Phân tích hiện tượng “trôi gen” ở cây trồng biến đổi gen và các hậu quả về sinh viên môi trường

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 I . MỞ ĐẦU 3 IIKHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN 3 III CON ĐƯỜNG PHÁT TÁN GEN Ở CÂY TRỒNG VÀ HẬU QUẢ CỦA HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN 4 1 Thông qua hạt phấn 4 2 Thông qua hạt 4 3 Thông qua sinh sản vô tính 4 IVHẬU QUẢ PHÁT TÁN GEN ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG 5 VPHÁT TÁN GEN Ở CÂY NGÔ 6 VI– Phát tán gen ở cây đậu tương 9 VII Phát tán ở cây bông 10 VIII Kết luận 11 IX Tài liệu tham khảo 11 I . MỞ ĐẦU Con người đang phải đối mặt với những vấn đề thực sự nghiêm trọng đó là tình trạng thiếu thốn lương thực ,để giải quyết vấn đề đó chúng ta đã tìm ra một giải pháp đó là phát triển cây trồng biến đổi gen với những yêu thế vượt trội so với cây trồng truyền thống nhưng với chiến lược này lại có nhiều nhược điểm với con người và môi trường .Điều đó dẫn đến những cuộc tranh luận xung quanh ảnh hưởng của cây chuyển gen .Vậy cây chuyển gen có an toàn với môi trường con người và phương hướng phát triển cây trồng chuyển gen trong tương lai như thế nào Cây trồng công nghệ sinh học đang được nghiên cứu và phát triển để đưa ra ngoài đồng ruộng .Tuy nhiên vấn đề về phát tán gen ở cây trồng chuyển gen đang là vấn đề tranh cãi của nhiều nhà khoa học . Vậy cây trồng phát tán gen có gây hại cho môi trường hay không ? IIKHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN • Sự phát tán gen là sự di chuyển các hệ gen của sinh vật hoặc giữa các môi trường.( Heinemanm, 2007) • Sự phát tán gen dọc: là hiện tượng sinh học bình thường xảy ra do sự thụ phấn chéo trong và giữa các loài có sự tương hợp về giới tính để tạo ra con cháu, • Sự phát tán gen ngang : sự chuyển gen giữa các sinh vật không phải họ hàng không thông qua giao phối hoặc thông qua sự di chuyển của hạt giống hoặc các cá thể dinh dưỡng vào các môi trường mới . III CON ĐƯỜNG PHÁT TÁN GEN Ở CÂY TRỒNG VÀ HẬU QUẢ CỦA HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN Có 3 con đường phát tán gen 1.Con đường phát tán gen thông qua hạt phấn 2.Con đường phát tán gen thông qua hạt giống 3.Con đường phát tán gen thông qua sinh sản vô tính 1 Thông qua hạt phấn Khái niệm :Phát tán gen thông qua hạt phấn là sự di chuyển của các gen thông qua sự thụ phấn giữa các cá thể của các quần thể khác nhau. Các con đường phát tán gen thông qua hạt phấn • Từ cây trồng công nghệ sinh học sang cây trồng • Từ cây trồng công nghệ sinh học sang cây trồng • Từ cây trồng công nghệ sinh học sang các loài họ hàng hoang dại 2 Thông qua hạt khái niệm : là sự di chuyển của các gen thông qua sự phát tán hạt giữa các quần thể khác nhau Các con đường phát tán hạt • Thông qua phát tán tự nhiên ( động vật ,gió , nước) • Thông qua hoạt động vận chuyển và buôn bán hạt giống 3 Thông qua sinh sản vô tính Khái niệm : Thông qua sự phát tán bộ phận dinh dưỡng của các quần thể khác nhau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

- -AN TOÀN SINH HỌC

ĐỀ TÀI :

Phân tích hiện tượng “trôi gen” ở cây trồng biến đổi gen và các hậu quả về

sinh viên môi trường

Giảng viên thực hiện: PGS.TS NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG 550332

HÀ NỘI - 2013 MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

I MỞ ĐẦU 3

II-KHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN 3

III - CON ĐƯỜNG PHÁT TÁN GEN Ở CÂY TRỒNG VÀ HẬU QUẢ CỦA HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN 4

1 - Thông qua hạt phấn 4

2 -Thông qua hạt 4

3- Thông qua sinh sản vô tính 4

IV-HẬU QUẢ PHÁT TÁN GEN ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG 5

V-PHÁT TÁN GEN Ở CÂY NGÔ 6

VI– Phát tán gen ở cây đậu tương 8

VII- Phát tán ở cây bông 9

VIII- Kết luận 10

IX- Tài liệu tham khảo 10

I MỞ ĐẦU

Con người đang phải đối mặt với những vấn đề thực sự nghiêm trọng đó

là tình trạng thiếu thốn lương thực ,để giải quyết vấn đề đó chúng ta đã tìm ra một giải pháp đó là phát triển cây trồng biến đổi gen với những yêu thế vượt trội

so với cây trồng truyền thống nhưng với chiến lược này lại có nhiều nhược điểm với con người và môi trường Điều đó dẫn đến những cuộc tranh luận xung quanh ảnh hưởng của cây chuyển gen Vậy cây chuyển gen có an toàn với môi trường con người và phương hướng phát triển cây trồng chuyển gen trong tương lai như thế nào

Cây trồng công nghệ sinh học đang được nghiên cứu và phát triển để đưa

ra ngoài đồng ruộng Tuy nhiên vấn đề về phát tán gen ở cây trồng chuyển gen đang là vấn đề tranh cãi của nhiều nhà khoa học Vậy cây trồng phát tán gen có gây hại cho môi trường hay không ?

II-KHÁI NIỆM HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN

• Sự phát tán gen là sự di chuyển các hệ gen của sinh vật hoặc giữa các môi trường.( Heinemanm, 2007)

• Sự phát tán gen dọc: là hiện tượng sinh học bình thường xảy ra do sự

thụ phấn chéo trong và giữa các loài có sự tương hợp về giới tính để tạo ra con cháu,

• Sự phát tán gen ngang : sự chuyển gen giữa các sinh vật không phải họ

hàng không thông qua giao phối hoặc thông qua sự di chuyển của hạt giống hoặc các cá thể dinh dưỡng vào các môi trường mới

III - CON ĐƯỜNG PHÁT TÁN GEN Ở CÂY TRỒNG VÀ HẬU QUẢ CỦA HIỆN TƯỢNG PHÁT TÁN GEN

Có 3 con đường phát tán gen

1.Con đường phát tán gen thông qua hạt phấn

2.Con đường phát tán gen thông qua hạt giống

3.Con đường phát tán gen thông qua sinh sản vô tính

1 - Thông qua hạt phấn

Khái niệm :Phát tán gen thông qua hạt phấn là sự di chuyển của các gen thông qua sự thụ phấn giữa các cá thể của các quần thể khác nhau

Các con đường phát tán gen thông qua hạt phấn

2 -Thông qua hạt

khái niệm : là sự di chuyển của các gen thông qua sự phát tán hạt giữa các quần thể khác nhau

Các con đường phát tán hạt

3- Thông qua sinh sản vô tính

Khái niệm : Thông qua sự phát tán bộ phận dinh dưỡng của các quần thể khác nhau

Bảng so sánh Sự phát tán gen qua các con đường khác nhau

Loại hình phát

tán gene

Khả năng xảy ra Bị ảnh hưởng

bởi mối quan hệ giữa sinh vật cho

và sinh vật nhận gene

Các yếu tố hạn chế phát tán gene

Thông qua hạt

phấn

nhận , Mức độ tương hợp hạt phấn giữa đối tượng cho và nhận , môi trường truyền phấn ( gió , động vật ) và điều kiện thời tiết

( gió , nước, động vật và con người ) và điều kiện thời tiết Thông qua sinh

sản vô tính

sinh dưỡng ( gió , nước , động vật và người )

IV-HẬU QUẢ PHÁT TÁN GEN ĐỐI VỚI MÔI TRƯỜNG

Hình thành các loài cỏ dại mới ,siêu cỏ dại :

- Phát tán gen từ cây công nghệ sinh học sang các loài họ hàng dại đẩy mạnh đặc trưng của cỏ dại làm cho các loài cỏ dại tăng cường khả năng tồn tại hoặc xâm lấn môi trường Cây trồng tự tham gia vào hệ sinh thái hoang dại

Xói mòn đa dạng di truyền và ô nhiễm gene:

các loài hoang dại thích ứng và khó điều khiển

gen làm tăng tính thích nghi và ưu thế chọn lọc làm thay đổi cấu trúc quần thể tự nhiên

Biện pháp hạn chế phát tán gen của cây trồng

- Phát tán thông qua hạt phấn và sinh sản vô tính :

Cần áp dụng các biện pháp quản lý thích hợp trên quy mô quy mô quốc gia và quốc tế( vận chuyển, trao đổi, buôn bán hạt giống)

Han chế các yếu tố vận chuyển tự nhiên ( cách ly với các nguồn vận chuyển trung gian)

- Phát tán gen thông qua hạt phấn

Cách ly trước và sau hợp tử

Sử dụng các gen chuyển quy định các tính trạng (ngủ nghỉ của hạt, sự mất khả năng phát tán của hạt phấn)

V-PHÁT TÁN GEN Ở CÂY NGÔ

+Thời gian sinh trưởng của cây ngô dài, ngắn khác nhau phụ thuộc vào giống và điều kiện ngoại cảnh Trung bình TGST từ khi gieo đến khi chín là 90

-160 ngày

Sự phát triển của cây ngô chia ra làm 2 giai đoạn:

Giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng: Từ khi gieo đến khi xuất hiện nhị cái Giai đoạn sinh trưởng sinh thực: Bắt đầu với việc thụ tinh của hoa cái cho đến khi hạt chín hoàn toàn

- có thể chia ra các thời kỳ sau: Thời kỳ nảy mầm, thời kỳ 3 - 6 lá, thời kỳ

8 - 10 lá, thời kỳ xoáy nõn, thời kỳ nở hoa và thời kỳ chín

b.Quá trình giao phấn của cây ngô diễn ra

Cây ngô là cây giao phấn chéo nhờ gió Phần lớn hạt ngô rơi trong khoảng 5m trong bờ ruộng (84-92%).Để xảy ra phát tán gen thì hạt phấn của cây chuyển gen phải tồn tại rơi trên vòi đầu nhụy của cây nhận và cạnh tranh với hạt phấn của cây khác để có khả năng thụ phấn chéo.Những hạt phấn có màu sáng ít

có khả năng phát tán trong khoảng cách xa

c.Cây ngô phát tán qua cây trồng khác

Cây ngô không có khả năng tồn tại trong môi trường hoang dại không thể duy trì sinh sản nếu không có sự chăm sóc của con người Không có khả năng xâm lấn trong môi trường tự nhiên (Gould 1968).Bắp ngô mang hạt được

bao bọc trong lá bao lên khả năng phát tán trong tự nhiên là không xảy ra (Doebley 1990)

d.Những tranh luận về ngô BT và tác động của nó đến bướm Monarch Năm 1999 ,Losey và cộng sự đã công bố tỷ lệ chết của sâu non ăn lá có phủ hạt phấn của ngô BT cao hơn so với đối chứng Năm 2000 Jesse và Obrycki cũng ủng hộ quan điểm của Losey

- Những hạn chế về nghiên cứu của Lossey

Lượng hạt phấn trên lá cỏ sữa không được xác định cụ thể

Chỉ thực hiện trên 1 giống ngô BT

Việc áp dụng kết luận kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm đối với điều kiện đồng ruộng là không chính xác

Phương pháp thu nhập hạt phấn có thể lẫn bao phấn hoặc các đoạn bông

cờ

nhau đối với sâu bướm monarch

Kết quả : Các protein Cry9C và Cry1F hầu như không gây độc đối với sâu non 1 tuổi nhưng mẫn cảm với Cry1Ab và Cry1Ac Sâu non tuổi lớn hơn ít mẫn cảm với Cry1Ab 12-13 lần so với sâu non 1 tuổi

Chứng tỏ sự lẫn tạp trong hạt phấn (bao phấn ) tác động đột ngột đến sự sống ,tăng trưởng khối lượng cho kết quả không chính xác.Chứng tỏ kết luận Jesse và Obrycki(2000) là không chính xác

- Oberhauser (2001) và Dively (2004) : Tác động của hạt phấn ngô BT với sâu monarch còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường

Nghiên cứu cho thấy thề hệ đầu tiên của bướm monarch đẻ trứng lứa đầu vào T5 không trùng với giai đoạn tung phấn của ngô Thế hệ thứ 2 bướm monarch đẻ trứng T7-8,ngô tung phấn trong thời gian 1-2 tuần giữa T7-T8 Trong khi đó sâu phát triển trong 1 thời gian dài hơn ,

khả năng tiếp xúc của hạt phấn và sâu monarch phụ thuộc vào sự phát triển của chúng và sự tung phấn của cây ngô

-Oberhauser(2001) đã phân tích tỷ lệ cỏ sữa mọc trong các cánh đồng ngô cao hơn ở những khu vực phi nông nghiệp ,đặc biệt dọc theo bờ ruộng so với ruộng trồng ngô và đậu tương tỷ lệ bướm monarch chiếm tỷ lệ cao

cũng như ngoài ruộng ngô:mật độ hạt phấn trung bình cao nhất ở trong ruộng

Các lá cỏ sữa chỉ mang 30-50% mật độ hạt phấn , sâu non 1-3 tuổi không ăn gân chính nơi mật độ hạt phấn cao gấp 1,5-1,9 lần so với vị trí khác, mưa ảnh hưởng đến mật độ hạt phấn ( 1 cơn mưa có thể loại bỏ 54-86% hạt phấn )

-Oberhauser(2001) đã phân tích tỷ lệ cỏ sữa mọc trong các cánh đồng ngô cao hơn ở những khu vực phi nông nghiệp ,đặc biệt dọc theo bờ ruộng so với ruộng trồng ngô và đậu tương tỷ lệ bướm monarch chiếm tỷ lệ cao

cũng như ngoài ruộng ngô:mật độ hạt phấn trung bình cao nhất ở trong ruộng

Các lá cỏ sữa chỉ mang 30-50% mật độ hạt phấn , sâu non 1-3 tuổi không ăn gân chính nơi mật độ hạt phấn cao gấp 1,5-1,9 lần so với vị trí khác, mưa ảnh hưởng đến mật độ hạt phấn ( 1 cơn mưa có thể loại bỏ 54-86% hạt phấn )

Từ các kết quả nghiên cứu trên có thể đưa ra kết luận : Tất cả các ngô

BT thương mại hiện nay không có tác động đến bướm Monarch đặc biệt là khi

so sánh với việc sử dụng thuốc trừ sâu truyền thống

VI– Phát tán gen ở cây đậu tương

a Đặc điểm sinh trưởng phát triển cây đậu tương

Từ lúc mọc đến khi cây có 5 lá thật (3 lá kép) khoảng 25-30 ngày sau khi gieo, thân sinh trưởng với tốc độ bình thường

b.Quá trình thụ phấn của cây đậu tương

Đậu tương là cây tự thụ phấn ,quá trình xảy ra vào lúc sáng sớm trước khi

nở hoa chỉ khoảng 0,5 -1% giao phấn chéo nhờ côn trùng Vào thời gian thụ

phấn các bó nhị đực kéo dài ra giống cái chuông bao quanh nhụy.Các hạt phấn trực tiếp rơi núm nhụy lên tỷ lệ thụ phấn cao Thời gian tự thụ phấn đến thụ tinh vào khoảng thời gian từ 8-10h

c.Sự phát tán gen của cây đậu tương

Đậu tương là cây tự thụ phấn và nhân giống chủ yếu bằng hạt

Tỷ lệ giao phấn ở đậu tương thường nhỏ <1% (Caviness,1996)

Khoảng cách xa nhất giữa cây cho và cây nhận phấn là 7m

.Chứng tỏ khả năng phát tán gen là rất nhỏ

Tỷ lệ lai chéo cao nhất quan sát được là 0,195% (2001) và 0,16% (2002),

ở các cây trồng liền kề cách 0,7m từ nguồn cho phấn hoa

Không có sự lai chéo nào xảy ra được quan sát các hàng cách 10,5m từ nguồn phấn hoa trong vòng 4 năm

d.Cây đậu tương phát tán qua cây trồng khác

Đậu tương là cây hàng năm Một số hạt đậu tương có thể sót lại sau thu hoạch , sống và nảy mầm trong vụ sau nhưng không có bằng chứng nào chứng

tỏ cây này có khả năng tự hình thành quần thể mới (Hymowitz và Singh 1987)

VII- Phát tán ở cây bông

Chi bông có khoảng 50 loài, nơi khởi nguồn của bông còn chưa rõ Hạt bông khá lớn và nặng, không dễ để được gió phát tán Cây bông là cây tự thụ phấn và có thể được giao phấn với sự góp mặt của côn trùng thụ phấn

a.Đặc điểm sinh trưởng của cây bông

Quá trình sinh trưởng và phát triển từ khi gieo hạt đến bắt đầu có quả nở khoảng 95 - 125 ngày và đến tận thu khoảng 140 - 170 ngày.cao về nhiệt Nhiệt

Thời kỳ sinh trưởng của cây bông

Thời kỳ sinh trưởng được chia thành 5 giai đoạn :

• Giai đoạn quả nở

b.Quá trình Thụ phấn của cây bông

Cây bông là cây tự thụ có thể giao phấn khi có mặt của côn trùng thụ phấn Hạt phấn bông chỉ tồn tại trong tự nhiên khoảng 12h(Govila and Rao,1969) và thụ tinh trong vòng 12-30h sau thụ phấn Tỷ lệ giao phấn của cây bông phụ thuộc vào : số lượng côn trùng ,vị trí và thời điểm thụ phấn giao động từ 10% hoặc ít hơn Hạt phấn của bông khá lớn và nặng không dễ phát tán nhờ gió

c.Sự phát tán của cây bông đối với các cây trồng khác

Cây bông không có hình thức sinh sản vô tính ,nên sự phát tán xảy ra chủ yếu là do hạt giống

Bông rất ít nảy mầm sau phát tán , nguy cơ trở thành cỏ dại là hầu như không có

Tần suất giao phấn chéo giảm theo khoảng cách so với nguồn hạt phấn cung cấp giảm từ 5 đến dưới 1% tại khoảng cách từ 1-7m

Giao phấn chéo ở cánh đồng cách nhau 4 m giảm từ 1,89% ở những hàng cây trồng gần nhau nhất đến gâng như bằng 0 với các cây cách nhau 23,2m nên khả năng phát tán của cây bông trên môi trường là rất thấp

VIII- Kết luận

Tóm lại việc phát tán gen ở cây trồng biến đổi gen xảy ra với tần số thấp

và ít gây hậu quả tới môi trường Các cây trồng công nghệ sinh học như cây ngô chuyển gen , cây bông , cây đậu tương đang được đưa ra ngoài sản xuất đem lại năng suất cao Tuy nhiên chúng ta cần phải có những biện pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo hạn chế phát tán gen vì chỉ có như vây chất lượng cây trồng mới được nâng cao

IX- Tài liệu tham khảo

1.Cây trồng công nghệ sinh học PGs Nguyễn Thị Phương Thảo –Nguyễn Thị Thùy linh

2.http://hoinongdan.cantho.gov.vn/?tabid=150&ndid=71&key=

3.http://doc.edu.vn/tai-lieu/bai-giang-chon-giong-dau-tuong-1958/

5.http://www.agbiotech.com.vn/vn/?key=125&mnu=preview