Trong thế giới trà, mọi giá trị đều bắt đầu từ búp. Từ những búp non được hái tay để tạo nên trà cao cấp, đến những giống chè được thu hoạch cơ giới nhằm tối ưu năng suất, kích thước và hình thái búp trà luôn là yếu tố then chốt quyết định chất lượng, sản lượng và khả năng chế biến. Dù vậy, trong suốt nhiều thập kỷ, câu hỏi “điều gì thực sự kiểm soát sự phát triển của búp trà?” vẫn chưa có lời giải rõ ràng. Một nghiên cứu mới đây đã mang đến bước ngoặt quan trọng, khi lần đầu tiên xác định được một gen đóng vai trò trung tâm trong việc điều tiết đặc điểm này.
Nghiên cứu khẳng định rằng yếu tố di truyền, chứ không phải yếu tố môi trường, quyết định kích thước nụ trà, điều này mang lại cho người trồng trà những chiến lược cơ bản để tối ưu hóa năng suất và khả năng chống chịu.
Nghiên cứu do Viện Nghiên cứu Trà thuộc Học viện Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc thực hiện, được công bố trên tạp chí Horticulture Research. Nhóm khoa học đã khảo sát tới 280 giống chè khác nhau, đại diện cho sự đa dạng di truyền rộng lớn của cây trà. Thay vì chỉ dựa vào phương pháp đo thủ công truyền thống, nghiên cứu ứng dụng công nghệ phân tích kiểu hình kỹ thuật số, cho phép đánh giá chính xác các đặc điểm của búp trà như chiều dài, chiều rộng, chu vi và diện tích.
Kết quả cho thấy kích thước búp trà phân bố theo quy luật chuẩn trong quần thể tự nhiên, nhưng mức độ biến thiên lại rất lớn. Đáng chú ý, các đặc điểm này có hệ số di truyền cao, dao động từ 60 đến 90%. Điều đó khẳng định rằng yếu tố di truyền, chứ không phải môi trường canh tác, là yếu tố chi phối chính sự phát triển của búp trà. Phát hiện này mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng, bởi nó mở ra khả năng can thiệp có chủ đích thông qua chọn giống và công nghệ di truyền.
Nhóm nghiên cứu tập trung phân tích giai đoạn “một búp hai lá”, thời điểm thu hoạch tiêu chuẩn để sản xuất trà chất lượng cao. Tại giai đoạn này, diện tích búp thể hiện sự khác biệt rõ rệt nhất giữa các giống, với mức chênh lệch gần gấp năm lần giữa búp nhỏ nhất và lớn nhất. Đây chính là manh mối quan trọng để các nhà khoa học lần theo dấu vết di truyền ẩn sau sự khác biệt hình thái này.
Thông qua phân tích biểu hiện gen và so sánh transcriptome giữa các giống có búp lớn và búp nhỏ, nhóm nghiên cứu phát hiện một nhóm yếu tố phiên mã thuộc họ KNOX có liên quan chặt chẽ đến kích thước búp. Trong đó, gen CsKNOX6 nổi lên như một ứng cử viên then chốt. Gen này nằm trên nhiễm sắc thể số 10 của cây chè, mã hóa một protein hoạt động trong nhân tế bào, phù hợp với vai trò điều hòa sự phát triển của cơ quan thực vật.
Các phân tích sâu hơn cho thấy CsKNOX6 có mối tương quan nghịch mạnh với kích thước búp: gen này biểu hiện càng cao thì búp càng nhỏ. Nói cách khác, CsKNOX6 hoạt động như một “phanh sinh học”, kìm hãm sự phát triển của búp trà. Để kiểm chứng chức năng, các nhà khoa học đã đưa gen CsKNOX6 vào cây Arabidopsis thaliana, loài cây mô hình phổ biến trong nghiên cứu di truyền. Kết quả rất rõ ràng: cây chuyển gen có lá và chồi phát triển bất thường, với diện tích giảm chỉ còn khoảng 13–20% so với cây bình thường. Điều này khẳng định CsKNOX6 là một chất điều hòa âm tính mạnh mẽ đối với sự phát triển của cơ quan.
Dù kết quả trên cây mô hình chưa thể thay thế hoàn toàn thử nghiệm trực tiếp trên cây chè, một loài thân gỗ lâu năm có cơ chế điều tiết phức tạp, nhưng phát hiện này vẫn mang giá trị nền tảng. Nó cung cấp bằng chứng khoa học thuyết phục rằng kích thước búp trà có thể được kiểm soát thông qua can thiệp di truyền có định hướng.
Từ góc độ ứng dụng, phát hiện CsKNOX6 mở ra triển vọng lớn cho ngành lai tạo giống chè. Mỗi dòng trà có yêu cầu khác nhau về hình thái búp: trà trắng và trà cao cấp thường ưu tiên búp nhỏ, non và mềm; trong khi trà đen hoặc trà dùng cho chế biến công nghiệp lại cần lá lớn để tối ưu sản lượng. Việc xác định gen kiểm soát trực tiếp đặc điểm này cho phép các nhà chọn giống sử dụng chỉ thị phân tử để rút ngắn thời gian lai tạo, tăng độ chính xác và giảm rủi ro so với phương pháp chọn lọc truyền thống.
Không chỉ dừng lại ở di truyền, nghiên cứu còn cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ định hình kiểu hình kỹ thuật số trong nông nghiệp. Phân tích hình ảnh tự động giúp đánh giá nhanh hàng nghìn mẫu cây với độ chính xác cao, tạo nền tảng cho các chương trình chọn giống quy mô lớn trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực thị trường ngày càng gia tăng.
Quan trọng hơn, phát hiện này cho thấy khoa học đang từng bước đi sâu vào “trái tim sinh học” của cây trà. Khi hiểu rõ cơ chế di truyền kiểm soát búp, nơi hội tụ của chất lượng, năng suất và giá trị kinh tế, ngành chè có thêm công cụ để phát triển theo hướng bền vững, hiệu quả và phù hợp hơn với nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng toàn cầu. Trong hành trình hàng nghìn năm của thức uống cổ xưa này, CsKNOX6 có thể chỉ là một gen, nhưng lại mang theo kỳ vọng về một tương lai được định hình bằng tri thức khoa học.