Tiểu luận : an toàn sinh học - Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp trong nông nghiệp docx

Tiểu luận an toàn sinh họcChuyên đề: Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp trong nông nghiệp GVHD: Đinh Thị Thu Lê Nhóm 7, Lớp 10-01 Khoa công nghệ sinh học Viện đại học Mở Hà Nội... Các ứng

Tiểu luận an toàn sinh học

Chuyên đề: Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp trong nông nghiệp

GVHD: Đinh Thị Thu Lê Nhóm 7, Lớp 10-01

Khoa công nghệ sinh học Viện đại học Mở Hà Nội

Tóm Tắt Chuyên Đề

1 Giới thiệu chuyên đề.

2 Các ứng dụng của công nghệ AND tái tổ hợp trong nông nghiệp.

2.1 Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp đối với động vật 2.2 Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp đối với thực vật 2.3 Ứng dụng công nghệ AND tái tổ hợp đối với vi sinh

Giới thiệu chuyên đề

Theo thông cáo của hội nghị lương thực toàn cầu 2012 :”An ninh lương

thực đã, đang và sẽ là vấn đề quan trọng đối với cộng đồng quốc tế, khi

mà sản lượng lương thực toàn cầu phải tăng ít nhất 70% vào năm 2050 để

đủ nuôi sống 9 tỉ người trên thế giới Các quốc gia cần phải chung tay hợp tác hành động hơn nữa để đảm bảo an ninh lương thực và ứng phó biến đổi khí hậu.”

Vì vậy sẽ đặt ra câu hỏi cho các nhà khoa học là làm thế nào để có thể giải quyết vấn đề đó…

Công nghệ gen là một

trong những giải pháp

tuyệt vời góp phần giải

quyết vấn đề an ninh lương thực mà trong đó có công nghệ AND tái tổ hợp.

- Công nghệ AND tái tổ hợp là tập hợp các kĩ thuật tạo nên các phân tử AND tái tổ hợp, nhằm tạo ra các gen mới mang thông tin

di truyền mã hóa các đặc điểm tốt mong muốn ở các tế bào hoặc

cơ thể sống AND tái tổ hợp có thể được tạo ra từ hai hay nhiều đoạn AND(hoặc ARN) có nguồn gốc khác nhau, hoặc từ AND của các cá thể thuộc các loài khác nhau.

• Thực tế đã cho thấy rằng hơn hai thập kỷ qua, sự bùng nổ của công nghệ gen và đặc biệt là các ứng dụng trong nông nghiệp, đã tạo bước đột phá trong phát triển khoa học và nhiều ngành kinh tế - kỹ thuật khác của loài người, có ảnh hưởng lớn lao đến sản xuất – môi trường – xã hội và cuộc sống

• Thành tựu thật kỳ diệu, thách thức rất đa chiều nhưng cơ hội, triển vọng cũng cực kỳ to lớn !

Ứng dụng công nghệ AND tái tổ

hợp trong nông nghiệp

Gạo vàng giàu vitamin A

• Gạo vàng (Golden rice) là thực

phẩm cây trồng chuyển gen

(GM) được xếp đầu bảng, sản

phẩm chống đói, tăng cường

sức khỏe tốt nhất cho con

người, đặc biệt là cung cấp

vitamin A (beta-carotene) rất

cần cho cơ thể trẻ nhỏ, hạn

chế nguy cơ gây mù lòa bởi

theo số liệu thống kê hiện nay

trên thế giới mỗi năm có

khoảng nửa triệu trẻ em mắc

phải căn bệnh này, lý do chính

là bị thiếu vitamin A

Giống đu đủ kháng bệnh đốm vòng do virus

• Xếp thứ 2 trong danh sách

là giống đu đủ GM kháng được bệnh đốm vòng do virus có tên là PRSVV

(Papaya ringspot virus) gây

ra làm hại nhiều bộ phận khác nhau của đủ đủ, từ lá, quả, thân cho đến cuống lá

• Giống đu đủ GM này đã được trồng nhiều ở Tha Pra, Thái Lan, từ năm 2004 cho sản lượng cao, khỏe và

được xem là sản phẩm rất

có lợi cho sức khỏe con người và cho nông dân

ruộng thường xuyên bị úng

lụt như Thái Lan và

Campuchia

Cà chua giàu chất chống oxy hóa

• Các chuyên gia Trung tâm

Nghiên cứu John Inne Centre

ở Anh đã tạo ra một loại cà

chua chuyển gen rất đặc biệt

có hàm lượng anthocyanins

rất cao, đây là chất chống ôxi

hóa có tác dụng giảm được

rất nhiều bệnh cho con

người, trong đó có bệnh ung

thư Người ta coi đây là thực

phẩm chữa bệnh và cũng là

tiêu chí làm tăng giá trị kinh

tế cho sản phẩm nông

nghiệp bởi giàu chất chống

ôxi giống có trong các loại

quả mọng như dâu tây, mâm

xôi, nho

Ngô chuyển gen giàu dưỡng chất

• Ngô được xem là sản phẩm chủ đạo của công nghệ chuyển gen, nó không chỉ cho năng suất cao, chịu được sâu bệnh

mà còn có hàm lượng dưỡng chất hữu ích cho người tiêu dùng Để tạo được giống ngô GM giàu dưỡng chất, các nhà khoa học đã cài xen vào ngô 7 gen, tạo ra tới 4 loại

vitamin khác nhau.

Chuối chuyển gen chống suy dinh dưỡng

• Xếp thứ 6 trong danh sách là chuối chuyển gen, sản phẩm rất phổ biến

ở các quốc gia châu Phi, đặc biệt là Uganda nơi được coi là thực phẩm chủ đạo, trung bình mỗi người dân Uganda ăn tới 1 kg chuối/ ngày Mặt trái của loại chuối khi dùng làm

thực phẩm là thiếu hụt sắt và vitamin A nên nhiều người dân ở đây bị suy dinh dưỡng.

• Để hạn chế tình trạng này các chuyên gia ở ĐH Bách khoa Queenland (Australia) đã lai tạo cho

ra đời giống chuối chuyển gen có tên là Cavendish Banana, có hàm lượng sắt và beta carotene cao

Giống chuối mới này hiện đang được trồng thử nghiệm tại Australia

và sẽ đưa sang trồng tại Uganda vào cuối năm 2011.

Biểu đồ về di n tích cây trồng công ngh sinh học ện tích cây trồng công nghệ sinh học ện tích cây trồng công nghệ sinh học

Sản xuất diesel sinh học từ cây cải

dầu

• Với điều kiện ở châu Âu

thì cây cải dầu (Brassica

napus) với lượng dầu từ

40% đến 50% là cây thích

hợp để dùng làm nguyên

liệu sản xuất diesel sinh

họcDầu được ép ra từ cây

cải dầu, phần còn lại được

dùng trong công nghiệp

sản xuất thức ăn cho gia

súc

Sản xuất diesel sinh học từ cây cải dầu

Tạo dòng đậu tương biến đổi gen có

năng suất cao

khoai tây chứa Amylopectin

• Các giống khoai tây bình thường có chứa

hai loại tinh bột: amylose và amylopectin,

trong đó amylopectin được dùng rộng rãi

trong ngành công nghiệp chế tạo giấy, dệt…

Theo phương pháp truyền thống, nếu

muốn sử dụng amylopectin trong khoai tây

sẽ phải qua khâu tách lọc khá tốn năng

lượng và chi phí.

• Hàng năm đều cần đến 500.000 tấn

amylopectin nguyên chất nên các nhà khoa

học Đức đã áp dụng “kỹ thuật đột biến

gene định hướng” để tạo ra loại khoai tây

mới nói trên Bên ngoài vẫn giống khoai tây

bình thường nhưng ở giống mới này chỉ có

gene chịu trách nhiệm sản xuất

amylopectin hoạt động để tạo ra thuần

chất amylopectin

Ứng dụng đối với vật nuôi

Mục tiêu của động vật biến đổi gen trong

nông nghiệp

Mục tiêu chính là :

-Tăng khả năng sinh

sản, hiệu quả chăn

Ứng dụng của động vật biến đổi gen trong

Nông nghiệp

• Cho phép khắc phục những trở

ngại của phương pháp cải tạo

giống cổ truyền để tạo ra các

động vật biểu hiện các tính trạng

mong muốn trong một thời gian

ngắn hơn và chính xác hơn

• Cho các nhà chăn nuôi một

phương pháp dễ dàng để tăng

sản lượng, tăng năng suất

• Côngkhả năng nghệ chuyển gen

Chu t bi n đ i gen ột biến đổi gen ến đổi gen ổi gen

“ Chuột đại lực sĩ ” (Mighty Mouse) như tên gọi của nhân vật chuột trong bộ phim

hoạt hình nhiều tập, nhìn bề ngoài thì chẳng khác những con chuột thường gặp chút nao nhưng khoe hơn, nhanh hơn và có tiiề chạy một quãng dường dài gấp đôi đồng loại mà không hề có dầu hiệu mệt mỏi.

Lợn biến đổi gen

• Năm 1985 , Hammer và cộng sự đã công bố tạo được lợn chuyển gen GH bằng phương pháp giống như đã được sử dụng để tạo ra chuột khổng lồ từ năm 1982

Tháng 1/2011 , nhóm nghiên cứu Đại học Guelph đã nghiên cứu thành công “ Lợn siêu cấp” biến đổi gen , giá thành thấp và phù hợp với yêu cầu vệ sinh

môi trường.

Lợn Siêu Cấp

Bò biến đổi gen

• Bò được chuyển đổi

gene để sữa có mức

protein cao, phục vụ cho

ngành làm phó mát, đã

được tạo ra ờ New

Zealand Đây là lần đầu

tiên bò được chuyển đổi

gene để cải thiện chất

lượng sữa của chúng chở

không phải tạo ra các

loại dược phẩm phục vụ

mục đích chữa bệnh Bò biến đổi gen(GM) cho sữa có Protein

cao

Cá Chuyển Gen

• Hiện nay nghiên cứu tạo cá chuyển gen ngày càng được nhiều

phòng thí nghiệm trên thế giới quan tâm.

• Khoảng 10 năm trở lại đây hàng loạt cá chuyển gen đa được tạo ra:

cá hồi cầu vồng, cá hồi, cá rô phi, cá vàng, cá mú vằn, cá medaka, cá chép, cá nheo Mỹ, cá trê châu Phi, cá vền biển (seabream) …

• Những gen ngoại lai được sử dụng để biến nạp vào cá là gen 156 hormone sinh trưởng (GH) người, gen GH bò, gen GH cá, gen δ

crystalline gà, gen kháng hygromycin, gen α-globin, gen protein

chống lạnh ở cá…

• Những kết quả này cho thấy tiềm năng to lớn của việc sử dụng kỹ thuật chuyển gen để đưa các gen quy định các tính trạng mong

muốn vào một số loài cá quan trọng.

• Phương pháp có hiệu quả nhất là vi tiêm trực tiếp DNA vào phôi.

1 Chuyển gen hormone sinh trưởng

(GH = growth hormone) vào cá

• Mặc dù Trung Quốc không phải là nước đi đầu của cuộc cách mạng Sinh học phân tử nhưng vào năm 1985, giáo sư Zuoyan Zhu đa làm ngạc nhiên các nhà nghiên cứu Mỹ và Châu Âu khi công bố rằng nhóm nghiên cứu của ông đa chuyển được gen hormone sinh trưởng người vào cá.

•  Gần đây, Du và cộng sự (1992) đa công bố kết quả chuyển gen 

GH cá vào cá hồi Ðại tây dương. Du đa sử dụng promoter của gen protein chống lạnh của cá lon chạch lớn (ocean pout, 

Macrozoarces americanus) nối cới cDNA của GH cá hồi trắng 

(chinook salmon, Oncorhynchus 163 tschawytscha) và kết quả là 

kích thước cá hồi Ðại tây dương chuyển gen một năm tuổi tăng lên từ 2 - 6 lần so với cá đối chứng

2 Chuyển gen chống lạnh vào cá

• De Vries (1969, 1971), đã phát hiện ra protein chống lạnh

(AFPs = antifreeze proteins) Các protein này cho phép cá sống được ở điều kiện nhiệt độ lạnh

• Hew và cộng sự (1988) đa vi tiêm gen AFP cá bơn mùa đông vào cá hồi không có AFP họ đa chứng minh được sự hợp nhất của gen AFP vào genome của cá hồi sau đó họ đa có các

chứng cớ sơ bộ về sự biểu hiện của gen AFP cá bơn mùa đông

(Pseudopleuronectes americanus) ở cá hồi chuyển gen mặc dù

mứcđộ biểu hiện của gen AFP còn quá thấp để bảo vệ cơ thể chống lại sự lạnh giá Ðây là một thuận lợi lớn cho việc nuôi trồng nguồn thủy sản quan trọng này

3 Chuyển gen kháng bệnh vào cá

• Cho đến nay, hai phương pháp khác nhau đa được thử nghiệm Một

phương pháp với mục đích là tăng sức đề kháng đối với các bệnh do vi khuẩn và một phương pháp nhằm vào các mầm bệnh virus đặc trưng.

• Một ứng dụng của phương pháp đầu tiên liên quan đến việc tăng cường enzyme kháng khuẩn lysozyme ở cá bằng cách đưa trình tự mã hóa

lysozyme cá hồi cầu vồng gắn với promoter AFP của các lon chạch Mỹ

(Macrozoarces americanus) vào cá hồi Ðại tây dương (Hew, 1995) nhưng

cho đến nay chưa có kết quả nào về năng suất của cá và hiệu quả của gen chuyển được công bố.

• Một ứng dụng thứ hai của việc sử dụng kỹ thuật chuyển gen để tăng khả năng kháng bệnh là bảo vệ cá hồi cầu vồng chống lại sự nhiễm virus

hematopoietic necrosis (IHNV) Sự tiêm chủng vaccine DNA sử dụng các trình tự mã hóa protein G và N của IHNV đa được Anderson thực hiện ở

cá hồi cầu vồng vào năm 1996.

Vi sinh vật biến đổi gen

Vai trò của vsv biến đổi gen trong nông

nghiệp

•

Tại Tam D ơng,Tam Đảo,Bình Xuyên đã dùng chế phẩm Biomix1 x lý phế thảI nông nghiệp mùi hôI thối sau 20-25n đ ợc phân hủy hoàn toàn.ngoài ra con đ

ợc sử dụng để ủ rơm, rạ tại ruộng

Ngoµi ra cßn nhiÒu chÕ phÈm nh Ative Cleaner chøa vsv photosythetic bacteria group,lactic acid bacteria group……

øng dông trong nu«i trång thñy s¶n

Ưu Nhược Điểm Sinh Vật

Biến Đổi Gen

-Công nghệ AND tái tổ hợp cho phép tạo ra các giống vật nuôi, cây trồng mang những đặc tính

di truyền hoàn toàn mới, có lợi cho con người mà trong chọn

giống thông thường phải trông chờ vào đột biến tự nhiên, không thể luôn luôn có được

Tăng sản lượng và chất lượng nông sản

- Loại trừ thực phẩm có mang các chất độc hoặc các chất gây dị

ứng như các chất caffein, nicotine

Tạo ra các chất hóa học đặc biệt

công nghệ AND tái tổ hợp nghiên cứu ra các loại vacxin, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ…an toàn với môi trường và người sử

dụng

Nhược điểm

Đối với con người: có

thể làm xuất hiện hoặc

Đối với việc bảo vệ đa dạng sinh học: sinh vật biến đổi gen có thể phát tán những gen biến nạp sang họ hàng hoang dại của chúng, sang sâu

bệnh có nguy cơ làm tăng tính kháng của chúng đối với đặc tính chống chịu sâu bệnh của cây trồng chuyển gen hoặc làm tăng khả năng gây độc của cây trồng chuyển gen đối với các loài sinh vật có ích

- Đối với môi trường: sinh vật biến đổi gen có thể làm ảnh hưởng tới chu trình Nitơ và hệ sinh thái của vi sinh vật

đất.Gây ô nhiễm môi trường…

Vì thế

Sinh vật biến đổi gen với vấn đề an toàn sinh học

• Một loại sinh vật biến đổi gen phải được kiểm tra an toàn sinh học chặt chẽ theo đúng các tiêu chuẩn và quy định quốc gia quốc tế mới có thể đưa vào

thương mại hóa và sản xuất đại trà

IV Ý kiến của các chuyên gia trong ngành về cây trồng biến đổi gen

Xung quanh những luồng ý kiến giữa

ủng h và phản đối cây trồng biến đổi ộ và phản đối cây trồng biến đổi

gen tại V t Nam, GS-TS Nguyễn Đăng ện tích cây trồng công nghệ sinh học

Vang, chuyên gia cao cấp Ủy ban

KHCN-MT của Quốc H i , cho rằng, nên đưa ộ và phản đối cây trồng biến đổi

vào ứng dụng nhưng phải có chọn lựa

cân nhắc

V KẾT LUẬN.

• Công nghệ AND tái tổ hợp đã tạo nên trên 40 giống cây  trồng có năng suất cao, mang gen chống chịu sâu bệnh  góp phần giải quyết các vấn đề xã hội: xóa đói giảm 

nghèo, đảm bảo an ninh lương thực thế giới.

Tăng khả năng chịu lạnh và sương gió

Tăng khả năng kháng các chất hóa học

• Ở các nước phát triển việc ứng dụng cây

chuyển gen đã có những lợi ích rõ rệt Bao

Nhuận

Tăng Lợi

Những hướng nghiên cứu từ động vật chuyển gen

1.Tạo ra những Động vật có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng thức

ăn cao.

2.Tạo ra những động vật chuyên sản xuất protein quý dùng cho y dược 3.Tạo ra động vật chống chịu được bệnh tật và sự thay đổi của điều kiện môi trường.

4.Nâng cao năng suất chất lượng động vật bằng cách thay đổi các con đường chuyển hóa trong cơ thể động vật.

5.Tạo ra vật nuôi chuyển gen cung cấp nội quan cấy ghép cho con

người.

6.Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình bệnh nghiên cứu ở người.

7 Tạo ra động vật chuyển gen làm mô hình nghiên cứu trong chất độc học.

Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có

nghiên cứu chính xác nào về tác hại của cây trồng biến đổi gen hơn nữa những lợi ích mà nó đem lại là không thể phủ

thành quả to lớn trong nhiều lĩnh vực

mà các loại cây trồng này sẽ đem lại

Cảm ơn cô và các bạn đã chú ý lắng nghe!!!

Nhóm sinh viên lớp 10-01

1 Nguyễn Thị Thúy 2.Hà Trọng Tài

3 Lê Văn Quyết