Chỉnh sửa gen nhờ hệ thống CRISPR-Cas9 đối với gen mã hóa starch branching enzyme, SBE2 của hệ gen cây khoai tây, tăng cường hàm lượng tinh bột kháng có lợi cho sức khỏe
Nguồn: Sudha Batta, Sundaresha Siddappa, Neha Sharma, Rajender Singh, Reena Gupta, Dinesh Kumar, Brajesh Singh, Ajay Kumar Thakur. 2025. CRISPR-Cas9 mediated editing of starch branching enzyme, SBE2 gene in potato for enhanced resistant starch for health benefits. Genome Editing; Volume 7 - 2025 – (26 November 2025)
Khoai tây là loài cây trồng sinh sản vô tính rất quan trọng, củ khoai tây rất giàu tinh bột kháng. Giống khoai tây có hàm lượng amylose cao chức nhiều tinh bột kháng cung cấp cho người tiêu dùng những lựa chọn lành mạnh hơn. Tuy nhiên, hàm lượng tinh bột kháng này khá thấp trong hầu hết giống khoai tây đang trồng. Trong nghiên cứu, người ta dùng phương pháp đột biến có chủ đích của gen starch branching enzyme2 (SBE2.1 & SBE2.2 isoforms) xử lý các giống khoai tây đang trồng thương mại, giống Kufri Chipsona-I nhờ chỉnh sửa gen theo hệ thống CRISPR-Cas9 để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao. SBE2 là một trong những enzymes chủ chốt trong phản ứng sinh tổng hợp amylopectin, một hợp phần của tinh bột. Hai gen đồng phân, SBE2.1 & SBE2.2, được xử lý đột biến qua hệ thống CRISPR-Cas9 của công nghệ genome editing. Sau khi chuyển nạp gen gián tiếp nhờ vi khuẩn Agrobacterium-mediated, người ta thu được 50 dòng khoai tây chuyển nạp gen đột biến có chủ đích; chúng được nuôi cấy trên môi trường có thuốc cỏ Basta để sàng lọc, hơn 70% cá thể là phản ứng dương tính với gen bar và gen Cas9. Sáu dòng đột biến, viz. K301, K302, K303, K304, K305, K306, dẫn xuất từ cây sự kiện khác nhau, biểu thị mất đoạn (deletions) và thay đoạn (substitutions) tại các exons đích. Chỉnh sử nhờ CRISPR-Cas9 dòng khoai tây K304 biểu thị cả đột biến “insertion–deletion” (InDel) và đột biến “substitution” của 3 thuộc 4 đích đến thông qua cả hai gen này (SBE2.1 & SBE2.2), do đó, người ta xác định được dòng khoai tây chỉnh sửa gen hiệu quả nhất. Củ khoai tây được thu hoạch của giống đột biến SBE2.1 & SBE2.2 là K304 cho thấy hàm lượng amylose cao nhất (95,91%); hàm lượng tinh bột kháng đạt 8,69 g/100 g. Đánh giá tinh bột bằng X-ray crystallography (XRD) minh chứng một chỉ số thay đổi có tên “crystallinity index” (viết tắt CI%) trong 6 cây sự kiện đột biến so với WT. Hơn nữa, kết quả nghiên cứu 1H-NMR cho thấy một suy giảm đáng kể của sự vương dài nhánh amylopectin, do đó, mức độ phân nhánh thấp trong khoảng 1,15%–3,66% của dòng đột biến, tương đối giống wild type (5,46%). Kết quả chứng minh sự hữu hiệu của đột biến bằng CRISPR-Cas9 đối với gen quy định tính trạng tinh bột để phát triển dòng khoai tây có hàm lượng amylose cao, với tinh bột kháng cao phục vụ sức khỏe cộng đồng người tiêu dùng khoai tây.
Xem https://www.frontiersin.org/journals/genome-editing/articles/10.3389/fgeed.2025.1686412/full
