Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN (Sở KH&CN) đã xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu và phần mềm quản lý nguồn gien thực vật và vi sinh vật của tỉnh tại địa chỉ gen.gialai.gov.vn. Việc hình thành hệ thống này đánh dấu sự thay đổi căn bản trong cách tiếp cận bảo tồn sinh học, từ mô hình lưu giữ thủ công, phân tán sang quản lý tập trung trên nền tảng số, gắn với công nghệ sinh học tiên tiến.
Hình thành “ngân hàng gien số”
Chị Châu Phan Kim Diệu - cán bộ Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN - cho biết: “Trước đây, chúng tôi chủ yếu bảo quản mẫu vật trong phòng thí nghiệm. Nay mỗi nguồn gien đều có một “hồ sơ sinh học” đầy đủ, từ tên khoa học, vùng phân bố, điều kiện sinh trưởng đến trình tự DNA. Cán bộ bảo tồn gien chúng tôi vì thế cũng chuyển từ người lưu giữ mẫu vật sang người quản trị dữ liệu sinh học”.
Đến nay, Trung tâm đã bảo tồn và lưu giữ vật chất của 12 nguồn gien thuộc nhóm thực vật, vi sinh vật, nấm ăn - nấm dược liệu; giải trình tự DNA cho 7 nguồn gien; đồng thời cập nhật dữ liệu trình tự gien của 11 đối tượng lên hệ thống. Nhiều nguồn gien có giá trị kinh tế và ứng dụng cao như: Lan kim tuyến, lan thạch hộc, dừa nước, nấm đông trùng hạ thảo và các chủng vi sinh vật phục vụ sản xuất.
Để hình thành “ngân hàng gien số” này, Trung tâm triển khai song song hai nhiệm vụ then chốt là giải trình tự DNA cho các mẫu vật và xây dựng hệ thống quản lý dữ liệu. Nếu công nghệ giải trình tự giúp “đọc” được thông tin di truyền, thì gen.gialai.gov.vn đóng vai trò như một “thư viện số”, nơi lưu trữ, phân tích và khai thác dữ liệu gien một cách có hệ thống.
Hệ thống được thiết kế với nhiều nhóm chức năng như: Quản lý mẫu gien, tìm kiếm - tra cứu thông tin, phân tích trình tự DNA, thống kê dữ liệu, xuất báo cáo, phân quyền người dùng và bảo đảm an toàn thông tin. Nhờ đó, dữ liệu gien không chỉ được lưu trữ an toàn mà còn trở thành nguồn tài nguyên phục vụ nghiên cứu, hoạch định chiến lược bảo tồn và phát triển các sản phẩm sinh học.
Một điểm nổi bật là mô đun quản lý mẫu gien gắn với mã QR. Mỗi mẫu vật được cấp một “định danh số”, giúp theo dõi, đối chiếu giữa mẫu vật thực tế và dữ liệu số trong suốt vòng đời bảo tồn. Khi quét mã QR, toàn bộ thông tin liên quan đến nguồn gien được hiển thị tức thời, thay thế cho phương thức ghi chép thủ công trước đây.
Dữ liệu di truyền cũng có thể được nhập tự động từ các tệp chuyên ngành như: FASTA, MEG và CSV. Việc nhập tự động giúp chuẩn hóa thông tin, rút ngắn thời gian xử lý và hạn chế sai sót.
Không chỉ dừng ở tra cứu cơ bản, hệ thống còn cho phép tìm kiếm và phân tích theo các chỉ số chuyên sâu của trình tự DNA như: Độ dài chuỗi, tỷ lệ phần trăm GC hay motif đặc trưng. Mô đun phân tích gien tích hợp các công cụ tính toán, dịch mã DNA sang protein, đồng thời trực quan hóa kết quả bằng biểu đồ và bản đồ phân bố, giúp người quản lý có cái nhìn tổng thể về nguồn gien của tỉnh.
Từ dữ liệu khoa học đến giá trị kinh tế
Cùng với xây dựng “ngân hàng gien số”, công tác bảo mật dữ liệu được đặc biệt chú trọng. Theo ông Đinh Xuân Nhật-Phó Giám đốc Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN, dữ liệu gien là tài sản khoa học có giá trị lớn, liên quan đến lợi ích lâu dài của địa phương, nên yêu cầu bảo mật phải được đặt lên hàng đầu. Hệ thống được trang bị các lớp bảo vệ như: Xác thực đa yếu tố, tường lửa chống tấn công, cơ chế phân quyền và giám sát truy cập chặt chẽ.
Theo các nhà chuyên môn, giá trị cốt lõi của chuyển đổi số trong bảo tồn gien không chỉ nằm ở lưu giữ, mà ở khả năng biến dữ liệu khoa học thành nguồn lực phục vụ phát triển. Khi dữ liệu gien được chuẩn hóa và lưu trữ tập trung, việc nghiên cứu, chuyển giao công nghệ và phát triển sản phẩm sẽ được rút ngắn đáng kể.
Để bảo đảm chất lượng dữ liệu đầu vào, Trung tâm đã đầu tư công nghệ giải trình tự DNA hiện đại theo chuẩn quốc tế (SBS) trên máy Illumina iSeq100. Các mẫu vật được tách chiết, khuếch đại và giải mã trình tự DNA, sau đó đối chiếu với cơ sở dữ liệu gien toàn cầu.
Ông Nhật cho biết, các kết quả phân tích cho thấy một số nguồn gen địa phương có mức độ tương đồng cao so với chủng chuẩn quốc tế, đồng thời bộc lộ các biến thể di truyền đặc trưng, tạo nền tảng khoa học cho công tác chọn giống, phát triển dược liệu và nông nghiệp công nghệ cao. Thời gian tới, Trung tâm có kế hoạch di thực các giống thực vật quý từ các địa phương khác về Gia Lai để bổ sung, mở rộng ngân hàng gien hiện nay.
Có thể ví gen.gialai.gov.vn như một “thư viện mã vạch DNA”, nơi mỗi nguồn gien được lưu giữ song song cả mẫu vật và dữ liệu di truyền. Việc kết hợp công nghệ sinh học và quản lý số hóa đang mở ra hướng tiếp cận mới, đưa nguồn gien trở thành tài sản khoa học - kinh tế phục vụ phát triển bền vững của Gia Lai.