Cây trồng biến đổi gene được bắt đầu thực hiện năm 1982. Năm 1994, giống cà chua Calgene chuyển gen chín chem. trở thành cây chuyển gen đầu tiên được sản xuất và tiêu thụ ở các nước công nghiệp. Hiện nay công nghệ chuyển nạp gen trên cây trồng đang được thực hiện ở nhiều nước phát triển như Mỹ, Anh, Nhật, Úc trên nhiều loại cây khác nhau như: đậu nành, bắp, khoai tây, cà chua, bông vải… với các loại gen khác nhau. Các nước đang phát triển chú trọng công nghệ này là Trung Quốc, Ấn Độ. Năm 2008, số nông dân canh tác cây trồng sinh học trên toàn cầu đạt 13,3 triệu nông dân trên tổng số 25 nước.Đối với Việt Nam, các thành tựu trong lĩnh vực này còn khiêm tốn so với trong khu vực và thế giới. Gần đây nhất, Việt Nam thành công trong chuyển nạp gen giầu vitamin A vào các giống lúa indica. Đó là ly do đề tài cây trồng biến đổi gene là mối quan tâm không nhỏ của nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam.
Trang 1Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp HCM
Khoa Khoa CNSH & KTMT
Bài tiểu luận
Trang 2MỤC LỤC
I.Giới thiệu đề tài 3
II Nội dung 3
1.Định nghĩa cây trồng chuyển gene (Genetically Modified Crop - GMC) 3
2 Các phương pháp chuyển gene trên cây trồng 3
a Chuyển gen qua trung gian Agrobacterium tumefaciens: 4
b Chuyển gen trực tiếp: 5
c Sử dụng gen đánh dấu 6
3 Thực trạng cây trồng biến đổi gene hiện nay 6
a Thế giới 6
b Việt Nam 7
c Những nguy cơ tiềm ẩn của cây trồng biến đổi gen và hướng khắc phục 7
III Ứng dụng 8
Tài liệu tham khảo 12
Trang 3I Giới thiệu đề tài
Cây trồng biến đổi gene được bắt đầu thực hiện năm 1982 Năm 1994, giống cà chua Calgene chuyển gen chín chem trở thành cây chuyển gen đầu tiên được sản xuất và tiêu thụ ở các nước công nghiệp Hiện nay công nghệ chuyển nạp gen trên cây trồng đang được thực hiện ở nhiều nước phát triển như Mỹ, Anh, Nhật, Úc trên nhiều loại cây khác nhau như: đậu nành, bắp, khoai tây, cà chua, bông vải… với các loại gen khác nhau Các nước đang phát triển chú trọng công nghệ này là Trung Quốc, Ấn Độ Năm 2008, số nông dân canh tác cây trồng sinh học trên toàn cầu đạt 13,3 triệu nông dân trên tổng số 25 nước
Đối với Việt Nam, các thành tựu trong lĩnh vực này còn khiêm tốn so với trong khu vực và thế giới Gần đây nhất, Việt Nam thành công trong chuyển nạp gen giầu vitamin A vào các giống lúa indica Đó là ly do đề tài cây trồng biến đổi gene
là mối quan tâm không nhỏ của nhiều nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam
II Nội dung
1 Định nghĩa cây trồng chuyển gene (Genetically Modified Crop - GMC)
Cây trồng biến đổi gen là những cây mà vật liệu di truyền của chúng được biến đổi theo ý muốn chủ quan của con người nhờ những công nghệ sinh học hiện đại, hay còn gọi là công nghệ gene Cây chuyển gen là những cây có chứa một hoặc một
số gen được đưa vào nhân tạo thay vì cây phải lấy chúng thông qua sự thụ phấn Đoạn gen được đưa vào được gọi là gen chuyển (transgen) có thể được lấy
từ cây khác trong cùng một loài hay từ các loài khác biệt hoàn toàn Cây chuyển gen là những cây chứa một hoặc một số gen trong genome được đưa vào bằng kỹ thuật biến nạp gen nhằm tạo ra một cách chính xác các sinh vật mới mang các tính trạng mong muốn Cây chuyển gen là loại thực vật có chứa một hoặc nhiều gen được đưa vào nhân tạo thay vì thông qua lai tạo
2 Các phương pháp chuyển gene trên cây trồng
a Các mục tiêu cần thỏa mãn khi chuyển gene để cải thiện giống cây trồng
- Thích nghi điều kiện khí hậu địa phương
- Kháng sâu bệnh, năng suất cao
- Mùi vị, màu sắc hấp dẫn, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và vệ sinh
- Thuận tiện cho bảo quản lâu, khó giập khi vận chuyển
- Tạo bất dục đực (5%)
Do tế bào thực vật có vách cứng nên có nhiều phương pháp khác nhau để đưa gene vào trong tế bào
Trang 4b Chuyển gen qua trung gian Agrobacterium tumefaciens:
Nhờ vi khuẩn tạo khối u ở thực vật, chủ yếu qua Ti-plasmid Đây là phương pháp thông dụng và dễ thực hiện
Trang 5c Chuyển gen trực tiếp:
- Bắn gen: sử dụng tốc độ cao của vi đạn đạo mang RNA hay DNA xuyên vào trong tế bào Các vi đạn là những hạt tungsten hay vàng (đường kính
1-4 u) tẩm DNA
- Vi tiêm: Một ống tiêm vi được sử dụng để xâm nhập vào nhân tế bào với gen ở bên trong, thực hiện để dàng với tế bào trần
Trang 6- Biến nạp qua trung gian các sợi silicon carbide: Trộn chung các plasmid DNA với tế bào trong sự hiện diện của các sợi silicon carbide và lắc Khi lắc dung dịch, các sợi mảnh của silicon carbide tương tự như những cây kim làm thủng vách tế bào để plasmid DNA xâm nhập vào trong
d Sử dụng gen đánh dấu
Ví dụ gen gusA (uidA) mã hóa cho β-glucuronidase (GUS) thực hiện phản ứng tạo màu xanh dưới ánh sáng huỳnh quang khi biến đổi cơ chất X-gluc (5-bromo-4-chloro-3-indolyl glucuronide)
3 Thực trạng cây trồng biến đổi gene hiện nay
a Thế giới
Cho đến nay, diện tích cây trồng biến đổi gen (GMC) trên toàn cầu vẫn tiếp tục gia tăng ở mức 12-15% Trong giai đoạn 8 năm kể từ năm 1996 tới năm 2003, diện tích trồng cây GMC trên toàn cầu đã tăng gấp 40 lần (từ 1,7 triệu ha/1996 lên 67,7 triệu ha/2003), trong đó diện tích trồng ở các nước đang phát triển tăng đáng kể Khoảng một phần ba diện tích trồng cây GMC trên toàn cầu trong năm 2004 (tương đương 20 triệu ha) là diện tích trồng ở các nước đang phát triển, nơi có mức tăng lớn nhất Trong giai đoạn 1996-2003, đặc tính chống chịu thuốc diệt cỏ của cây trồng biến đổi gen vẫn liên tục giữ vị trí hàng đầu, tiếp theo là đặc tính
Trang 7kháng sâu bệnh cho thấy xu hướng các gen biến đổi chiếm một tỷ lệ lớn trong diện
tích trồng cây biến đổi gen trên phạm vi toàn cầu
Biểu đồ thể hiện sự gia tăng diện tích cây trồng biến đổi gen
b.Việt Nam
Ở Việt Nam, có ba cây trồng biến đổi gen đã hiện diện là lúa, ngô và bông Một tỷ
lệ nhất định các sản phẩm biến đổi gen đã có mặt trong thức ăn chăn nuôi Song,
các nhà quản lý, nhà khoa học hiện vẫn chưa nắm được có bao nhiêu diện tích,
chủng loại cây biến đổi gen Chủ trương của Việt Nam là cho phép trồng cây biến
đổi gen và đẩy mạnh phát triển loại thực vật này Mới đây nhất, Thủ tướng Chính
Phủ đã ký quyết định đồng ý về Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng
Công nghệ sinh học trong lĩnh vực Nông Nghiệp - Phát Triển Nông Thôn đến năm
2020 Theo đó, ngoài việc đưa một số giống cây trồng biến đổi gen vào sản xuất,
Việt Nam sẽ tiến tới ứng dụng thành công nhân bản vô tính ở động vật Mỗi năm,
Ngân sách Nhà nước chi khoảng 100 tỷ đồng cho chương trình Tất nhiên, Chính
phủ cũng yêu cầu phải bảo đảm 100% sinh vật biến đổi gen lưu hành trên thị
trường đã qua đánh giá rủi ro tại Việt Nam, được dán nhãn và bị theo dõi, giám sát
theo quy định; trên 50% dân số được tiếp cận với thông tin và được tham gia ý
kiến trong quyết định cấp giấy chứng nhận an toàn sinh học
Những nguy cơ tiềm ẩn của cây trồng biến đổi gen và hướng khắc phục
Bao giờ cũng có những nguy cơ tiềm ẩn trong việc phát triển những kỹ thuật mới
● Mối nguy hiểm trong việc vô tình đưa những chất gây dị ứng hoặc làm giảm
dinh dưỡng vào thực phẩm
Trang 8● Khả năng phát tán những gen biến nạp trong cây trồng sang họ hàng hoang dại
● Sâu bệnh có nguy cơ tăng cường tính kháng với các chất độc tiết ra từ cây chuyển gen
● Nguy cơ những chất độc này tác động tới sinh vật không phải sinh vật cần diệt Hướng khắc phục
- Qui chế: Để khắc phục những nguy cơ của cây trồng biến đổi gen các quốc gia trên thế giới đã ban hành một số qui định riêng của mình để quản lý việc nghiên cứu, phát triển, thử nghiệm các sinh vật biến đổi gene cũng như cây trồng biến đổi gen Đặc biệt để quản lí chặc chẽ một số nước trên thế giới đã đưa ra qui trinh đánh giá quản lí mức độ rủi ro của cây trồng biến đổi gen để có biện pháp khắc phục cấp phép trước khi ap dụng trên thực tế
● Ở Mỹ, sinh vật biến đổi gen được đánh giá bởi các Bộ Nông nghiệp
Mỹ (USDA), Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) và các cơ quan bảo
vệ môi trường (EPA)
● Liên minh châu Âu (EU) có thể có các quy định nghiêm ngặt nhất đối với cây trồng biến đổi gen trên thế giới Tất cả các cây trồng biến đổi gen được coi là
"thực phẩm mới" và chủ đề rộng lớn, trường hợp trường hợp, khoa học thực phẩm dựa trên đánh giá củaCơ quan An toàn thực phẩm châu Âu (EFSA)
● Y tế Canada và Cơ quan Kiểm tra Thực phẩm Canada có trách nhiệm để đánh giá sự an toàn và giá trị dinh dưỡng của cây trồng biến đổi gen ở Canada
Và một số nước khác nữa…
- Biện pháp: Để tránh ảnh hưởng xấu của thực vật chuyển gen lên an toàn lương thực phẩm nên phát triển các thực vật chuyển gen không phải cây lương thực, thực phẩm chẳng hạn như: cây bông, caosu, các loài cây lâm nghiệp và tránh chuyển các gen liên quan đến một chất gây dị ứng Để tránh giao phối giữa thực vật chuyển gen với thực vật không chuyển gen phải có quy định trồng cây chuyển gen ở những khu vực cách ly, không trồng lẫn với các cây không chuyển gen III Ứng dụng
Lý do thuyết phục nhất đối với công nghệ sinh học mà cụ thể là cây trồng biến đổi gen đó là khả năng đóng góp của chúng trong các lĩnh vực sau:
- Nâng cao sản lượng cây trồng và do vậy góp phần đảm bảo an ninh lương thực, thức ăn gia súc và chất xơ trên toàn cầu
Trang 9- Bảo toàn sự đa dạng sinh học do đây là một công nghệ ít tiêu tốn đất có khả năng đem lại sản lượng cao hơn
- Sử dụng một cách có hiệu quả hơn các yếu tố đầu vào đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững nông nghiệp và môi trường
- Tăng khả năng ổn định sản xuất làm giảm những thiệt hại phải gánh chịu trong các điều kiện khó khăn
- Cải thiện các lợi ích kinh tế và xã hội và loại bỏ tình trạng đói nghèo ở các nước đang phát triển
Ví dụ: Một số ứng dụng rất hiệu quả kinh tế
-Cây ngô đã được biến đổi gen để mang các tính trạng như kháng côn trùng và chống chịu thuốc diệt cỏ và giàu dưỡng chất
Hình ảnh trái ngô được biến đổi gen
-Đậu tương được biến đổi gen để mang các tính trạng như khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ và có hàm lượng oleic acid cao
-Chuyển gen ở cây lúa có tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ và sản xuất vitamin
A Giống lúa vàng được ra đời năm 1999 bằng cách được cài xen hai gen đảm nhận chức năng đóng mở, tạo ra giống lúa màu vàng, hạt giàu hàm lượng beta- carotene (tiền vitamin A) và màu sắc vàng của gạo chính là thể hiện mức độ giàu vitamin A
Trang 10Hình ảnh gạo biến đổi gen có màu vàng (phải) và mẫu đối chứng (trái)
-Cây cải dầu được biến đổi gen mang các tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ, có hàm lượng laurate và oleic acid cao
-Khoai tây được biến đổi gen mang các tính trạng như khả năng kháng côn trùng
và kháng virus
-Cà chua được biến đổi gen mang các tính trạng như khả năng chịu thuốc diệt cỏ, kháng vật ký sinh và làm chậm quá trình chín của quả
Cà chua chuyển gen kháng vật ký sinh (bên phải) và cà chua đối chứng (bên trái)
Trang 11Các 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
Cà chua giàu chất oxi hóa
Trang 12Tài liệu tham khảo
http://www.agbiotech.com.vn/vn/?key=123&mnu=preview
http://fcri.com.vn/article_d/c153-331/6-sieu-cay-trong-chuyen-gen
http://voer.edu.vn/module/khoa-hoc-xa-hoi/mot-so-thanh-tuu-trong-linh-vuc-tao-thuc-vat-chuyen-gen.html
http://www.nepadbiosafety.net/subjects/biotechnology/plant-transformation-agro
