Đề tài ứng dụng của di truyền và sinh học phân tử trong nông nghiệp

ứng dụng của di truyền và sinh học phân tử trong nông nghiệp nhằm đưa ra các ứng dụng và phân tích vai trò của kỹ thuật gen trong lĩnh vực nông nghiệp..............................................................................................

Đề tài: Ứng dụng của di truyền và sinh học

phân tử trong nông nghiệp.

Viện Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm

Nhóm 12: Đề tài Ứng dụng của di truyền và sinh

học phân tử trong nông nghiệp

• I Ứng dụng trong trồng trọt.

• II Ứng dụng trong chăn nuôi.

Đặt vấn đề

- Chúng ta đều biết, nông nghiệp là một ngành đóng vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia, kể cả các nước đạt đến trình độ phát triển cao

- Việt Nam là một nước mà nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao nhưng hiệu quả chưa lớn Nhận thức được tầm quan trọng của ngành nông nghiệp nên chúng ta đã tập trung nghiên cứu và ứng dụng khoa học

kĩ thuật trong nông nghiệp Đặc biệt là ứng dụng những thành tựu của công nghệ sinh học Trong đó, di truyền và sinh học phân tử đóng vài trò quan trọng trong việc lựa chọn và phát triển các giống

có nhiều ưu điểm vượt trội so với các giống truyền thống

1 Phương pháp chọn và cải thiện

giống cây trồng

• Chọn giống, được coi là “sự tiến hóa do con người điều

khiển”.

• Các bước chọn và cải thiện giống:

- Sưu tập và tạo vật liệu ban đầu

- Xây dựng phương pháp đánh giá và chọn lọc

- Xác định kiểu giao phối

- Phục tráng các giống

1 Phương pháp chọn và cải thiện

- Các phương pháp chọn lọc

- Các phương pháp giao phối

***Chọn và cải thiện giống là một quá trình phức tạp, đòi hỏi qua nhiều khâu, tốn nhiều công sức và tốn nhiều thời gian

2 Cây trồng biến đổi gen

• Thế nào là cây trồng chuyển gen ?

Cây trồng biến đổi gen là loại cây trồng được lai tạo ra bằng cách sử dụng các kỹ thuật của công nghệ sinh

học hiện đại, hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, công nghệ gene hay công nghệ DNA tái tổ hợp, để chuyển một hoặc một số gene chọn lọc để tạo ra cây trồng

mang tính trạng mong muốn.

2 Cây trồng biến đổi gen

Có 2 phương pháp chuyển gen chính:

• Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn hoặc virus.

• Chuyển gen trực tiếp.

2 Cây trồng biến đổi gen

• Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn

• Nguyên lý chung:

2 Cây trồng biến đổi gen

Ưu điểm: Nhược điểm:

• Gen ít bị đào thải

• Số lượng bản sao ít hơn

tránh được hiện tượng ức

• Trong khi nhiều cây một lá mầm là những lương thực quan trọng như lúa, ngô, lúa mỳ…

Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn.

2 Cây trồng biến đổi gen

Một số phương pháp chuyển gen trực tiếp như

• Chuyển gen bằng súng bắn gen.

• Chuyển gen bằng sung điện (thường được dung với tế bào trần).

• Chuyển gen bằng vi tiêm.

• Chuyển gen bằng kỹ thuật siêu âm,…

Tuy vậy, phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế nên chỉ dụng ở mức độ phòng thí nghiệm.

2 Cây trồng biến đổi gen

Một số thành tựu thu được ở cây trồng biến đổi gen

• Ngô kháng sâu.

• Đậu tương kháng sâu.

• Ngô kháng thuốc diệt cỏ.

• Ngô kháng sâu bệnh + kháng thuốc diệt cỏ.

• Đậu tương kháng sâu + kháng thuốc diệt cỏ.

• Cải dầu, kháng sâu, kháng thuốc diệt cỏ.

• Bông kháng sâu, kháng thuốc diệt cỏ.

2 Cây trồng biến đổi gen

Ngô chuyển gen:

kháng sâu đục thân và

thuốc trừ cỏ.

Giống ngô MON 89034

giống ngô biến đổi gen

đầu tiên và duy nhất ở

Việt Nam được cấp giấy

chứng nhận an toàn sinh

học đến thời điểm này.

2 Cây trồng biến đổi gen

Cây cà chua chuyển gen

• Kéo dài thời gian chín

• Gen kháng bệnh virus:

kháng với virus CMV (ví

dụ ở giống cà chua

PT18)

2 Cây trồng biến đổi gen

Giống lúa vàng( Golden rice)

• Giống lúađượcchuyển gen tổnghợp

2 Cây trồng biến đổi gen

Tuy cây trồng biến đổi gen mang lại nhiều lợi ích song bên cạnh

đó còn có những nguy cơ tiềm ẩn khác có thể xảy ra như:

3.Chuẩn đoán virut gây bệnh hại cây

trồng

Kỹ thuật sử dụng:

• Phương pháp RT-PCR (Reverse Transcriptase -

Polymerase Chain Reaction)

 Kỹ thuật PCR

 Kỹ thuật RealTime-PCR

• Phương pháp ELISA

Kết quả: (theo báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài trong nghiên cứu các giải pháp công nghệ sinh học trong sản xuất và thử nghiệm các loại kit chuẩn đoán bệnh hại cây trồng

do GS.TS Vũ Triệu Mân chủ nhiệm), 2005

• Tạo vườn thuốc lá sạch bệnh ở Cao Bằng giúp chương trình khoai tây Việt Đức kiểm tra bệnh virut tạo cây sạch bệnh ở 6 tỉnh và công ty Giúp sản xuất hồ tiêu sạch bệnh

ở Tây Nguyên, giúp trung tâm nghiên cứu dâu tơ tằm

trung ương và trại dâu tằm Việt Hùng – Thái Bình tạo vườn sâu sạch bệnh, giúp cho chương trình cây cam sạch bệnh tại Hòa Bình

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• 1 Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng thức ăn cao

• 2 Tạo giống vật nuôi chuyên sản xuất protein quý trong y dược

• 3 Tạo giống vật nuôi kháng bệnh và điệu kiện thay đổi của môi trường

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• Chuyển gen vào động vật bằng kĩ thuật DNA tái tổ hợp đã góp phần quan trọng vào việc chọn giống động vật vì:

- Giúp đưa nhiều tính trạng mới vào động vật mà trước đó chưa hề có

- Đưa tính trạng có sẵn vào động vật nhanh hơn các phương pháp chọn giống thông thường ( lai và chọn lọc)

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• Các phương pháp chuyển gen vào động vật:

- Vi tiêm (Microinjector): là phương pháp thông dụng hơn cả DNA được bơm thẳng vào hợp tử ở giai đoạn nhân non

- Phương pháp sử dụng vector là vius như: SV40, BPV

- Phương pháp dùng tế bào cuống phôi

- Phương pháp dùng tinh trùng như vector mang gen

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• 1 Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu

quả sử dụng thức ăn cao.

Phương pháp này tập trung chủ yếu vào việc đưa tổ hợp gen cấu trúc của hormone sinh trưởng và

promoter methallothionein

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• 1 Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng

thức ăn cao.

Ví dụ: Cá hồi chuyển gen hormone sinh trưởng có trọng lượng lớn gấp 3 lần so với cá hồi thông thường

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• 2 Tạo giống vật nuôi chuyên sản xuất protein quý trong y

dược.

Đây là hướng có nhiều triển vọng nhất bởi vì có nhiều protein dược phẩm quý không thể sản xuất qua con đường vi sinh hay sinh vật bậc thấp, do những sinh vật này không có hệ enzyme để tạo ra những protein có cấu tạo phức tạp

II Ứng dụng trong chăn nuôi

Ví dụ: Sản phẩm chuyễn gen động vật duy nhất đã được FDA chấp thuận là dược phẩm kháng máu đóng cục- anti clotting

drug, tên gọi là ATryn, chích triết từ sữa dê sửa đổi di truyền

Thuốc do công ty GTC Biotherapeutics Inc Framingham, bang Massachusetts bán khá chạy và công ty dự tính phát triển

những dòng dê và thỏ làm ra các thuốc căn bản sữa cho bệnh

nhân đau bệnh máu không đông – hemophilia , các bệnh tự miễn nhiễm – autoimmune disease và ung thư , theo lời chủ tịch GTC Yam Echelard

II Ứng dụng trong chăn nuôi

• 3 Tạo giống vật nuôi kháng bệnh và điệu

kiện thay đổi của môi trường.

Kết luận.

• Qua bài thuyết trình chúng ta có thể hiểu phần nào về vai trò

và ứng dụng của di truyền và sinh học phân tử trong nông

• Hy vọng, trong tương lai chúng ta sẽ có một lời giải đáp chính xác về vấn đề này một cách thỏa đáng

Tài liệu tham khảo

• 1 PGS.TS Khuất Hữu Thanh, Giáo trình di truyền và sinh học phân tử, Nxb Khoa học và kĩ thuật Hà Nội

• 2 Phạm Thành Hổ, 2006, Di truyền học Nxb giáo dục

• 3 Trần Thị Lệ, Nguyễn Hoàng Lộc, Trần Quốc Dung,  Giáo trình Công nghệ gen trong nông nghiệp, 2006