N-glycan có nằm trong quá trình và gây mềm quả (V. S. Meli và cs, 2009)
Bảng 2-2 Ứng dụng công nghệ RNAi trên cà chua
(Nguồn: http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/34/default.asp)
đặc ựiểm
Gen mục tiêu
Cây chủ Ứng dụng
Lyc Cà chua Tăng cường hàm lượng
lycopene (carotenoid antioxidant)
Tăng cường hàm lượng dinh dưỡng
DET1 Cà chua Tăng chất flavonoid và
b-carotene
LeETR4 Cà chua Tăng cường chắn sớm
của cà chua Tắnh nhạy cảm với Ethylene ACC oxidase gene
Cà chua Kéo dài tuổi thọ quả thông qua quá trình chắn chậm
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦ 39