Seminar an toàn sinh học gm crop risk assessment management

Sinh vật biến đổi gen GMO Cây trồng biến đổi gen Genetically modified crops là cây trồng được sử dụng trongnông nghiệp, DNA của chúng đã được biến đổi bằng các phương pháp kỹ thuật di tr

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

SEMINAR AN TOÀN SINH HỌC

GM CROP RISK ASSESSMENT &

MANAGEMENT

Người thực hiện: VŨ TIẾN ĐẠT - 62000965

MỤC LỤC

GM crop risk assessment and management

1 Giới thiệu 1

1.1 Cây trồng biến đổi gen (GM Crops) là gì? 1

1.2 Phương pháp tạo ra cây trồng biến đổi gen 4

1.2.1 Súng bắn gen 4

1.2.2 Kĩ thuật điện – vi tiêm 5

a) Kĩ thuật điện (Electroporation hoặc electropermeabilization) 5

b) Kĩ thuật vi tiêm (Microinjection) 6

1.2.3 Kĩ thuật DNA tái tổ hợp 7

2 Rủi ro cây trồng biến đổi gen 8

2.1 Ưu điểm của cây trồng biến đổi gen 8

2.1.1 Thời gian sử dụng được kéo dài ra 8

2.1.2 Cái thiện các giá trị dinh dưỡng 9

2.1.3 Khả năng chống chịu các yếu tố bên ngoài 10

2.2 Những rủi ro tiềm tàng 11

2.2.1 Rủi ro sinh học liên quan đến sức khỏe con người 11

2.2.2 Rủi ro sinh học liên quan đến môi trường 13

a) Ảnh hưởng đến các sinh vật khác 13

b) Dòng gene 14

c) Tiết độc tính vào đất 15

d) Đe doạ đối với đời sống thuỷ sinh 15

2.3.1 Ủng hộ 15

2.3.2 Tranh cãi 17

2.3.3 Các phản đối 19

3 Quản lí rủi ro cây trồng biến đổi gen 21

3.1 Khái niệm quản lí rủi ro 21

3.2 Kế hoạch quản lí rủi ro 22

3.2.1 Kế hoạch ngăn ngừa rủi ro 23

3.2.2 Kế hoạch rà soát việc phóng thích cây trồng biến đổi gen ra môi trường 23

3.3 Các biện pháp quản lí rủi ro cây trồng biến đổi gen 24

3.4 Kết luận 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

NỘI DUNG BÁO CÁO

1 Giới thiệu.

1.1 Cây trồng biến đổi gen (GM Crops) là gì?

Sinh vật biến đổi gen GMO

Cây trồng biến đổi gen (Genetically modified crops) là cây trồng được sử dụng trongnông nghiệp, DNA của chúng đã được biến đổi bằng các phương pháp kỹ thuật di truyền

Bộ gen thực vật có thể được thiết kế bằng phương pháp vật lý hoặc bằng cách sử dụng vikhuẩn Agrobacterium để phân phối các trình tự được lưu trữ trong vector nhị phân T-DNA

Trong hầu hết các trường hợp, mục đích là giới thiệu một đặc điểm mới cho cây trồng mà

năng chống lại một số loại sâu, bệnh, điều kiện môi trường, giảm hư hỏng, chống lại cácbiện pháp xử lý hóa học (ví dụ: kháng thuốc diệt cỏ), hoặc cải thiện thành phần dinhdưỡng của cây trồng Còn có một số giống cây trong biến đổi gen phi lương thực sẽ được

sử dụng trong sản xuất dược phẩm, nhiên liệu sinh học và các mặt hàng công nghiệp hữuích khác Hoặc cũng có thể được sử dụng trong xử lý sinh học (Bioremediation)

Cây trồng biến đổi gen đầu tiên là cây thuốc lá, được thử nghiệm vào năm 1983 Nó đượcphát triển tạo ra gen chimeric kết hợp với gen kháng kháng sinh với plasmid T1 từ vikhuẩn Agrobacterium Thuốc lá bị nhiễm vi khuẩn Agrobacterium đã được biến nạp vớiplasmid này dẫn đến gen chimeric được đưa vào cây

Vi khuẩn Agrobacterium

Một số nghiên cứu và thành tựu trong thử nghiệm cây trồng biến đổi gen:

 Các thử nghiệm đầu tiên trên thực địa đối với cây biến đổi gen diễn ra ở Pháp và

Mỹ vào năm 1986, cây thuốc lá đã được biến đổi gen để có khả năng kháng thuốcdiệt cỏ

 Năm 1987, Plant Genetic Systems, được thành lập bởi Marc Van Montagu và JeffSchell, là công ty đầu tiên chuyển đổi gen cây trồng có khả năng kháng côn trùngbằng cách kết hợp các gen sản xuất protein diệt côn trùng từ Bacillus thuringiensis(Bt) vào thuốc lá

 Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa là quốc gia đầu tiên thương mại hóa cây biến đổigen, giới thiệu một loại cây thuốc lá kháng vi rút vào năm 1992

 Năm 1994, Calgene được chấp thuận phát hành thương mại cà chua Flavr Savr ,một loại cà chua được thiết kế để có thời hạn sử dụng lâu hơn

 Cũng trong năm 1994, Liên minh Châu Âu đã phê duyệt thuốc lá được biến đổigen để kháng thuốc diệt cỏ bromoxynil, biến nó trở thành cây trồng biến đổi genđầu tiên được thương mại hóa ở Châu Âu

 Năm 1995, Khoai tây Bt được Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) phê duyệt antoàn sau khi được FDA1 phê duyệt, trở thành cây trồng sản xuất thuốc trừ sâu đầutiên được chấp thuận ở Mỹ

 Năm 1996, tổng số 35 phê duyệt đã được cấp để trồng thương mại 8 cây chuyểngen và một cây hoa (hoa cẩm chướng), với 8 đặc điểm khác nhau ở 6 quốc giacộng với EU

Cây thuốc lá biến đổi gen

1.2 Phương pháp tạo ra cây trồng biến đổi gen.

Cây trồng biến đổi gen là những cây trồng có thể được thêm hoặc loại bỏ gen bằng các kỹthuật công nghệ gen như súng bắn gen; kết hợp điện, vi tiêm và đặc biệt là kĩ thuật DNAtái tổ hợp

1.2.1 Súng bắn gen.

Súng bắn gen PDS 1000 - He

Súng bắn gen (còn được gọi là biolistics) "bắn" hướng các hạt năng lượng cao hoặc bức

xạ chống lại gen mục tiêu vào tế bào thực vật Nó là phương pháp phổ biến nhất DNAliên kết với các hạt nhỏ bằng vàng hoặc vonfram, sau đó được bắn vào mô thực vật hoặccác tế bào thực vật đơn lẻ dưới áp suất cao Các hạt gia tốc xuyên qua cả thành tế bào vàmàng DNA tách khỏi kim loại và được tích hợp vào DNA thực vật bên trong nhân Phương pháp này đã được áp dụng thành công cho nhiều loại cây trồng, đặc biệt là cácloại cây một lá mầm như lúa mì hoặc ngô, để chuyển đổi bằng cách sử dụng vi khuẩnAgrobacterium tumefaciensđã kém thành công hơn Nhưng nhược điểm lớn của quy trìnhnày là có thể gây ra tổn thương nghiêm trọng cho mô tế bào

1.2.2 Kĩ thuật điện – vi tiêm.

a) Kĩ thuật điện (Electroporation hoặc electropermeabilization).

Là một kỹ thuật vi sinh , trong đó điện trường được áp dụng vào tế bào để tăng tính thấmcủa màng tế bào, cho phép đưa hóa chất, thuốc, mảng điện cực hoặc DNA vào tế bào (còngọi là chất dẫn truyền điện )

Trong vi sinh vật học, quá trình kết hợp điện thường được sử dụng để biến đổi vi khuẩn ,nấm men hoặc nguyên bào thực vật bằng cách đưa vào DNA mã hóa mới Nếu vi khuẩn

và plasmid được trộn với nhau, các plasmid có thể được chuyển vào vi khuẩn sau khiđược điện hóa Tùy thuộc vào những gì được chuyển, các peptit xuyên qua tế bào hoặcCellSqueeze cũng có thể được sử dụng

Quá trình điện hóa cũng có hiệu quả cao trong việc đưa các gen ngoại lai vào tế bào nuôicấy mô, đặc biệt là tế bào động vật có vú Ví dụ, nó được sử dụng trong quá trình sản xuấtchuột loại trực tiếp, cũng như trong điều trị khối u, liệu pháp gen và liệu pháp dựa trên tếbào Quá trình đưa DNA ngoại lai vào tế bào nhân thực được gọi là quá trình chuyển nạp

b) Kĩ thuật vi tiêm (Microinjection).

Kĩ thuật vi tiêm

Là việc sử dụng một micropipette bằng thủy tinh để tiêm một chất lỏng ở cấp độ vi môhoặc đường vĩ mô Mục tiêu thường là một tế bào sống nhưng cũng có thể bao gồm cảkhoảng gian bào

Vi tiêm là một quá trình cơ học đơn giản thường bao gồm một kính hiển vi đảo ngược cócông suất phóng đại khoảng 200x (mặc dù đôi khi nó được thực hiện bằng cách sử dụngkính hiển vi soi nổi phân tích ở 40–50x hoặc kính hiển vi dựng đứng hợp chất truyềnthống với công suất tương tự như mô hình đảo ngược)

1.2.3 Kĩ thuật DNA tái tổ hợp.

Kĩ thuật DNA tái tổ hợp

Những tiến bộ hiện đại trong di truyền học đã cho phép con người trực tiếp thay đổi ditruyền thực vật Năm 1970, phòng thí nghiệm của Hamilton Smith đã phát hiện ra cácenzym giới hạn cho phép cắt DNA ở những vị trí cụ thể, cho phép các nhà khoa học phânlập gen từ bộ gen của một sinh vật

Các ligase nối các DNA bị hỏng lại với nhau cũng đã được phát hiện trước đó vào năm

1967, và bằng cách kết hợp hai công nghệ này, người ta có thể "cắt và dán" các trình tựDNA và tạo ra DNA tái tổ hợp

Năm 1907, một loại vi khuẩn gây ra khối u ở thực vật, Agrobacterium tumefaciens, đượcphát hiện và vào đầu những năm 1970, tác nhân gây ra khối u được tìm thấy là mộtplasmid DNA được gọi là Ti plasmid Bằng cách loại bỏ các gen trong plasmid gây rakhối u và thêm vào các gen mới, các nhà nghiên cứu có thể lây nhiễm A tumefaciens chocây và để vi khuẩn chèn chuỗi DNA đã chọn vào bộ gen của cây

2 Rủi ro cây trồng biến đổi gen.

2.1 Ưu điểm của cây trồng biến đổi gen.

2.1.1 Thời gian sử dụng được kéo dài ra.

Cà chua FlaxrSavr

Cây trồng biến đổi gen đầu tiên được chấp thuận để bán ở Mỹ là cà chua FlavrSavr , cóthời hạn sử dụng lâu hơn Được bán lần đầu vào năm 1994, nhưng nó đã ngừng sản xuấtvào năm 1997

Vào tháng 11 năm 2014, USDA2 đã phê duyệt một loại khoai tây biến đổi gen có thể ngănngừa bầm tím

Vào tháng 2 năm 2015 Táo Bắc Cực đã được USDA chấp thuận, trở thành loại táo biếnđổi gen đầu tiên được phép bán tại Hoa Kỳ Việc làm im lặng gen đã được sử dụng đểgiảm sự biểu hiện của polyphenol oxidase (PPO) , do đó ngăn chặn quá trình chuyển màunâu do enzyme của trái cây sau khi nó đã được cắt ra Đặc điểm này đã được thêm vàocác giống Granny Smith và Golden Delicious

2.1.2 Cái thiện các giá trị dinh dưỡng.

Cây trồng biến đổi gen có những cải tiến về mặt dinh dưỡng như:

 Làm giàu Vitamin: Golden Rice, được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Lúa gạoQuốc tế (IRRI3), cung cấp một lượng lớn vitamin A hơn nhằm mục đích giảm thiểu

sự thiếu hụt vitamin A tuy nhiên, tính đến tháng 1 năm 2016, gạo vàng vẫn chưađược trồng đại trà ở bất kỳ quốc gia nào

Gạo bình thường và Golden Rice

 Giảm độc tố: Một loại sắn biến đổi gen đang được phát triển cung cấp hàm lượngcyanogen glucosides thấp hơn và tăng cường protein và các chất dinh dưỡng khác

Hoặc vào tháng 11 năm 2014, USDA đã phê duyệt một loại khoai tây ngăn ngừabầm tím và tạo ra ít acrylamide hơn khi chiên.

2.1.3 Khả năng chống chịu các yếu tố bên ngoài.

Thực vật đã được thiết kế để chịu đựng các yếu tố gây căng thẳng phi sinh học , chẳnghạn như hạn hán, sương giá, và độ mặn cao của đất Năm 2011, ngô DroughtGard củaMonsanto trở thành cây trồng GM chịu hạn đầu tiên nhận được sự chấp thuận tiếp thị củaHoa Kỳ

Khả năng chống hạn xảy ra bằng cách sửa đổi các gen của thực vật cho phép thực vậtsống sót dù mực nước thấp Điều này rất hứa hẹn đối với các loại cây trồng nhiều nướcnhư gạo, lúa mì, đậu nành và cây dương để tăng tốc độ thích ứng với môi trường hạn chếnước

Một số cơ chế chống chịu mặn cũng đã được nghiên cứu ở cây trồng chịu mặn Ví dụ, câylúa, cây cải dầu và cây cà chua đã được biến đổi gen để tăng khả năng chống chịu vớimặn

Ngoài ra, một số loài thực vật cũng được biến đổi gen để có thể kháng lại thuốc trừ sâunhư:

 Biến đổi gen đậu nành để không dung nạp glyphosate (glyphosate ức chế enzyme5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS)

 Cây thuốc lá đã được thiết kế để kháng thuốc diệt cỏ bromoxynil

 Các loại cây trồng cũng đã được thương mại hóa có khả năng kháng thuốc diệt cỏglufosinate

 Ngô được biến đổi gen để kháng cả glyphosate và 2,4-D

Cuối cùng chính là khả năng kháng sâu bệnh và virus Thuốc lá, ngô, lúa và một số câytrồng khác đã được thiết kế để biểu hiện gen mã hóa protein diệt côn trùng từ Bacillus

được ước tính đã làm giảm tổng khối lượng sử dụng hoạt chất trừ sâu ở Hoa Kỳ hơn 100nghìn tấn Điều này cho thấy việc sử dụng thuốc trừ sâu giảm 19,4%.

Đu đủ, khoai tây và bí đã được thiết kế để chống lại các mầm bệnh do vi rút như vi rútkhảm dưa chuột Khoai tây được thiết kế để kháng vi rút sâu cuốn lá khoai tây và vi rútkhoai tây Y vào năm 1998 Bí vàng có khả năng kháng lúc đầu với 2 loại virus, sau đó 3loại virus đã được phát triển, bắt đầu từ những năm 1990…

Một số ví dụ là cây đậu tương GMO được lai tạo từ DNA của một loại hạt Brazil không

an toàn với những người bị dị ứng và đã không thể được công bố rộng rãi Hay phản ứng

dị ứng nghiêm trọng ở đậu Hà Lan biến đổi gen là nguyên nhân gây ra một số bệnh dị ứngphản ứng ở Úc

Đậu tương GMO

Ảnh hưởng đến phụ nữ mang thai: Nghiên cứu mới nhất tiết lộ rằng Cry1Ab trong máu

của phụ nữ mang thai và thai nhi đi qua nhau thai có thể gây ra một số biến chứng trongthai kỳ

Cry1Ab

Ảnh hưởng đến hệ tuần hoàn máu: Người ta nghiên cứu rằng những con chuột đã trải qua

một sự giảm lượng hồng cầu khi họ ăn ngô biến đổi gen 1507 và ngô biến đổi gen Mon

863, 2 loại ngô trên ảnh hưởng đến việc phát triển các tế bào hồng cầu và sửa đổi thànhphần của máu ở chuột Tương tự như ở người, việc ăn ngô biến đổi gen có thể làm giảmlượng hồng cầu hoặc thay đổi các thành phần trong máu

Ảnh hưởng đến các thông số sinh hóa: Việc cho chuột ăn gạo GMO bằng điện tử đã dẫn

đến kết quả giảm glucose, trong khi cholesterol, trigyceride, và nồng độ HDLD cao hơn

Khả năng tử vong: Người ta nghiên cứu rằng bảy con chuột đã chết sau hai con những

tuần ăn cà chua biến đổi gen

Độc tính trên cây trồng biến đổi gen: “Đó là độc tính của các tác nhân hóa học gây thiệt

hại vật chất di truyền trong tế bào” Về mặt di truyền ớt ngọt và cà chua biến đổi mang lạisức đề kháng đối với vi rút khảm dưa chuột và không gây độc trong động vật, nhưng câytrồng biến đổi gen để tạo thực phẩm biến đổi gen đông khô cho thấy sự khác biệt kết quảđộc hại và có thể tạo ra những đột biến về hình thái

2.2.2 Rủi ro sinh học liên quan đến môi trường.

a) Ảnh hưởng đến các sinh vật khác.

Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng Bt-ngô chịu trách nhiệm về tỷ lệ chết cao nhất ở bướmvua Nhiều các nghiên cứu cũng được thực hiện trên các loài bướm châu Âu và chúngcũng bị những ảnh hưởng xấu từ cây trồng biến đổi gen

Người ta cũng nghiên cứu rằng Bt-ngô ảnh hưởng nghiêm trọng đến chim én đen và tuổithọ của bọ cánh cứng bị giảm khi ăn rệp sinh sống trên cây trồng biến đổi gen

Ngô – loài cây biến đổi gen phổ biến nhất

b) Dòng gene.

Nó cũng là một mối quan tâm rất quan trọng về GMO trong việc chuyển gen được biếnđổi từ cây biến đổi gen sang loại cây hoang dã ,các loại cây hoang dã này sẽ chống lại cácloại thuốc trừ sâu, ví dụ cây trồng là được sửa đổi để kháng thuốc diệt cỏ Cây trồng này

sẽ chuyển gen sang cây khác như cây cỏ dại Khi xịt thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ thì nhữngcây cỏ do đó cây cỏ dại không thẻ chết dược do chứa nhiều gen kháng thuốc

c) Tiết độc tính vào đất.

Một số cây trồng BT tiết ra độc tố trong đất thông qua rễ của chúng Theo cách tương tựcủa tàn dư cũng là một nguồn độc tố hoạt động trong lĩnh vực này Ngoài ra còn có một

số mối quan tâm liên quan đến việc phát triển của cây khác trong khu vực đất đó

d) Đe doạ đối với đời sống thuỷ sinh

Người ta cho rằng ngũ cốc hoặc hạt giống về mặt di truyền ngô biến đổi có thể xâm nhậpvào các kênh và chúng cuối cùng có thể trở thành một phần của sinh vật gây hại và có thểgây ra tác dụng phụ hoặc độc tính nghiêm trọng

2.3 Những ý triến trái chiều.

2.3.1 Ủng hộ.

Tính đến năm 2050, ước tính dân số sẽ chạm mốc 9 tỷ người Theo Ủy ban Nông LươngLiên hợp quốc, điều này có nghĩa là lượng thực phẩm cần sản xuất để đáp ứng nhu cầucho toàn cầu trong giai đoạn 2000–2050 tương đương với tổng lương thực cần trong10.000 năm trước đây, trong khi diện tích đất canh tác nông nghiệp ngày càng thu hẹp,biến đổi khí hậu gay gắt trên toàn cầu

Tiến sỹ Graham Brookes - Giám đốc PG Economics và đồng tác giả trong nghiên cứu vềtác động môi trường và kinh tế - xã hội chia sẻ: "Nguy cơ mất an ninh lương thực toàncầu là một vấn đề lớn tại các quốc gia đang phát triển, với khoảng 108 triệu người hiệnvẫn đang bị ảnh hưởng bởi khủng hoảng lương thực Trong hơn 20 năm, chúng ta đãchứng kiến việc ứng dụng CNSH cây trồng tại các nước đang phát triển đóng góp như thếnào vào việc cải thiện năng suất, giúp sản xuất an toàn hơn, tăng thu thập cho nông dân,góp phần giảm đói nghèo và suy dinh dưỡng tại các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi mất anninh thực nhất trên thế giới."

Nghiên cứu của PG Economics cũng cho thấy các bước tiến lớn đã được thực hiện nhằmgiảm bớt tác động môi trường từ canh tác nông nghiệp, giảm thiểu và thích ứng với biếnđổi khí hậu Nghiên cứu mới nhất nhấn mạnh việc sử dụng CNSH trong nông nghiệp tiếptục góp phần giảm phát thải khí nhà kính

Những ý kiến chứng tỏ cây trồng biến đổi gen là quan trọng:

 Việc mở rộng diện tích ứng dụng CNSH đã đồng thời giúp cải thiện tình trạng sụtgiảm dinh dưỡng trên cây trồng nhờ đưa vào các tính trạng dinh dưỡng có lợi

 Báo cáo năm 2017 của ISAAA4 cũng cho thấy có nhiều hơn những sản phẩmCNSH được thương mại hóa với những lợi ích trực tiếp đối với người tiêu dùng

 Rong tổng lợi ích thu nhập canh tác, 49% (tương đương với 48 tỷ USD) có đượcnhờ năng suất thu hoạch cao hơn do giảm sâu hại, áp lực về cỏ dại và hệ gen đượccải thiện, còn lại nhờ việc giảm thiểu chi phí canh tác

 Phần lớn (51%) thu nhập từ canh tác năm 2011 đã đến trực tiếp với người nôngdân của các quốc gia đang phát triển, 90% của nhóm này là những nông hộ nhỏ vànghèo Tổng cộng từ năm 1996 - 2011, khoảng 50% tổng lợi ích thu về đã đếnđược với nông dân ở các quốc gia đã và đang phát triển