sinh vật biến đổi gen (gmos) cơ hội & thách thức

sinh vật biến đổi gen (gmos) cơ hội & thách thức

Sinh vật biến đổi gen (GMOs): Cơ hội & Thách thức

Ts TRƯƠNG TRỌNG NGÔN Viện nghiên cứu và phát triển CNSH – Đại học Cần Thơ

Email: ttngon@ctu.edu.vn

SINH VẬT BIẾN ĐỔI GEN LÀ GÌ ?

Một sinh vật mà vật liệu di truyền của chúng bị

biến đổi thông qua việc can thiệp bằng các kỹ

thuật di truyền

NỘI DUNG

KHÁI QUÁT VỀ TIẾN TRÌNH GMOs



Biến đổi gen

• Tác động và làm thay đổi gen

• Sao chép nhân tạo một đoạn của DNA từ sinh vật này và gắn đoạn sao chép này vào DNA của một sinh vật khác

www.clipartguide.com

Mục đích của biến đổi gen

• Nó cho phép gen từ một loài sinh vật này

được gắn vào bên trong tế bào của một sinh vật khác, không cùng loài

Khái quát về quá trình

Tế bào chất

Nhân

Màn tế bào

Gen được chọn

www.encarta.msn.com

Vi khuẩn

NST của vi khuẩn

Các bước của biến đổi gen

4 Thể hiện của gen đó ra ngoài thông

qua tính trạng được thay đổi của sinh

vật nhận (Expression)

1 Chọn lựa gen đoạn gen cần thiết (Isolation)

2 Cắt đoạn gen cần thiết (Restriction (Cutting))

3 Chuyển đoạn gen cần thiết đó vào sinh

vật khác (Transformation (Ligation))

DNA cho đoạn

gen

Gen dò tìm Genetic probe

(a) Cô lập gen cụ thể từ những sinh vật cho

gen, ví dụ như từ con người

1 Chọn đoạn gen cần thiết

• Phá vỡ tế bào

• Bổ sung những đoạn gen dò tìm (Genetic probe)

• Phát hiện vị trí của các gen cần quan tâm

Vị trí của

gen quan

tâm

1 Chọn đoạn gen cần thiết…

Tế bào vi khuẩn

Plasmid

(b) Phân lập plasmid từ tế bào vi khuẩn

www.sci.sdsu.edu

2 Cắt đoạn gen cần thiết

• Enzyme cắt giới hạn hoạt động như những cây

kéo phân tử và cắt DNA ở những vị trí cụ thể được gọi là vị trí cắt giới hạn (restriction sites)

2 Cắt đoạn gen cần thiết…

Vị trí cắt giới hạn

Plasmid

DNA cho đoạn gen

Vị trí cắt giới hạn

2 Cắt đoạn gen cần thiết…

DNA cho gen

Điểm kết thúc Plasmid

3 Chuyển gen (Transformation)

Enzyme DNA ligase nối những điểm kết thúc lại với nhau

Plasmid DNA với những điểm kết thúc

3 Chuyển gen (Transformation)…

Plasmid

DNA

DNA cho gen

Enzyme DNA Ligase

nối những điểm kết

thúc lại với nhau

Next slide for

animation

www.gch.ulaval.ca

DNA tái tổ hợp

DNA Ligase

3 Chuyển gen (Transformation)…

• DNA tái tổ hợp được đưa vào tế bào vi khuẩn

Nhiễm sắc

thể của vi

khuẩn

Tế bào vi khuẩn

DNA tái tổ hợp

Gen được khép kín

4 Biểu hiện gen được chuyển

• Tế bào vi khuẩn được nhân lên theo công thức nhị phân Fission (Binary Fission)

• Tế bào vi khuẩn sản xuất polypeptide

• Mã hóa các gen hoặc protein từ DNA cử sinh vật cho gen

Tóm tắt các bước

DNA cho gen

Plasmid

1 Cắt với enzyme cắt giới hạn

DNA cho gen

Điểm kết thúc

NHỮNG THUẬN LỢI VÀ BẤT LỢI



Thuận lợi từ sản phẩm biến đổi gen

Cây trông

▪ Tăng hương vị và chất lượng

▪ Rút ngắn thời gian chín

▪ Tăng dinh dưỡng, năng suất và kháng lại với bất lợi (stress)

▪ Tăng đề kháng với dịch bệnh, dịch hại và thuốc trừ cỏ

▪ Sản phẩm mới và phát triển kỹ thuật

Động vật

▪ Tăng sức đề kháng, năng suất, sức chịu đựng và tăng hiệu quả thức ăn

▪ Tăng sản lượng thịt, trứng và sửa

▪ Cải thiện được sức khỏe động vật và phương pháp chuẩn đoán

Môi trường

▪ “Thân thiện" thuốc trừ cỏ sinh học và thuốc trừ sâu sinh học

▪ Bảo tồn đất, nước và năng lượng

▪ Xử lý sinh học đối với các sản phẩm ngành lâm nghiệp

▪ Quản lý chất thải tự nhiên tốt hơn

▪ Nhiều hiệu khác…

Xã hội

▪ Tăng an ninh lương thực cho tăng trưởng dân số

Những ví dụ đối với cây trồng biến

đổi gen và những thuận lợi của chúng

Cây trồng kháng thuốc bảo vệ thực vật

Các nhà khoa học đã chuyển được gen vào cây trồng,

loại cây này có thể kháng lại thuốc BVTV Khi mà nông dân phun thuốc BVTV trên cây trồng biến đổi gen này, họ có thể tiêu diệt hầu hết các loại dịch hại,

chỉ ngoại trừ loại cây trồng chuyển gen này

Thuốc trừ sâu trên bắp ngọt (sweet corn)

Các nhà khoa học đã biến đổi gen bắp ngọt để nó sản suất chất độc tiêu diệt côn trùng Điều này

có nghĩa là nông dân không cần thiết phải tiêu diệt với côn trùng bằng thuốc trừ sâu Bắp biến đổi gen được gọi là bắp Bt (Bt-corn) bởi vì gen tiêu diệt côn trùng trên cây bắp được lấy từ vi

khuẩn Bacillus thuringiensis Thuận lợi:

• Người nông dân không cần thiết phải sử dụng

thuốc trừ sâu để diệt côn trùng, vì thể điều kiện môi trường xung quanh không còn tiếp xúc với lượng lớn thuốc bảo vệ thực vật độc hại.

• Người nông dân không cần thiết phải đi bộ xung quanh cánh đồng với các dụng cụ phun thuốc độ hại, mặt nạ phòng độc và đồ bảo hộ lao động.

Gạo vàng

Gạo vàng là gạo biến đổi gen, chúng có chứa lượng

Beta-carotene, là tiền chất để chuyển thành Vitamin A

trong cơ thể Vì thế, ăn gạo vàng con người sẽ

được nhiều Vitamin A

Thuận lợi:

• Lúa gạo có thể được coi như một lợi thế đặc biệt

của những người nghèo ở các quốc gia kém phát triển Họ chỉ có những bữa ăn rất hạn chế thiếu

các Vitamin thiết yếu cho cơ thể Hậu quả những bữa ăn hạn chế này là nguyên nhân làm cho nhiều người chết hoặc bị mù Điều này đặc biệt đúng với một số vùng thuộc châu Á, nơi mà con người sống dựa vào nguồn thức ăn là gạo từ sáng sớm đến

chiều tối

Cà chua với thời gian tồn trữ kéo dài

Cà chua với thời gian tồn trữ kéo dài được đưa vào

thị trường năm 1994 và là lần đầu tiên thực phẩm biến đổi gen được đưa đến người tiêu

• Cà chua GM có thể chịu được thời gian vận

chuyển dài hơn Điều này có nghĩa là người gieo trồng có thể chờ đợi những quả cà chua chín thì mới thu và mang ra thị trường vì chúng sẽ có thể chịu được thời gian vận chuyển lâu dài.

• Người sản xuất thuận lợi là sẽ thu hoạch tất cả cà chua của họ cung một lúc.

Những bất lợi từ cây trồng biến

đổi gen

Việc sử dụng sinh vật biến đổi gen (GMOs)

đã gây ra tranh cải trong nhiều lĩnh vực Một số nhóm hoặc cá nhân thấy rằng việc

sử dụng sinh vật biến đổi gen như sự can thiệp không thể chấp nhận với lĩnh vực sinh học hoặc là tiến trình phát triển của

tự nhiên trong thời gian dài, trong khi những người khác thì quan tâm đến mặt giới hạn của khoa học hiện đại để hiểu đầy đủ tất cả ảnh hưởng tiêu cực tiềm năng của những can thiệp về di truyền

này.

• Không lường trước tác hại đối với các sinh vật khác

– Phấn hoa từ Bắp Bt làm tử vong cao trên loài bướm vua (monarch butterfly caterpillars)

• Giảm hiệu quả của thuốc BVTV

– Côn trùng sẽ trở nên kháng đối với Bt hoặc cây trồng

khác sẽ bị biến đổi gen để sản xuất ra loại thuốc trừ sâu riêng cho mình.

• Chuyển gen đến các loài không mong muốn

– Cây trồng được chuyển gen để kháng lại thuốc diệt cỏ và

cỏ dại sẽ bị lai chéo (cross-breed), kết quả là chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ từ cây trồng sang cỏ dại tạo thành

“siêu cỏ dại” kháng thuốc diệt cỏ.

Những bất lợi từ cây trồng biến

đổi gen

• Gây dị ứng

– Việc đưa một gen vào cây trồng có thể tạo ra những chất

gây dị ứng hoặc tạo ra phản ứng dị ứng dối với những

hướng mà vật liệu di truyền đi đến.

• Các ảnh hưởng không biết được đối với sức khỏe con

người

– Việc đưa những gen bên ngoài vào trong cây trồng thực

phẩm có thể có những bất ngờ không không lường được và những những tác động tiêu cực trên sức khỏe con người.

Những bất lợi từ cây trồng biến

đổi gen

SỰ KIỆN VỀ GMOs



40% hàng hóa được bày bán ở Mỹ có nguồn

gốc từ biến đổi gen.

Nhiều sản phẩm chứa dầu thực vật, phần lớn chúng được sản xuất

từ bắp và đậu nành biến đổi gen.

GMOs ở Mỹ

Cây trồng biến đổi gen có an toàn

là họ không có nguy cơ mắc bệnh.

• Tất cả các cây trồng biến đổi gen cần được đánh giá cẩn thận.

Những ảnh hưởng gì từ cây trồng

biến đổi gen đối với môi trường?

• Biến đổi gen có thể tăng tốc đối với những

ảnh hưởng thiệt hại về nông nghiệp hoặc có thể giúp cho ngành nông nghiệp trở nên bền vững hơn.

• Cây trồng biến đổi gen có thể ảnh hưởng gián tiếp đối với môi trường thông qua việc thay

đổi hành vi trong nông nghiệp và môi trường

Sử dụng quá nhiều thuốc diệt cỏ và giống

kháng côn trùng có thể phát sinh những loài

cỏ và những loài côn trùng với tính kháng mới.

Có phải luật lệ về GMOs được quy định

bởi các điều ước quốc tế không?

Một số thỏa thuận quốc tế:

1 Tổ chức thương mại thế giới (WTO)

• 1994 thỏa thuận được thiết lập để các nước

được đảm bảo quyền chắc chắn là thực phẩm, động vật và sản phẩm cây trồng nhập khẩu là

an toàn.

• Việt Nam là thành viên của WTO Vì thế mà tất

cả sản phẩm nông nghiệp cũng sẽ phải tuân

thủ các thỏa thuận an toàn thực phẩm đó.

2.Các công ước bảo vệ cây trồng quốc tế

Thông qua đó để ngăn chặn ảnh hưởng dịch hại

lên cây trồng và sản phẩm từ cây trồng.

Đông Nam Á

• Philippines: đang được phát triển 7 giống cây trồng

GM, với 4 giống đã được phê duyệt để trồng hoặc trồng rồi (Bắp Bt, Bắp RR, Bắp Bt11 và một giống có đặc tính

Việt Nam sẵn sàng cho GM

 Tháng 08/2005, Nghị định số 69 của Chính phủ về an

toàn Công nghệ sinh học với các quy định về nhập khẩu, nghiên cứu hoặc trồng các loại cây trồng biến đổi gen (GM)

• Tháng 02/2006, Thủ tướng chính phủ đã phê duyệt một

chương trình phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học đến năm 2020, bao gồm cả điều kiện cho việc phổ biến cây trồng biến đổi gen (GM)

• Theo đó, một số chủng loại nhất định cây trồng GE sẽ

được tạo ra và trồng khảo nghiệm cơ bản ở giai đoạn 2010

2006-http://www.agbiotech.com.vn/vn/

Đánh giá rũi ro tổng quát & Sơ đồ quản lý

Giấy chứng nhận thử nghiệm GMOs ngoài đồng

Giấy chứng nhận an toàn thực phẩm cho người

Giấy chứng nhận an toàn thức ăn chăn nuôi

An toàn thực phẩm đới với GMOs

• Protein trong cây (100%)

• Genes trong cây (100%)

• Sử dụng thuốc trừ sâu (+++)

• Protein trong cây (99%)

Protein ngoại (1%)

- Protein Bt

- Protein phân hủy thuốc trừ cỏ

• Genes trong cây (99,99%)

Gene ngoại (0,1%)

- gene Bt (bắp), RR (đậu nành)

• Không sử dụng thuốc BVTV

• Kết quả của lai giống trong toàn bộ hàng

chịu tác động, nhưng cũng dẫn đến những hậu quả không lường trước được.

• Chọn giống truyền thống so với công nghệ sinh học trong biến đổi gen, mỗi cách đều

có độ khác biệt nhau:

- Chọn giống theo phương pháp truyền thống

 Vung một thanh kiếm lớn

- Công nghệ sinh học giữ những chiếc kẹp nhỏ

(cẩn thận nhiều hơn)

CÁC VẤN ĐỀ BÀN LUẬN



• Hơn 2000 loại cây trồng đột biến được tạo bởi hóa chất

hoặc dùng tia phóng xạ bao gồm lúa mì, lúa, bưởi, rau xà lách, đậu, , Có phải tất cả chúng là sản phẩm tự nhiên?

The United States National Academy of Sciences Nina Fedorof

Thiếu hiểu biết dẫn đến hoảng sợ

Ủng hộ - Sinh vật biến đổi gen GMO

Lí do ：

• Cần thiết cho đời sống con người và thức

ăn chăn nuôi

• Giải pháp khắc phục thích hợp mong đợi

Chống lại biến đổi gen

Lí do:

• Không tự nhiên, đóng vai trò của

• Gắn gen gây hại đến con người

• Chống lại vai trò của tự nhiên

• Nguyên nhân gây dị ứng

Quá trình chuyển gen

trong tự nhiên

• Bệnh Crown gall bởi Agrobacterium

Crown gall

• Thuần hóa các loài khác của con người, không phải

để mang lại lợi ích cho cây trồng và vật nuôi đó, mà

là cần thiết cho con người sử dụng hoặc do mong muốn của con người.

Darwin

Rau cải tự nhiên cũng có độc tố?

Cần tây (Celery): với chất psoralen (furocoumarins)  làm nổi ban

trên da và gây ung thư

Súp lơ trắng (Cauliflower): gây bứu cổ (Goiter)

Carrot: chứa chất neurotoxins và LSD

Peach, Lê (Pears): Gây bứu cổ (Goiter)

Dâu tây (Strawberry): chống đông máu dẫn đến chảy máu nhiều

gây ói mữa (Vomiting), tiêu chảy (diarrhea)

Nấm, Dưa leo, Ô liêu, Cà phê, Trà: đều chứa các chất gây hại đến

sức khỏe con người

thể được ăn sau khi nấu

• Có thể có các đại phân tử trong thực hiện và thực

phẩm biến đổi gen được ăn?

• Để có được nhiều thông tin về gen và trình tự DNA thì không quan trọng như là các thành phần hóa chất

trong thực phẩm.

The United States Food and Drug Inspection Bureau

Coming (soon)

Lúa kháng thuốc trừ cỏ và nhiều loại cây trồng khác

Cây trồng kháng bệnh và côn trùng,… khoa tây kháng nấm với

những gen từ khoai tây hoang dại có họ hàng

Cây trồng kháng lại điều kiện bất lợi… hạn, nhiệt, mặn, phèn,…

Những loại cây trồng phát hiện hoặc loại bỏ thành phần độc tố

từ đất.

GM control

rice & drought stress

Control & fungus-resistant

potato in Indian field trial

Landmine TNT > purple plants

30 days on 300mM Al Right: control papaya Left: extra citrate synthase

Coming (soon)

Nhiều loại cây trồng thực phẩm có ích cho sức khỏe: thành phần dầu tốt hơn, chống ôxy hóa, bổ sung thêm Vitamin,… Gạo vàng với Vitamin A

 Chất Gluten tự do trong lúa mì, chất ít gây dị ứng (hypo-allergenic) trong đậu phộng, trái cây có thể tồn trữ lâu hơn.

 Cây trồng tốt hơn phù hợp để sản xuất cồn sinh học hoặc dầu diesel sinh học

 Sản xuất dược liệu: rẽ tiền và an toàn, ví dụ: vắc xin viêm gan

(hepatitis vaccine)

 Nhiều thứ khác nữa,….

Sản phẩm GM sản xuất cho

các nước đang phát triển

• Trung Quốc: bông vãi, bắp, đu đủ, lúa, lúa mì, cà chua, ớt…

• Ấn Độ: trái brinjal (cà tím), 25 dòng lúa lai mới, 23 dòng cà

chua, nhiều dạng hình đậu phộng, đậu pigeon, khoai tây, cải mù tạc, mía, đậu nành và đậu bắp đang chờ đợi để được phên

chuẩn

• Bắp kháng virus gây bệnh sọc trên lá ở Châu Phi (Nam Phi)

• Khoai lang kháng với virus hoặc côn trùng (Kenya, Uganda,…

• Khoai mì kháng virus (Kenia, Nigeria, Tanzania, )

• Đậu đũa (cowpea) kháng công trùng (Nigeria)

• Những giống cây trồng GM đầu tiên tồn tại trong sản xuất được 12 năm

• Ở châu Âu tiếp tục còn kiểm tra sau khi phóng thích thành cây trồng thương mại

• An toàn hơn các loại cây trồng khác?!

54

Ảnh hưởng đến môi trường?

hưởng đến môi trường

• Ảnh hưởng lên hệ sinh thái phụ thuộc vào đặc tính

kháng hạn, protein chửa bệnh, cà phên không chứa caffein, gạo vàng).

• Và từ cây trồng, đất, thời tiết, …

• GMOs nên được so sánh với việc canh tác thông thường (Vd: độc tố, lai xa, ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đối với những sinh vật không cần phải tiêu

diệt…)

Bt và Tổ chức Hòa Bình xanh

(Greenpeace)

• Bắp Bt sẽ diệt trừ các loại bướm vua

• Kết quả thí nghiệm trong phòng khi cho ăn nhiều phấn hoa để ngoài suy với điều kiện ngoài đồng: không chính xác

• Chiến lược quản lý (nơi cư trú) để chống lại

điều này dường như hoạt động tốt, nhưng

hơn 10 năm kinh nghiệm cho thấy tính kháng

thỉnh thoảng xuất hiện ở những vùng, nơi mà

quản lý chưa tốt

• Nhiều loại Bt khác nhau, hiện tại hiện diện

số lượng lớn (không có cơ hội để kháng đối

với 2 Bt cùng một lúc

phép thương mại hóa.

Công nghệ sinh học cho các quốc

gia đang phát triển?

Các nước nông nghiệp đang phát triển có một nên nông

nghiệp có giá trị truyền thống và sở hữu nguồn giống đia

phương rất dồi dào như trái cây, ngũ cố và đậu so với các quốc gia khác và họ cũng có kinh nghiệm trong việc chọn giống

Tuy nhiên, công nghệ sinh

học có thể là công cụ rất

hữu dụng khi giải quyết

một vấn đề bị sai lệch

trong chọn giống Các

quốc gia đang phát triển có

thể phát triển năng lực của

họ để sử dụng công nghệ

này phục vụ cho lợi ích

của họ

Công nghệ sinh học cho các quốc

gia đang phát triển?

KẾT LUẬN

• Việt Nam là một nước đang phát triển và là thành viên

của WTO

• Cho đến này, những nơi mà cây trồng biến đổi gen

được đưa vào trồng ở những cánh đồng, vẫn chưa có báo cáo về những thiệt hại có ý nghĩa trên sức khỏe

con người và tổn hại về môi trường

• Một số bằng chứng của những loại cỏ kháng thuốc đã nỗi lên, nhưng “siêu cỏ” chưa có xâm chiếm các hệ

sinh thái nông nghiệp hoặc hệ sinh thái tự nhiên

• Tuy nhiên, đến giờ không có ảnh hưởng tiêu cực nào

được quan sát thấy, cho nên những ảnh hưởng như thế không thể xảy ra, vì thế các nhà khoa học khuyến

khích nên nghiên cứu thêm nữa về vấn đề này