Hàn Quốc: Phát triển giống cà chua chỉnh sửa gen mở ra kỷ nguyên mới cho canh tác thẳng đứng

Giải pháp mới cho thách thức nông nghiệp hiện đại

Biến đổi khí hậu, đô thị hóa nhanh và diện tích đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp đang khiến hệ thống lương thực toàn cầu chịu áp lực lớn. Trong bối cảnh đó, canh tác thẳng đứng (vertical farming) trồng cây trong không gian kín, kiểm soát môi trường bằng công nghệ được xem là hướng đi bền vững cho nông nghiệp đô thị. Tuy nhiên, hầu hết hệ thống hiện nay chỉ phù hợp với rau lá nhỏ do hạn chế về chiều cao và không gian, khiến các cây ăn quả như cà chua khó được trồng hiệu quả.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Kyung Hee (Hàn Quốc) đã đưa ra lời giải: biến đổi gen để tạo ra cây cà chua “lùn” mà vẫn năng suất cao bước tiến có thể cách mạng hóa nông nghiệp thẳng đứng.

Chỉnh sửa gen SlGA20ox – bí quyết tạo nên “cà chua đô thị”

Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Plant Phenomics ngày 14/8/2025, nhóm của Dae-Hyun Jung và Choon-Tak Kwon đã sử dụng công nghệ CRISPR-Cas9 để chỉnh sửa hai gen quan trọng SlGA20ox2 và SlGA20ox4, vốn kiểm soát chiều cao cây cà chua.

Kết quả, các giống mới (slga20ox2, slga20ox4, slga20ox2/4):

- Có chiều cao thấp hơn rõ rệt, các đốt thân ngắn hơn và cụm hoa mọc sát nhau;
- Vẫn duy trì năng suất, kích thước quả, độ ngọt, thời gian ra hoa và chín bình thường;
- Hiệu suất quang hợp, hàm lượng diệp lục và carotenoid không thay đổi.

Điều này đồng nghĩa: cây nhỏ hơn năng suất không giảm hoàn hảo cho canh tác thẳng đứng.

 AI học sâu hỗ trợ chọn giống chính xác

Không chỉ dừng lại ở chỉnh sửa gen, nhóm nghiên cứu còn kết hợp phân tích kiểu hình bằng trí tuệ nhân tạo (AI).
Họ sử dụng mô hình mạng nơ-ron tích chập 3D (3D-CNN) để xử lý dữ liệu huỳnh quang diệp lục của cây. Phương pháp này cho phép nhận diện các biến đổi sinh lý nhỏ mà mắt thường hoặc phép đo truyền thống khó phát hiện.

Kết quả, hệ thống đạt độ chính xác phân loại trên 84%, vượt xa các mô hình khác như SVM, LSTM hay 1D-CNN. Ngoài ra, mô hình còn cho thấy khả năng phân tách rõ các nhóm kiểu gen qua phân tích không gian t-SNE giúp nhận diện nhanh các dòng cây ưu tú mà không cần phá hủy mẫu.

Tương lai của nông nghiệp đô thị bền vững

Nghiên cứu này mở ra một mô hình mới cho chọn giống cây trồng thông minh, kết hợp chỉnh sửa gen và phân tích kiểu hình dựa trên AI.
Các giống cà chua SlGA20ox lùn không chỉ phù hợp cho trang trại thẳng đứng trong đô thị, mà còn giúp:
- Tăng mật độ canh tác trong không gian nhỏ;
- Giảm chi phí sản xuất nhờ cây thấp, dễ chăm sóc và thu hoạch;
- Giữ vững năng suất và chất lượng nông sản.

Không chỉ dừng lại ở cà chua, nhóm nghiên cứu tin rằng khuôn khổ AI này có thể mở rộng sang các loại cây trồng khác, đẩy nhanh tiến trình chọn giống theo dữ liệu, góp phần giải quyết bài toán an ninh lương thực toàn cầu.

Kết luận

Với sự kết hợp giữa công nghệ sinh học (CRISPR) và trí tuệ nhân tạo (AI), các nhà khoa học Hàn Quốc đã tạo ra giống cà chua “tối ưu cho thành phố” thấp bé, hiệu suất cao và thân thiện với hệ thống nông nghiệp hiện đại.
Đây là bước đột phá quan trọng trên hành trình hướng tới nông nghiệp bền vững, thông minh và phù hợp với thế giới đô thị hóa nhanh.

Nguồn: https://www.newswise.com/articles/gene-edited-tomato-breakthroughs-pave-the-way-for-vertical-farming-efficiency