Việc chuyển gen nhằm tạo ra những giống cây trồng có khả năng kháng virus bằng cách sử dụng chính các yếu tố gây bệnh (pathogen-derived resistance - PDR) có nguồn gốc từ virus đó để chuyển vào cây trồng đang được xem là biện pháp có hiệu quả nhất để kiểm soát bệnh virus hại cây trồng (Satyajit et al., 2014). Biện pháp này đã giúp tạo ra nhiều loài cây trồng có khả năng kháng lại virus (Simón- Mateo and García, 2011).
Trong các kỹ thuật chuyển gen, RNAi được xem là một trong những kỹ thuật đem lại nhiều triển vọng và được ứng dụng trong việc tạo ra các giống cây trồng chuyển gen có khả năng kháng virus. Cho đến nay, đã có nhiều loại cây trồng chuyển gen kháng nhiều loại virus khác nhau được tạo ra bằng kỹ thuật RNAi thông qua việc chuyển gen mã hóa cho các protein (CP, Nib, Pro,…) của chính virus đó như: kháng Potato virus Y (Waterhouse et al., 1998; Smith et al., 2000), Barley yellow dwarf virus – PAV (BYDV-PAV) (Wang et al., 2000), Curcumber mosaic virus (CMV) (Kalantidis et al., 2002), Tobaco mosaic virus (TMV) (Kai et al.,
2005); Curcumber green mottle mosaic virus (CGMMV) (Park et al., 2005), Tobacco streak virus (TSV) (Pradeep et al., 2012), Rice stripe virus (Zhou et al.,
2012), African cassava mosaic virus (ACMV) (Vanitharani et al., 2003; Ruiz-Ferrer & Voinnet, 2007), Cassava brown streak disease (CBSD) (Patil et al., 2011), Tomato yellow leaf curl virus (TYLC) (Fuentes et al., 2006), Rice tungro bacilliform virus (RTBV) (Tyagi et al., 2008), Citrus tristeza virus (CTV) (López et
al. 2010), Potato spindle tuber viroid (PSTVd) (Schwind et al., 2009),… Trong các nghiên cứu này, người ta thường sử dụng cấu trúc RNAi chứa trình tự gen của virus lặp lại đảo chiều để chuyển vào cây. Cấu trúc RNAi này sẽ được biểu hiện thành RNA sợi đôi dạng kẹp tóc (hairpin RNA, hpRNA) trong cây chuyển gen, từ đó kích thích cơ chế RNAi hoạt động khi có sự xâm nhập của virus vào cây.
Hiệu quả làm câm gen đạt được cao nhất khi cấu trúc hpRNA được lặp lại với một trình tự intron (ihpRNA) (Smith et al., 2000; Wesley et al., 2001). Năm 2007, Shinichiro Kamachi và cs đã tạo được một số dòng thuốc lá chuyển gen có khả năng kháng virus CGMMV khi chuyển cấu trúc ihpRNA chứa gen mã hóa cho protein vỏ của virus CGMMV, hiệu quả kháng đối với CGMMV đạt 85,7% ở thế hệ T2. Khi phân tích RNA trong các dòng cây chuyển gen, các nhà khoa học đã xác định sự có mặt của các siRNA (Shinichiro et al., 2007). Cũng năm này, Bonfim và cs đã tạo được một dòng cây đậu chuyển gen kháng Bean golden mosaic virus (BGMV), hiệu quả kháng đạt được 93% (Bonfim et al., 2007). Nói chung, sự có mặt của các siRNA đã kìm hãm sự nhân lên của virus trong các tế bào của cây chuyển gen, từ đó làm chậm sự tích lũy virus, làm chậm hoặc giảm nhẹ các triệu chứng bệnh (Gottula et al., 2009).
Cho đến nay, đã có nhiều loại cây trồng chuyển gen kháng bệnh virus được công nhận và trồng thương mại như: đu đủ chuyển gen kháng bệnh đốm vòng (PRSV) đã được công nhận và trồng ở Mỹ, Trung Quốc, Philippine; Bí đao chuyển gen kháng đồng thời ba loại virus CMV, WMV (Watermelon mosaic virus) và ZYMV (Zucchini yellow mosaic virus) đã được công nhận và trồng ở Mỹ; Ớt và cà chua chuyển gen kháng CMV đã được công nhận và trồng ở Trung Quốc,… Ngoài ra, rất nhiều các loại cây trồng chuyển gen kháng bệnh virus khác đang trong giai đoạn khảo nghiệm để được công nhận là giống cây trồng thương mại như: Sắn
chuyển gen kháng African cassava mosaic virus (Begomovirus); Ngô chuyển gen kháng Maize steak virus (Mastrevirus); khoai tây chuyển gen kháng đồng thời ba loại virus Potato virus X (PVX), Potato virus Y (PVY), Potato leafroll virus (PLV),… (Reddy et al., 2009).
Ở Việt Nam cũng đã có một số nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chuyển gen RNAi để tạo giống cây trồng kháng bệnh virus. Kết quả ban đầu cho thấy đã tạo được các cây thuốc lá chuyển gen kháng virus khảm dưa chuột (CMV), kháng virus khảm thuốc lá (TMV) và kháng đồng thời cả 2 loại virus này (Phạm Thị Vân và cs, 2008; Phạm Thị Vân và cs, 2009); Cây đu đủ chuyển gen đa đoạn CP-Nib-HCpro của PRSV; Cây cam Xã Đoài, cam Sành, quýt đường Canh chuyển gen đa đoạn RdRp-CP-p20-p23 của CTV,… Đây là tiền đề quan trọng giúp mở ra khả năng ứng dụng kỹ thuật chuyển gen RNAi trên các loại cây trồng quan trọng khác tại Việt Nam, trong đó có dưa hấu.