Tiểu luận côn trùng học

Năm 2000, tổng dân số thế giới khoảng 6 tỉ và theo dự kiến sẽ tăng lên 9 tỉ vào năm 2050 (HerreraEstrela, 2000). Vì vậy, nhu cầu lương thực sẽ tăng lên trên một hành tinh ngày càng đông. Sản xuất lương thực cũng phải tăng lên mà vẫn giữ được một môi trường bền vững. Có nhiều cách để tăng sản lượng nông nghiệp như sử dụng phân bón sinh học, tăng cường các biện pháp khống chế sâu bệnh, bảo tồn nguồn nước và đất, gieo trồng các cây trồng cải tiến tạo ra nhờ những phương pháp truyền thống hoặc hiện đại.... Trong các biện pháp trên, việc đưa vào ứng dụng các cây trồng biến đổi di truyền (Genetically Modified – GM) có thể sẽ đem lại triển vọng lớn nhất đối với vấn đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu. Cây trồng biến đổi di truyền nói riêng cũng như sinh vật biến đổi di truyền nói chung (bao gồm động vật, thực vật và sinh vật) là sản phẩm của công nghệ sinh học hiện đại, được con người tạo ra nhờ các kỹ thuật sinh học phân tử để đưa gen mới vào bộp gen của cây trồng (hay sinh vật). Quá trình chỉnh sửasửa đổi này chỉ diễn ra trong phạm vi một vài gen. Vì vậy thuật ngữ cây trồngsinh vật biến đổi di truyền còn được gọi là cây trồngsinh vật chỉnh sửasửa đổi gen hoặc cây trồngsinh vật công nghệ sinh học. Thực phẩm được tạo tạo ra từ các cây trồngsinh vật GM này hay có chứa thành tố của chúng được gọi là thực phẩm biến đổi genthực phẩm GM (Genetically Modified FoodGMF) hay thực phẩm công nghệ sinh học.

Mở đầu Năm 2000, tổng dân số thế giới khoảng 6 tỉ và theo dự kiến sẽ tăng lên 9 tỉ vào năm 2050 (Herrera-Estrela, 2000). Vì vậy, nhu cầu lương thực sẽ tăng lên trên một hành tinh ngày càng đông. Sản xuất lương thực cũng phải tăng lên mà vẫn giữ được một môi trường bền vững. Có nhiều cách để tăng sản lượng nông nghiệp như sử dụng phân bón sinh học, tăng cường các biện pháp khống chế sâu bệnh, bảo tồn nguồn nước và đất, gieo trồng các cây trồng cải tiến tạo ra nhờ những phương pháp truyền thống hoặc hiện đại Trong các biện pháp trên, việc đưa vào ứng dụng các cây trồng biến đổi di truyền (Genetically Modified – GM) có thể sẽ đem lại triển vọng lớn nhất đối với vấn đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu. Cây trồng biến đổi di truyền nói riêng cũng như sinh vật biến đổi di truyền nói chung (bao gồm động vật, thực vật và sinh vật) là sản phẩm của công nghệ sinh học hiện đại, được con người tạo ra nhờ các kỹ thuật sinh học phân tử để đưa gen mới vào bộp gen của cây trồng (hay sinh vật). Quá trình chỉnh sửa/sửa đổi này chỉ diễn ra trong phạm vi một vài gen. Vì vậy thuật ngữ cây trồng/sinh vật biến đổi di truyền còn được gọi là cây trồng/sinh vật chỉnh sửa/sửa đổi gen hoặc cây trồng/sinh vật công nghệ sinh học. Thực phẩm được tạo tạo ra từ các cây trồng/sinh vật GM này hay có chứa thành tố của chúng được gọi là thực phẩm biến đổi gen/thực phẩm GM (Genetically Modified Food-GMF) hay thực phẩm công nghệ sinh học. Hiện nay, công nghệ sinh học hiện đại với các công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ biến đổi di truyền đang được phát triển mạnh mẽ và sử dụng rộng rãi không chỉ ở các quốc gia phát triển mà các quốc gia đang phát triển cũng từng bước ưu tiên đầu tư cho công nghệ sinh học hiện đại để tạo ra các sản phẩm mới có giá trị ứng dụng. Đặc biệt, trong lĩnh vực công nghệ sinh học nông nghiệp, trên quy mô toàn cầu, các nghiên cứu thử nghiệm và thương mại hóa cây trồng GM được triển khai rộng rãi và đạt được những thành tựu hết sức to lớn. Việc đưa vào ứng dụng cây trồng GM có thể giúp tăng năng suất và chất lượng nông sản, nâng cao khả năng chống chịu sâu bệnh và các điều kiện ngoại cảnh bất lợi Ví dụ như ở Trung Quốc, nơi mà những người nông dân sản xuất nhỏ trồng những giống bông có khả năng chống sâu bệnh nhờ sử dụng công nghệ sinh học, những giống cây này cần dùng ít thuốc trừ sâu hơn, điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn giảm đáng kể việc tiếp xúc với hóa chất độc hại. Do đó, người nông dân sẽ khỏe mạnh hơn và thu nhập của họ tăng lên, cho phép họ mua những loại lương thực có chất lượng tốt cho gia đình hoặc giúp họ có đủ tiền cho con cái học hành chứ không phải buộc chúng làm việc trên cánh đồng. Khi được nhân rộng ra toàn bộ dân số của một quốc gia mà hiện nông dân vẫn chiếm tỉ lệ cao nhất, những kết quả như vậy tạo cơ hội cho sự phát triển thịnh vượng. Ở Việt Nam, các loại cây trồng này cũng đang được tiếp cận và triển khai. Trong bài này, chúng tôi đặt vấn tìm hiểu cây trồng biến đổi di truyền Bt, thành tựu, hiện trạng và triển vọng trên thế giới và ở Việt Nam. Sơ lược về công nghệ biến đổi di truyền 1 Trong lịch sử loài người, từ xa xưa nông dân đã biết sử dụng kỹ thuật lai chọn giống để cải tiến giống cây trồng, vật nuôi. Việc sử dụng liên tục và lai tạo các giống có chất lượng nhất là cơ sở để duy trì và tăng cường các đặc tính tốt qua nhiều thế hệ. Dựa trên sự đa dạng di truyền tồn tại sẵn trong quần thể, trong đó có các đột biến xảy ra ngẫu nhiên trong tự nhiên, nông dân và gần đây là các chuyên gia tạo giống đã chọn tạo được các giống động, thực vật mang những đặc tính mong muốn như kháng sâu bệnh , tăng sản lượng, chất lượng và chống chịu với môi trường khác nghiệt Đến nay, kỹ thuật này phần lớn giống cây trồng vật nuôi sử dụng trong các nông trại và vẫn tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp (The Royal Society, 1999; Chrispeels, Sadava, 2002). Ngày nay, với sự can thiệp của con người, quá trình chọn tạo giống có thể vượt qua các dào cản của tự nhiên. Biến đổi di truyền hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, được hình thành từ những năm 1970, sử dụng các kỹ thuật nucleic acid trong ống nghiệm để phân lập các gen từ một hoặc nhiều cá thể động vật, thực vật và vi sinh vật , thiết kế và chuyển chúng vào trong nguyên liệu di truyền của tế bào ở các cá thể khác để tạo các sinh vật biến đổi di truyền. Khi đã được biến nạp vào tế bào sinh vật, thông qua quá trình sinh sản bình thường, trong các thế hệ con cháu có thể tìm thấy sự có mặt của những gen này ở các cá thẻ biến đổi di truyền (Goodman et al., 1987; Mackenzie at al., 2003). Về bản chất, kỹ thuật lai chọn giống tiến hành lựa chọn các gen tái tổ hợp dựa trên các đa dạng di truyền tồn tại tự nhiên trong các cá thể động thực vật quan tâm. Vì vậy, kỹ thuật này cho phép chọn lọc và lai tạo giống với các tính trạng chịu ảnh hưởng của một vài gen riêng lẻ cũng như các tính trạng chịu sự kiểm soát của một gen. Lai giống thường xảy ra giữa các cá thể của cùng một loài hoặc loài có quan hệ họ hàng. Ở đây, các nhà tạo giống không biến đổi nguyên liệu di truyền của các cá thể nghiên cứu. Trong khi ở kỹ thuật di truyền, các nhà khoa học tiến hành phân lập các gen riêng lẻ kiểm soát các tính trạng cụ thể, nhân chúng lên và thiết kế chúng với các nhân tố điều khiển tách từ các gen khác để tạo ra ‘kết cấu gen’ nhằm đảm bảo chúng có thể hoạt động tốt trong sinh vật đích. Sau đó, chúng được chuyển vào trong sinh vật đích ở các vị trí ngẫu nhiên. Các kỹ thuật sử dụng phương pháp GM liên quan đến các bước xảy ra ở mức phân tử bên ngoài cơ thể sinh vật. Việc ứng dụng các kỹ thuật mới này đã tạo ra những bước phát triển vượt bậc trong quá trình tiến hóa. Thông qua sự biến đổi di truyền, gen được chuyển và biến đổi theo cách không thể xảy ra trong quá trình tiến hóa của tự nhiên cũng như lai chọn giống như giữa các loài khác nhau và giữa động vật – thực vật và vi sinh vật. Rất nhiều rào cản tự nhiên có thể dễ dàng vượt qua như việc chuyển một hoặc nhiều gen giữa các cơ thể sinh vật không có quan hệ di truyền (Wright, 1994; Gelvin, 1998). Công nghệ GM đã phát triển nhanh chóng trên nhiều đối tượng và được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong nông nghiệp mà còn trong ngành dược và trong công nghiệp để sản xuất các hóa chất mới tinh khiết, các chất phụ gia thực phẩm, các chất phụ gia thực phẩm và các dược phẩm sử dụng các ‘nhà máy’ sản xuất là các GM. 2 Những giai đoạn chính yếu trong quá trình tạo dựng một SVCĐG CÁC GEN CÓ HOẠT TÍNH GÂY ĐỘC CỦA BT Sơ lược về Bt Bt (Bacillus thuringiensis) là trực khuẩn sinh bào tử, hiếu khí hoặc hiếu khí không bắt buộc, gram (+). Bt có khả năng sản sinh protein tinh thể độc ở dạng ngoại bào (β, α, γ - exotoxin) và nội bào (δ- endotoxin). Trong đó δ- endotoxin là một họ protein tinh thể độc chính gây độc hệ tiêu hoá của côn trùng. Trong các loại độc tố này thì δ- endotoxin, β-exotoxin là các độc tố được nghiên cứu nhiều nhất về mặt phân tử và phổ tác dụng với côn trùng, chúng tác dụng hầu hết lên các loại côn trùng thuộc Bộ Cánh vảy (Lepidoptera), Hai cánh (Diptera), Cánh cứng (Coleoptera) và tuyến trùng (Nematoda) (Francis & CS, 1996). Phân loại gen mã hoá độc tố của Bt Các gen nội độc tố cry Có rất nhiều loại gen mã hóa cho các protein có hoạt tính diệt côn trùng của Bt (gọi tắt là gen độc) chủ yếu là các gen cry, người ta đã phân tích trình tự của 50 gen mã hóa cho protein tinh thể độc. Một số giống nhau hoàn toàn, một số khác gần giống nhau đại diện cho cùng một gen hoặc nhiều gen hoặc là biến dạng từ 1 gen (Francis & CS, 1996 [25]). 3 Năm 1989, Whiteley đã xây dựng một hệ thống phân loại các gen cry dựa trên cơ sở khác nhau về trọng lượng protein, phổ tác dụng với côn trùng được chia thành năm nhóm chính: Nhóm gen Lớp gen Mã hóa cho protein độc (kDa) Phổ tác dụng với côn trùng Nhóm I CryI (A, B, C) 130 - 160 Lepidoptera Nhóm II CryI (A, B, C) 67-71 Lepidoptera, Diptera Nhóm III CryIII (A, B, C, D, E) 73 Diptera (Oanh và cs) Nhóm IV CryIV (A, B, C, D) 135, 128, 78, 72 Diptera (Lộc) Nhóm V Đang được nghiên cứu sâu về cấu trúc và chức năng 81,2 Lepidoptera, Coleoptera (Whiteley & CS, 1986) Các gen ngoại độc tố khác Gen cytA: Là gen tổng hợp nên protein độc với tế bào động vật có xương sống và không xương sống, hồng cầu động vật có vú. Gen này mã hoá protein có trọng lượng khoảng 27kDa (trình tự không đồng nhất với bất kì gen cry nào) và hoạt tính chống côn trùng của protein này vẫn chưa được xác định rõ. Nhưng theo một số nghiên cứu cho thấy protein này kết hợp vói một số protein do gen cry I mã hoá tạo ra phức hợp tinh thể hình trứng có tác dụng độc với côn trùng (Sylvain & CS, 2002). Nhóm gen vip (Vegetative Insecticidal Protein) : Ngoài các gen cry tạo độc tố trong pha sinh bào tử của vi khuẩn Bacillus thuringiensis, còn có nhiều hướng nghiên cứu mới về gen vip. Gen vip mã hoá các protein trong pha sinh dưỡng trong chu trình phát triển của vi khuẩn Bt và Bc có hoạt lực diệt côn trùng có phổ tác dụng mạnh hơn các protein độc do gen cry mã hóa (Juan & CS, 1996). Một số gen vip (vip1, vip2, vip3) có phổ diệt côn trùng rất rộng và mạnh như protein Vip3 có kích thước khoảng 88,6 kDa và có hoạt tính kháng sâu xám (Agrotis ypsilon) cao gấp 260 lần so với protein Cry1A và có phổ hoạt động rộng kháng một số loài côn trùng Bộ Cánh vảy như sâu xám, sâu cắn chồi thuốc lá (Heliothis virescens) và sâu xanh hại ngô (Helicoverpa zea) (Victor & CS) và protein vip được xử lý mất đoạn đầu C và N để mở rộng phổ hoạt động như diệt sâu đục củ khoai tây (Phthrimea opercullelar), sâu đục thân ngô (Chilo partellus), sâu khoang (Spodoptera litura), sâu tơ hại cải bắp (Plutella xylostella) (Selvapandiyan & CS, 2001) Về cơ chế tác dụng độc của các loại protein Vip cũng được nghiên cứu và bước đầu cho thấy giống như phương thức tác dụng của tinh thể độc δ- endotoxins. Tuy nhiên protein Vip có hoạt lực sau 48-72 giờ sau khi ăn protein độc, trong khi đó đối với protein Cry là 16-24 giờ. ( Warren & CS, 1996). Gần đây, đã có các nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tác động, hoạt lực diệt côn trùng, phổ tác dụng về gen vip để tiến tới phân lập và thiếp kế tạo vector chuyển gen 4 vào thực vật. Theo các nhà khoa học việc tìm ra các gen vip có hoạt tính diệt côn trùng mạnh và ứng dụng để tạo ra cây chuyển gen có tính kháng sâu và phổ tác động rộng hơn là vấn đề đang quan tâm của nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới (Lê Thu Hiền, 2003; Selvapandiyan & CS, 2001 [50]; Sylvain & CS, 2002); Victor & CS, 2002); Warren & CS, 1996). Cơ chế diệt côn trùng của protein độc Protein độc của Bt có nhiều loại khác nhau nhưng chúng có cơ chế tác động gây độc chung với côn trùng gồm 3 bước chính (Lê Thu Hiền, 2003; Cannon & CS, 1997; Francis & CS, 1996): i) Sau khi nuốt phải tinh thể độc (tiền độc tố), dưới tác động của môi trường có độ pH>10 và sự hoạt động của enzym protease ở ruột giữa của ấu trùng phân giải tiền độc tố tạo ra protein dạng hoạt hoá có kích thước khoảng 55-75 kDa. ii) Độc tố sau khi được hoạt hoá gắn với các phân tử thụ thể đặc hiệu trên màng các tế bào biểu bì ruột. iii) Sau khi gắn kết độc tố chèn vào màng tế bào và làm thay đổi gradient điện hoá do tạo ra các lỗ và các kênh chọn lọc và không chọn lọc. Điều này dẫn đến sự phá huỷ cân bằng áp suất thẩm thấu trong và ngoài màng tế bào, là nguyên nhân làm tế bào trương và vỡ ra, làm cho côn trùng không tiêu hoá được thức ăn dẫn đến chết. Sự chết của côn trùng diễn ra nhanh chóng và xác chết đã tạo thành nền móng cho sự sinh trưởng của Bacillus thuringiensis từ những bào tử. Hình 1: Cơ chế diệt côn trùng của protein độc Công nghệ Bt truyền thống 5 Bt có thể được nuôi cấy dễ dàng nhờ quá trình lên men. Vì vậy Bt đã được sử dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ hơn 40 năm nay ở nhiều nơi trên thế giới. Đặc biệt , Bt đem lại những lợi ích to lớn cho các nông trại hữu cơ vì chúng được coi là một trong rất ít thuốc đạt tiêu chuẩn hữu cơ. Tùy thuộc vào cấu trúc (dạng hạt hay dịch) mà thuốc diệt côn trùng được phun hay rắc. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế nhất định đối với cả hai trường hợp ứng dụng này như thuốc diệt côn trùng Bt rất khó tiếp xúc với côn trùng đích ẩn sâu dưới lá, đất. Những bất lợi này hoàn toàn được loại trừ nhờ công nghệ sinh học hiện đại. Nghiên cứu và ứng dụng cây trồng biến đổi di truyền Bt trên thế giới Trên đối tượng thực vật, việc áp dụng công nghệ GM phải mất một thời gian dài mới thu được thành công. Những thí nghiệm chuyển gen đầu tiên đã sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens để đưa gen ADH của nấm men và gen kháng Kanamycine vào cây thuốc lá (Horsch at al., 1984). Đến nay, rất nhiều cây trồng đã được chuyển gen thành công, như cà chua, khoai tây, cải, hướng dương, dưa hấu, khoai lang (James, 1997; Wu, 1998) sử dụng những phương pháp phổ biến như thông qua A. tumefaciens, xung điện, PEG, bắn gen và mức độ biểu hiện gen có giá trị trong cây GM đã tăng lên rất nhiều. Hoạt tính độc tố của protein Cry cải biến – protein độc tố có hoạt tính diệt côn trùng của Bt do gen Cry mã hóa, có thể cao gấp 100 lần so với hoạt tính của protein tự nhiên (Riazuddin et al., 1996; Cheng et al., 1998). Nhờ công nghệ GM, các gen có giá trị nông học có thể dễ dàng được chuyển vào bộ gen thực vật và được điều khiển biểu hiện ở những mô, cơ quan đặc biệt trong những giai đoạn phát triển nhất định. Số lượng gen được tách dòng, đưa vào vector thích hợp để chuyển vào cây trồng ngày một nhiều và sản phẩm của quá trình chuyển gen là hàng loạt cây trồng mang những đặc tính mong muốn. Đến nay, lĩnh vực tạo giống cây trồng nông nghiệp GM đã phát triển vượt bậc và được ứng dụng mạnh mẽ nhất (bảng 1). Bảng 1. Diện tích canh tác cây trồng GM trên thế giới từ năm 1996 – 2005 Hectares (triệu) Acres (triệu) 1996 1,7 4,3 1997 11,0 27,5 1998 27,8 69,5 1999 39,9 98,6 2000 44,2 109,2 2001 52,6 130,0 2002 58,7 145,0 2003 67,7 167,2 2004 81,0 200,0 2005 90,0 222,0 6 Tổng 474,6 1173,3 Nguồn: Clive James, 2005. Hàng năm, nhiều triệu ha diện tích đất canh tác đã được gieo trồng đại trà. Năm 2005, diện tích trồng cây GM trên thế giới là 90 triệu ha, tăng 11% so với con số 81 triệu ha của năm 2004, trong đó đậu tương là cây trồng có diện tích gieo trồng lớn nhất với 54,4 triệu ha (chiếm 60% diện tích gieo trồng cây GM trên toàn cầu), tiếp đến là ngô (21,2 triệu ha chiếm 24%), bông (9,8 triệu ha chiếm 11%) và cải dầu canona (4,6 triệu ha chiếm 5%), tập trung chủ yếu vào một số tính trạng (bảng 2). Bảng 2. Diện tích canh tác cây trồng GM trên toàn cầu năm 2004 – 2005 theo tính trạng (triệu ha) Tính trạng 2004 % 2005 % +/- % Herbicide tolerance 58,6 72 63,7 71 5,1 +9 Insect resistance (Bt) 15,6 19 16,2 18 0,6 +4 Bt/Herbicide tolerance 6,8 9 10,1 11 3,3 +49 Virus resistance/Other <0,1 <1 <0,1 <1 <0,1 <1 Tổng 81,0 100 90,0 100 +9,0 +11 Nguồn: Clive James, 2005. Đây cũng là năm ghi dấu mốc lịch sử khi số nước trồng cây GM tăng đáng kể từ 17 nước trong năm 2004 lên 21 nước vào năm 2005 (trong đó 3 nước thuộc liên minh Châu âu, đó là Bồ Đào Nha, Pháp và CH Séc, nước thứ 4 là Iran) với sự tham gia của 8,5 triệu nông dân (James, 2005). Đáng chú ý là 90% người trồng được hưởng lợi là các nông dân nghèo ở các nước đang phát triển, nhờ vào việc trồng cây GM thu nhập của họ đã tăng cao hơn và đóng góp cho quá trình xoá nghèo. Trong năm qua có khỏang 7,7 triệu nông dân nghèo kiếm sống nhờ vào trồng trọt đã thu được lợi từ cây trồng GM (tăng so với 7,5 triệu người của năm 2004) - phần lớn là nông dân ở Trung Quốc (với 6,4 triệu người), Ấn Độ với 1 triệu người, hàng nghàn nông dân ở Nam Phi gồm chủ yếu là các nữ nông dân trồng bông Bt, trên 50.000 nông dân ở Philippine, số còn lại là ở 7 nước đang phát triển đang trồng cây GM trong năm vừa qua. Phần đóng góp khiêm tốn ban đầu của cây trồng CNSH trong mục tiêu phát triển thiên niên kỷ nhằm làm giảm nghèo xuống một nửa vào năm 2015 là một diễn biến quan trọng có tiềm năng to lớn đối với việc tiếp tục trồng loại cây trồng này trong thập kỷ tiếp theo (từ năm 2006-2015). Bảng 3: Diện tích trồng cây GM trên toàn cầu năm 2004 - 2005 phân theo quốc gia (triệu ha) Quốc gia 2004 % 2005 % +/- % Loại cây trồng GM Hoa Kỳ* 47,6 59 49,8 55 +2,2 +5 Đậu tương, ngô, bông, cải canola, bí, 7 đu đủ Argentina* 16,2 20 17,1 19 +0,9 +6 Đậu tương, ngô, bông Brazil* 5,0 6 9,4 10 +4,4 +88 Đậu tương Canada* 5,4 6 5,8 6 +0,4 +7 Cải canola, ngô, đậu tương Trung Quốc* 3,7 5 3,3 4 -0,4 -11 Bông Paraguay* 1,2 2 1,8 2 +0,6 +50 Đậu tương Ấn Độ* 0,5 1 1,3 1 +0,8 +160 Bông Nam Phi* 0,5 1 0,5 1 - - Ngô, đậu tương, bông Uruguay* 0,3 <1 0.3 <1 <0,1 - Đậu tương, ngô Australia* 0,2 <1 0,3 <1 +0,1 - Bông Mexico* 0,1 <1 0,1 <1 <0,1 - Bông, đậu tương Romania* 0,1 <1 0,1 <1 <0,1 - Đậu tương Philippines* <0,1 <1 0,1 <1 <0,1 - Ngô Spain* <0,1 <1 0,1 <1 <0,1 - Ngô Colombia <0,1 <1 <0,1 <1 <0,1 - Bông Iran - - <0,1 <1 - - Lúa Honduras <0,1 <1 <0,1 <1 <0,1 - Ngô Portugal - - <0,1 <1 - - Ngô Đức <0,1 <1 <0,1 <1 - - Ngô 8 Pháp - - <0,1 <1 <0,1 - Ngô Cộng hòa Séc - - <0,1 <1 - - Ngô Tổng 81,0 100 90,0 100 +9,0 +11 Nguồn: Clive James, 2005 *: Quốc gia canh tác trên 50000 ha cây trồng GM Năm 1994 là năm đánh dấu cây trồng GM đầu tiên (cà chua Flav’r Sav’r) có mặt trên thị trường thực phẩm Hoa Kỳ (Chrispeels, Sadava, 2002). Từ đó đến nay số lượng và chủng lọai cây trồng GM đã tăng lên nhanh chóng và được thương mại hóa đóng góp đáng kể vào sự tăng trưởng kinh tế cho các quốc gia. Theo ước tính của Hãng phân tích thị trường Cropnosis, năm 2005, thị trường cây trồng GM toàn cầu trị giá 5,25 tỷ $US, trong đó 2,42 tỷ $US từ đậu tương (46% thị trường cây trồng GM toàn cầu), 1,91 tỷ $US từ ngô (36%), 0,72 tỷ $US từ bông (14%) và 0,21 tỷ $US từ cải dầu canola (4%). Tổng giá trị lũy kế của thị trường cây trồng GM mang lại trong vòng 10 năm (từ 1996 – 2005) là khoảng 29,3 $US. Trị giá thị trường cây trồng GM ước tính sẽ đạt 5,5 $US vào năm 2006. Tại Mỹ Người nông dân Mỹ đã nhanh chóng trồng nhiều giống cây chuyển gen từ khi chúng được tạo ra. Cho đến năm 2000, xấp xỉ 20% diện tích ngô ở Mỹ, hơn 50 % diện tích đậu tương và gần 75% diện tích bông trồng cây chuyển gen kháng côn trùng hoặc thuốc diệt cỏ, hoặc cả hai. Cây trồng Lợi nhuận Đậu tương chống chịu thuốc diệt cỏ * Tiết kiệm 216 triệu đô la mỗi năm trong tổng số chi phí kiểm soát cỏ dại * Giảm sử dụng 19 triệu liều thuốc diệt cỏ (1999) Bông chống chịu thuốc diệt cỏ * Giảm sử dụng 19 triệu liều thuốc diệt cỏ (2000) Bông kháng sâu * Sử dụng thuốc trừ sâu ít hơn 2,7 triệu Ib * Giảm sử dụng 15 triệu liều thuốc trừ sâu mỗi 9 năm * Tổng thu nhập tăng 99 triệu đô la Ngô kháng sâu * 66 triệu ruộng tránh được sâu đục ngô Tại Canada Nông dân Canada đã nhanh chóng sử dụng các giống cải dầu chuyển gen từ khi chúng được tạo ra vào năm 1995. Trong năm 2000, xấp xỉ 55% tổng diện tích cải dầu trồng cây chuyển gen. Để đánh giá ảnh hưởng của việc này đối với người nông dân và nền công nghiệp, một nghiên cứu ở Canada đã được tiến hành để xác định những ảnh hưởng tới kinh tế và nông nghiệp. Những kết quả của nghiên cứu như sau: • Kiểm soát cỏ dại hiệu quả hơn • Quản lý thuốc diệt cỏ dễ dàng hơn nhằm giảm tính kháng của cỏ • Giảm cày cấy, do đó góp phần bảo tồn đất • Sản lượng tăng 10 % (7,5 bu/ha) • Giảm năng lượng cần sử dụng do có ít hoạt động trên đồng ruộng hơn (tiết kiệm năng lượng 31,2 triệu lít năm 2000, tiết kiệm 8,7 triệu đô) • Chi phí thuốc diệt cỏ giảm 40% • Lượng thuốc diệt cỏ sử dụng giảm 6000 tấn • Thu nhập người nông dân tăng 9,75 đô/ha Từ khi được đưa ra thị trường vào giữa thập kỷ 90, việc sử dụng cây trồng chuyển gen ở Bắc Mỹ đã tăng lên đáng kể. Trong năm 1996, Mỹ và Canada trồng tương ứng 1,5 triệu ha và 0,5 triệu ha cây chuyển gen, trong khi đó năm 2000, những con số này tăng tới 30,3 triệu ha. Vậy sử dụng công nghệ này có đem lại lợi nhuận cho người nông dân và môi trường không? Cho tới nay, số lượng những nghiên cứu đã công bố về ảnh hưởng của công nghệ sinh học ở nông trại tại các nước ngoài Bắc Mỹ còn rất ít. Lợi nhuận đó có đến được với người nông dân nghèo ở các nước đang phát triển ở châu á và châu Mỹ la tinh hay không? Rất nhiều người đã nghi ngờ nhưng những nghiên cứu sau đây lại chỉ ra ngược lại. Ảnh hưởng của bông Bt ở Nam Phi 10 [...]... nước ta, công nghệ sinh học được xem là ngành quan trọng Nghị quyết số 18/CP của chính phủ ngày 11 tháng 3 năm 1994 chỉ rõ: “ cùng với các ngành công nghệ mũi nhọn khác (công nghệ thông tin và công nghệ vật liệu mới), công nghệ sinh học sẽ góp phần khai thác tối ưu các nguồn lực của đất nước phục vụ sản xuất, nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân và chuyển bị những tiền đề cần thiết về mặt công nghệ... là có ảnh hưởng tích cực lên số lượng và sự đa dạng của các loại côn trùng có lợi trên cánh đồng bông của Hoa Kỳ và Australia· Ngô Bt được sử dụng ở Phi-líp-pin không cho thấy bất cứ ảnh hưởng tiêu cực nào lên sự đa dạng và phong phú của côn trùng (cây trồng chuyển gen và môi trường http://www.agbiotech.com.vn.) Quản lý tính kháng côn trùng (IRM) 14 Vì cây trồng Bt có khả năng biểu hiện protein Bt liên... côn trùng EPA liên tục yêu cầu có vùng đệm, khu vực trồng các loài cây không chuyển gen Bt gần với vùng trồng cây Bt IRM cho rằng chìa khóa đảm bảo sử dụng bền vững thuốc diệt côn trùng bao gồm các cây trồng chuyển gen và các công thức phun vi sinh vật Bt Khía cạnh an toàn của Bt Ảnh hưởng đến sức khỏe con người Protein Bt có an toàn với các sinh vật hay không? Tính đặc hiệu của độc tố Bt đối với côn. .. giảm Giống Chỉ Bt Bt và không Bt Chỉ không Bt Ngộ độc thuốc trừ sâu đã ghi chép (% nông dân) 4,7 10,8 22,2 Tăng cường đa dạng sinh học Sử dụng bông Bt có thể làm tăng sự đa dạng sinh học của côn trùng Các nhà chức trách địa phương ở tỉnh Hebei năm 1997 tìm thấy 31 loài côn trùng ở cánh đồng Bt, trong đó có 23 loài có ích, trong khi đó những cánh đồng bông không phải là Bt có 14 loài và trong đó 5 loài... vật và côn trùng Các thử nghiệm tiến hành trên chó, chuột, chuột lang, thỏ, cá, ếch, kỳ nhông và chim cho thấy protein Bt không ra những ảnh hưởng có hại Cũng cần nhấn mạnh rằng, độc tố cũng hoàn toàn không gây ảnh hưởng tới các loài côn trùng có ích hoặc động vật ăn 15 thịt như ong mật và bọ cánh cứng (Extocnet, 1996) Năm 1999, có một báo cáo về ảnh hưởng có hại của hạt phấn ngô Bt đến ấu trùng của... khích, đầu tư hiệu quả công nghệ sinh học ở nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ (Nguyễn Văn Bộ, 2001) Từ năm 2001, chính phủ đã đầu tư 3 dự án/đề tài nghiên cứu sinh vật GM liên quan đến nhiều cây trồng quan trọng của Việt Nam Bên cạnh đó, một số phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học đã và đang được nhà nước đầu tư trang thiết bị hiện đại và triển khai các kỹ thuật cơ bản của công nghệ gen như phân... toàn với các sinh vật hay không? Tính đặc hiệu của độc tố Bt đối với côn trùng đích là một trong những tính trạng khiến Bt trở thành thuốc trừ sâu sinh học lý tưởng Trên thực tế, các chủng Bt khác nhau sản sinh ra protein độc tố đối với một số loài nhất định Độc tố của pr Bt tương tác với thụ thể Có nghĩa là đối với những côn trùng bị ảnh hưởng protein Bt, trong ruột của chúng phải có những vị trí... biểu hiện gen Tại Viện Công nghệ sinh học, hướng nghiên cứu các giống cây trồng GM đã được đẩy mạnh ngay từ cuối những năm 1990 Các cán bộ của Viện đã tiến hành thu thập và phân lập các nguồn gen có giá trị nông nghiệp như gen chịu hạn, lạnh ở lúa; gen Cry, gen mã hóa protein bất hoạt hóa ribosome (RIP) ở cây mướp đắng và gen mã hóa α-amylase của cây đậu cove có hoạt tính diệt côn trùng; gen VIP kháng... biệt trong chương trình CNSH KHCN-02 giai đoạn 1996-2000, Viện đã thực hiện đề tài công nghệ chuyển gen vào cây trồng, trong đó gen Xa21 kháng bệnh bạc lá do vi khuẩn ở lúa gây ra, gen Cry đã được chuyển vào lúa và trong chương trình Khoa 16 học Công nghệ nhà nước KC.04, Viện thực hiện đề tài KC.04.13 Nghiên cứu áp dụng công nghệ gen để tạo cây chuyển gen nâng cao sức chống chịu đối với sâu bệnh và ngoại... chuyên gia đã tiến hành những nghiên cứu độc lập nhằm điều tra các ảnh hưởng của cây trồng Bt đối với sinh vật đất và các loài côn trùng khác được xem lầ có ích trong nông nghiệp Kết quả cho thấy, chúng không gây ra ảnh hưởng bất lợi đối với sinh vật đất không phải là đích tấn công của chúng, thậm chí ngay cả sinh vật này được xử lý Bt với liều lượng cao hơn nhiều so với thực tế có thể xẩy xa trong điều . GM (Genetically Modified Food-GMF) hay thực phẩm công nghệ sinh học. Hiện nay, công nghệ sinh học hiện đại với các công nghệ cao, đặc biệt là công nghệ biến đổi di truyền đang được phát triển. mà thuốc diệt côn trùng được phun hay rắc. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế nhất định đối với cả hai trường hợp ứng dụng này như thuốc diệt côn trùng Bt rất khó tiếp xúc với côn trùng đích ẩn. 22,2 Tăng cường đa dạng sinh học Sử dụng bông Bt có thể làm tăng sự đa dạng sinh học của côn trùng. Các nhà chức trách địa phương ở tỉnh Hebei năm 1997 tìm thấy 31 loài côn trùng ở cánh đồng Bt, trong