CHUYỂN GEN THỰC vật và ỨNG DỤNG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÀI TIỂU LUẬN MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT TÊN ĐỀ TÀI CHUYỂN GEN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG THÁI NGUYÊN 2014 MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU 1 II. NỘI DUNG 2 2.1 Khái niệm chung về thực vật chuyển gen 2 2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới và ở việt nam 2 2.2.1 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới 2 2.2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen ở Việt Nam 3 2.3 Một số phương pháp chuyển gen ở thực vật 4 2.3.1 Các phương pháp chuyển gen gián tiếp 4 2.3.2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp 5 2.4 Lợi ích và nguy cơ của cây trồng chuyển gen 7 2.4.1 Lợi ích 7 2.4.2 Nguy cơ tiềm ẩn 8 2.5 Thành tựu, triển vọng chủ yếu trong tạo giống cây trồng chuyển gen 10 2.6 Các hướng chính trong tạo cây trồng chuyển gen 11 2.6.1 Chuyển gen kháng sâu 11 2.6.2 Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ 12 2.6.3 Chuyển gen tạo cây kháng virus gây bệnh 12 2.6.4 Chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật 12 2.6.5 Chuyển gen thay đổi hàm lượng và chất lượng các chất dinh dưỡng của cây 13 2.6.6 Chuyển gen tạo giống hoa có nhiều màu sắc 13 III. KẾT LUẬN 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 I. MỞ ĐẦU Công nghệ sinh học phát triển mạnh mẽ ở các nước công nghiệp vào những năm đầu của thập niên 80, còn ở các nước đang phát triển thì chủ yếu từ những năm 90 trở lại đây. Có thể nói, hiện nay công nghệ sinh học được coi là lĩnh vực ưu tiên đầu tư ở hầu hết các nước trên thế giới. Thành tựu của công nghệ sinh học trong những năm gần đây đã làm thay đổi hẳn quan niệm của con người về khả năng tác động lên cơ thể sống để làm ra những sản phẩm cần thiết cho cuộc sống. Trong 50 năm qua, chọn giống thực vật truyền thống kết hợp với công nghệ sinh học hiện đại đã góp phần lớn trong việc cải tạo cây trồng và sẽ tiếp tục mang lại nhiều lợi ích trong tương lai. Công nghệ sinh học thực vật tiếp tục mục tiêu cải tạo cây trồng với những phương pháp chính xác hơn, cho phép chuyển các gen với những chức năng đã được thiết kế vào cây trồng. Kỹ thuật di truyền cũng đã được kết hợp với các phương pháp chọn giống truyền thống trong cải tạo cây trồng. Việc chuyển các gen từ các loài dị dưỡng đã cung cấp các công cụ đưa các đặc tính mới, chọn lọc vào cây trồng và mở rộng nguồn gen, vượt xa những gì mà chọn giống truyền thống có thể làm được. Vì thế, các kỹ thuật công nghệ sinh học mới cùng với chọn giống truyền thống là đòi hỏi cần thiết để nâng cao sản lượng cây trồng, đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Trong những năm gần đây, công nghệ gen đã đạt được nhiều thành tựu rực rỡ, tạo ra các cây trồng biến đổi di truyền với nhiều đặc tính quý như kháng côn trùng, nấm bệnh, sâu bệnh, năng suất cao, giàu dinh dưỡng ... đem lại nhiều lợi ích cơ bản và lâu dài, tạo lợi nhuận đáng kể cho nông dân và người tiêu dùng, bảo vệ môi trường và hệ sinh thái bền vững. Xuất phát từ thực tế trên nên Tôi chọn đề tai: “ chuyển gen thực vật và ứng dụng” II. NỘI DUNG 2.1 Khái niệm chung về thực vật chuyển gen Chuyển gen (transgenesis): Đưa một đoạn DNA ngoại lai vào hệ gen (genome) của một cơ thể đa bào. Đoạn DNA ngoại lai sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau các tính trạng sẽ được truyền cho các thế hệ kế tiếp thông qua sinh sản Ở nấm men, vi khuẩn và tế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA ngoại lai được gọi là các tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặc tế bào biến nạp (transformed cell). Sinh vật biến đổi gen (GMOGenetically Modified Organism) là thuật ngữ chỉ các sinh vật tiếp nhận những gen mới từ các sinh vật khác thông qua phương pháp chuyển gen trong phòng thí nghiệm Thực phẩm chuyển gen (GMF) là những thực phẩm được sinh ra hay chế biến từ các GMO. GMF xuất hiện từ thập kỷ 90 của thế kỷ trước với các cây thực phẩm như lúa mỳ, đậu tương, ngô, cà chua... Quá trình biến nạp (transformation): quá trình đưa một DNA ngoại lai vào genome của một sinh vật. Cây được biến nạp được gọi là cây biến đổi gen (genetically modified plants GMP). Gen chuyển (transgene): gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể mới bằng kỹ thuật di truyền. Các gen chuyển được sử dụng để tạo động vật, thực vật chuyển gen có nguồn gốc từ các loài sinh vật khác nhau Kỹ thuật di truyền (genetic engineering) là các kỹ thuật sinh học phân tử có liên quan đến việc gây các biến đổi trên vật liệu di truyền. 2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới và ở việt nam 2.2.1 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới Hiện nay, phần lớn những nghiên cứu về cây trồng chuyển gen (GMC) đều được tiến hành ở các nước đang phát triển, chủ yếu là ở Bắc Mỹ và Tây Âu. Tại các nước công nghiệp, các công ty côn nghệ sinh học đã đi đầu trong việc ứng dụng kỹ thuật biến đổi gen vào cây trồng nông ng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC BÀI TIỂU LUẬN MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT TÊN ĐỀ TÀI CHUYỂN GEN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG THÁI NGUYÊN- 2014 MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU Công nghệ sinh học phát triển mạnh mẽ ở các nước công nghiệp vào những năm đầu của thập niên 80, còn ở các nước đang phát triển thì chủ yếu từ những năm 90 trở lại đây. Có thể nói, hiện nay công nghệ sinh học được coi là lĩnh vực ưu tiên đầu tư ở hầu hết các nước trên thế giới. Thành tựu của công nghệ sinh học trong những năm gần đây đã làm thay đổi hẳn quan niệm của con người về khả năng tác động lên cơ thể sống để làm ra những sản phẩm cần thiết cho cuộc sống. Trong 50 năm qua, chọn giống thực vật truyền thống kết hợp với công nghệ sinh học hiện đại đã góp phần lớn trong việc cải tạo cây trồng và sẽ tiếp tục mang lại nhiều lợi ích trong tương lai. Công nghệ sinh học thực vật tiếp tục mục tiêu cải tạo cây trồng với những phương pháp chính xác hơn, cho phép chuyển các gen với những chức năng đã được thiết kế vào cây trồng. Kỹ thuật di truyền cũng đã được kết hợp với các phương pháp chọn giống truyền thống trong cải tạo cây trồng. Việc chuyển các gen từ các loài dị dưỡng đã cung cấp các công cụ đưa các đặc tính mới, chọn lọc vào cây trồng và mở rộng nguồn gen, vượt xa những gì mà chọn giống truyền thống có thể làm được. Vì thế, các kỹ thuật công nghệ sinh học mới cùng với chọn giống truyền thống là đòi hỏi cần thiết để nâng cao sản lượng cây trồng, đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Trong những năm gần đây, công nghệ gen đã đạt được nhiều thành tựu rực rỡ, tạo ra các cây trồng biến đổi di truyền với nhiều đặc tính quý như kháng côn trùng, nấm bệnh, sâu bệnh, năng suất cao, giàu dinh dưỡng đem lại nhiều lợi ích cơ bản và lâu dài, tạo lợi nhuận đáng kể cho nông dân và người tiêu dùng, bảo vệ môi trường và hệ sinh thái bền vững. Xuất phát từ thực tế trên nên Tôi chọn đề tai: “ chuyển gen thực vật và ứng dụng” 3 II. NỘI DUNG 2.1 Khái niệm chung về thực vật chuyển gen Chuyển gen (transgenesis): - Đưa một đoạn DNA ngoại lai vào hệ gen (genome) của một cơ thể đa bào. - Đoạn DNA ngoại lai sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ sau- các tính trạng sẽ được truyền cho các thế hệ kế tiếp thông qua sinh sản Ở nấm men, vi khuẩn và tế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA ngoại lai được gọi là các tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặc tế bào biến nạp (transformed cell). Sinh vật biến đổi gen (GMO-Genetically Modified Organism) là thuật ngữ chỉ các sinh vật tiếp nhận những gen mới từ các sinh vật khác thông qua phương pháp chuyển gen trong phòng thí nghiệm Thực phẩm chuyển gen (GMF) là những thực phẩm được sinh ra hay chế biến từ các GMO. GMF xuất hiện từ thập kỷ 90 của thế kỷ trước với các cây thực phẩm như lúa mỳ, đậu tương, ngô, cà chua Quá trình biến nạp (transformation): quá trình đưa một DNA ngoại lai vào genome của một sinh vật. Cây được biến nạp được gọi là cây biến đổi gen (genetically modified plants -GMP). Gen chuyển (transgene): gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể mới bằng kỹ thuật di truyền. Các gen chuyển được sử dụng để tạo động vật, thực vật chuyển gen có nguồn gốc từ các loài sinh vật khác nhau Kỹ thuật di truyền (genetic engineering) là các kỹ thuật sinh học phân tử có liên quan đến việc gây các biến đổi trên vật liệu di truyền. 2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới và ở việt nam 2.2.1 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới Hiện nay, phần lớn những nghiên cứu về cây trồng chuyển gen (GMC) đều được tiến hành ở các nước đang phát triển, chủ yếu là ở Bắc Mỹ và Tây Âu. Tại các nước công nghiệp, các công ty côn nghệ sinh học đã đi đầu trong việc ứng dụng kỹ thuật biến đổi gen vào cây trồng nông nghiệp. Đó là các công ty: Aventis, Dow 4 AgroSciences, Mónanto và Syngenta. Tuy nhiên, gần đây nhiều nước đang phát triển cũng đang bắt đầu những nghiên cứu về công nghệ gen. Thử nghiệm ngoài đồng ruộng đầu tiên là cây thuốc lá biến đổi gen kháng thuốc diệt cỏ, được tiến hành ở Mỹ và Pháp năm 1986. Trong giai đoạn 1986-1987 bắt đầu thời điểm thương mại hóa cây trồng biến đổi gen, trên toàn cầu có tới 25000 thử nghiệm trên đồng ruộng đối với các cây GMC. Các thử nghiệm này tập trung vào 10 loại tính trạng trên đối tượng là 60 loại cây trồng. Trong thời kỳ này, những loại cây biến đổi gen được thử nghiệm là: Ngô, cà chua, đậu tương, cải dầu, khoai tây và cây bông với các đặc tính được quan tâm nhất như kháng thuốc diệt cỏ, kháng sâu, kháng virus. Năm 2005 Mỹ là nước có diện tích trồng cây chuyển gen lớn nhất thế giới, đạt 49,8 triệu ha, chiếm 55% diện tích trồng cây chuyển gan trên toàn cầu. Trong số đó, khoảng 20% là các cây chuyển gen mang 2 hoặc 3 gen, các cây ngô chuyển gen mang 3 gen lần đầu tiên xuất hiện ở Mỹ, Brazil là các nước có diện tích cây chuyển gen tăng mạnh nhất (9,4 triệu ha vào năm 2005). Các cây chuyển gen mang từ 2 gen trở lên đã được triển khai ở úc, Canada, Mexico, Nam phi đang là xu hướng quan trọng và sẽ ngày càng tăng trong tương lai. Trong các loại cây chuyển gen thì ngô là loại cây trồng chuyển gen có diện tích gieo trồng lớn thứ 2 (21,2 triệu ha chiếm 24%) sau đậu tương (54,4 triệu ha chiếm 60% diện tích trồng cây chuyển gen trên toàn cầu. 2.2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam Công nghệ sinh học đã làm nên nhiều điều kỳ diệu, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu cảu đời sống con người. Chỉ tính riêng trong lĩnh vực nông nghiệp nhiều giống cây trồng vật nuôi có giá trị đã chọn tạo bằng con đường công nghệ sinh học. Nhiều gen quý như các gen quy định năng suất, chất lượng, chống chịu đã được phân lập và chuyển vào cây trồng, vật nuôi tạo giống lý tưởng. Tuy nhiên trong lĩnh vực chuyển gen tạo các sinh vật biến đổi di truyền, Việt Nam vẫn còn xuất phát chậm hơn so với thế giới hành chục năm. Nghiên cứu chuyển gen vào cây trồng đang được tiếp cận đầu tư và triển khai, nghiên cứu, ứng dụng chủ yếu tại các phòng thí nghiệm của viện công nghệ sinh học, viện di truyền nông nghiệp, viện sinh học nhiệt đới và viện nghiên cứu lua đồng bằng sông cửu long. Các nghiên cứu tiến hành tại Viện công nghệ sinh học đã thu được nhiều kết quả khả quan, trong đó gen Xa 21 kháng bệnh bạc lá lúa và gen Cry mã hóa tinh thể độc 5 tố của vi khuẩn Bt được chuyển vào lúa. Viện cũng đã tiến hành các nghiên cứu phân lập gen chịu hạn tăng cường tính chịu hạn và chịu mặn ở cây lúa, gen cry, gen RIP, gen mã hóa α-amylase ở đậu cô ve, gen kháng bọ hà ở khoai lang, gen mã hóa protein vỏ cảu virus gây bệnh đốm vòng ở cây đu đủ. Viện đã triển khai các nghiên cứu hoàn thiện phương pháp chuyển gen vào một số đối tượng cây trồng quan trọng. 2.3 Một số phương pháp chuyển gen ở thực vật Có hai hình thức chuyển gen chủ yếu là chuyển gen trực tiếp và chuyển gen gián tiếp. 2.3.1 Các phương pháp chuyển gen gián tiếp  Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium tumefaciens * Nguyên lý chung Sử dụng vi sinh vật đất Agrobacterium (là vi khuẩn Gram âm) để chuyển gen ở thực vật là phương pháp hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay nhờ vào khả năng gắn gen ngoại lai vào hệ gen thực vật một cách chính xác và ổn định. Sử dụng Agrobacterium để chuyển gen đã thu được nhiều kết quả, đặc biệt là chuyển gen vào lúa mì và các cây lương thực quan trọng. Nhiều giống lúa chuyển gen có giá trị đặc biệt như giống lúa Golden rice có chứa hàm lượng vitamin A cao gấp nhiều lần so với lúa thông thường. Nhờ giống lúa này đã giải quyết được vấn đề hết sức khó khăn về sự thiếu vitamin A ở các nước đang phát triển, đặc biệt là ở Châu Phi. * Ưu điểm - Gen ít bị đào thải - Số lượng bản sao ít hơn. Do đó tránh được hiện tượng ức chế lẫn nhau và câm lặng lẫn nhau. - Tồn tại bền vững trong cơ thể thực vật do sự phụ thuộc chặt chẽ vào hệ thống protein Vir, còn ở những phương pháp khác gen mục tiêu được tái tổ hợp chuyên biệt nhờ hai trình tự IS hai đầu nhưng dễ dàng bị tách ra ngay sau đó. * Nhược điểm - Có phổ tấn công giới hạn 6 - Gây khối u cho cả cây khỏa tự và cây hai lá mầm nhưng lại không gây khối u cho cây một lá mầm (do cây một lá mầm là cây thuộc nhóm tiến hoá nhất, nó tích lũy nhiều cơ chế kháng bệnh hơn cây hai lá mầm như khi bị thương các tế bào có xu hướng hóa gỗ chứ không phân chia mạnh để tái tạo hoặc tiếp hợp chất phenol như cây hai lá mầm )  Chuyển gen gián tiếp nhờ virus Ngoài việc sử dụng vi khuẩn, người ta còn sử dụng virus làm vector chuyển gen vào cây trồng. Chuyển gen nhờ virus có thể thuận lợi do virus dễ xâm nhập và lây lan trong cơ thể thực vật và động vật đồng thời virus có thể mang đoạn ADN lớn hơn nhiều so với khả năng của plasmid. Tuy nhiên, virus làm vector chuyển gen cần phải có các tiêu chuẩn sau: - Hệ gen của virus phải là ADN - Virus có khả năng di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác qua các lỗ ở vách tế bào - Có khả năng mang được đoạn ADN (gen) mới, sau đó chuyển gen này vào tế bào thực vật - Có phổ ký chủ rộng (trên nhiều loài cây) - Không gây tác hại đáng kể cho thực vật Đối chiếu các tiêu chuẩn trên, hiện nay có hai loại virus được sử dụng làm vector chuyển gen là caulimovirus và geminivirus. Tuy nhiên, việc sử dụng virus để chuyển gen ở thực vật còn ít được sử dụng vì ADN virus khó ghép nối với hệ gen của thực vật. 2.3.2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp - Chuyển gen bằng súng bắn gen (gene gun) * Ưu điểm - Thao tác dễ dàng, bắn một lần được nhiều tế bào - Nguyên liệu để bắn đa dạng (hạt phấn, tế bào nuôi cấy, tế bào mô hóa và mô phân sinh) * Nhược điểm 7 Tần số biến nạp ổn định thấp vì thế theo Potrykus thì ưu việt của phương pháp này là nghiên cứu các gen tạm thời. Tuy nhiên, những năm gần đây phương pháp này đã thành công trên lúa, mía, đu đủ, bông đã khẳng định tính ưu việt của phương pháp này. - Chuyển gen bằng xung điện (electroporation) * Nguyên lý Trong công nghệ di truyền thực vật, người ta sử dụng phương pháp xung điện để chuyển gen vào protoplast thực vật. Ở điện thế cao, trong thời gian ngắn có thể tạo ra các lỗ trên màng tế bào trần (protoplast) làm cho ADN bên ngoài môi trường có thể xâm nhập vào bên trong tế bào. Người ta chuẩn bị protoplast với các plasmid tái tổ hợp đã mang gen mong muốn cần chuyển vào thực vật. - Chuyển gen bằng vi tiêm (microinjection) Phương pháp này sử dụng vi kim tiêm và kính hiển vi để đưa ADN những tế bào nhất định, nhằm tạo ra các dòng biến nạp từ protoplast và cây biến nạp khảm từ phôi phát triển từ hạt phấn. * Ưu điểm - Có thể tối ưu lượng ADN đưa vào tế bào - Quyết định được đưa ADN vào loại tế bào nào - Có thể đưa một cách chính xác thậm chí vào tận nhân và có thể quan sát được - Các tế bào có cấu trúc nhỏ như hạt phấn và tế bào tiền phôi mặc dù hạn chế về số lượng cũng có thể tiêm chính xác - Có thể nuôi riêng lẻ các tế bào vi tiêm và biến nạp được vào mọi giống cây * Nhược điểm - Mỗi lần tiêm chỉ được một phát tiêm và chỉ với một tế bào - Thao tác trong khi làm đòi hỏi độ chính xác cao - Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm Kỹ thuật siêu âm dùng để chuyển gen vào tế bào trần protoplast. Sau khi tạo protoplast, tiến hành trộn protoplast với plasmid tái tổ hợp mang gen mong muốn để tạo hỗn hợp dạng huyền phù. 8 Sau khi siêu âm, đem protoplast nuôi trong các môi trường thích hợp, chọn lọc để tách các protoplast đã được chuyển gen. Nuôi cấy invitro để tái sinh cây. Chọn lọc cây và đưa ra trồng ở môi trường ngoài. - Chuyển gen bằng phương pháp hóa học Chuyển gen bằng phương pháp hóa học là phương pháp chuyển gen vào tế bào protoplast nhờ các chất hóa học như polyethylen glycol (PEG). Khi có mặt PEG, màng của protoplast bị thay đổi và protoplast có thể thu nhận ADN ngoại lai vào bên trong tế bào. Phương pháp chuyển gen bằng hóa chất có thể áp dụng với nhiều loài thực vật nhưng khả năng chuyển gen với tần số chuyển gen rất thấp. Tuy nhiên, với khả năng tạo ra số lượng lớn protoplast, do vậy khắc phục được hạn chế của phương pháp này. - Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn (pollen tube) Phương pháp chuyển gen qua ống phấn là phương pháp chuyển gen không qua nuôi cấy mô invitro. Nguyên tắc của phương pháp này là ADN ngoại lai chuyển vào cây theo đầu ống phấn, chui vào bầu nhụy cái. Thời gian chuyển gen vào lúc hạt phấn mọc qua vòi nhụy và lúc bắt đầu đưa tinh tử vào thụ tinh, tốt nhất là sự chuyển gen xảy ra đúng khi quá trình thụ tinh ở noãn và cho tế bào hợp tử chưa phân chia. Như vậy, sự chuyển gen chỉ xảy ra ở một tế bào sinh dục cái duy nhất và khi tái sinh cây sẽ không hình thành thể khảm. - Sau thời gian hoa nở 1- 2 giờ, cắt 2/3 hoặc 3/4 phần trên của hoa lúa - Sau khi cắt hoa, dùng ống mao quản nhỏ có đường kính 0,2mm đưa dung dịch ADN tái tổ hợp mang gen mong muốn vào đầu ống nhụy đã bị cắt (nồng độ ADN tái tổ hợp khoảng 50 µg/ml) - Bao bông lúa lại, chờ lúa chín thu hái - Phân tích và xác định kết quả chuyển gen ở thế hệ sau 9 2.4 Lợi ích và nguy cơ của cây trồng chuyển gen 2.4.1 Lợi ích Hiện nay, những sản phẩm lương thực- thực phẩm do công nghệ sinh học tạo ra đã có mặt trên thị trường. Những cây trồng được biến đổi gen vẫn giống những cây trồng truyền thống nhưng chúng có thêm một số đặc điểm được cải thiện. Chúng không những có lợi cho nông dân mà còn cho cả người tiêu dùng. Người nông dân gặt hái được những vụ mùa bội thu, trong khi người tiêu dùng quanh năm lại có nhiều loại sản phẩm để lựa chọn. Ngoài ra, những giống mới được tạo ra bằng công nghệ sinh học còn có tiềm năng bảo vệ môi trường. Trên thị trường hiện nay, đã có một số loại cây trồng công nghệ sinh học được cải thiện tình trạng và chất lượng như: - Có khả năng chống chịu bệnh - Cho phép giảm sử dụng thuốc trừ sâu - Tăng thành phần dinh dưỡng - Tăng thời gian bảo quản Nhìn chung, việc sử dụng các giống cây trồng chuyển gen có thể đem lại lợi nhuận đáng kể cho các nước đang phát triển. “Thế hệ đầu tiên” của những giống cây này đã chứng minh được khả năng tăng năng suất cây trồng, giảm giá thành sản phẩm, tăng lợi nhuận nông nghiệp và góp phần bảo vệ môi trường. Hiện nay, các nghiên cứu đang hướng đến các cây trồng biến đổi gen “thế hệ thứ hai”, tập trung vào việc tăng chất lượng dinh dưỡng và khả năng chế biến. Các giống cây trồng này sẽ khẳng định được giá trị của chúng ở những quốc gia có hàng triệu người dân bị thiếu hụt thực phẩm. Thực vật với khả năng tự bảo vệ chống lại côn trùng và cỏ dại có thể giúp giảm liều lượng và nồng độ của các thuốc trừ sâu sử dụng. Ví dụ: ở Trung Quốc bông Bt đã giảm thuốc diệt côn trùng 40 kg/ha. Giảm sử dụng thuốc trừ sâu cải thiện đáng kể chất lượng nước ở những vùng sử dụng thuốc. Ví dụ: nước chảy qua các cánh đồng bông Bt ở Mỹ hoàn toàn không còn nhiễm thuốc trừ sâu trong suốt 4 năm nghiên cứu của Bộ nông nghiệp Mỹ. 10 [...]... 2.6.4 Chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật Các nhà khoa học đã tìm cách giải trình tự các gen mã hóa cho protein động vật, thiết kế lại, sau đó chuyển các gen này vào thực vật, biến thực vật thành cơ thể sản xuất protein động vật Một hướng quan trọng khác là sản xuất thực phẩm chức năng” Điều đó có nghĩa là cần chuyển nhiêu gen tổng hợp ra các protein có tác dụng như là các kháng nguyên vào... hiện chuyển gen trực tiếp và gián tiếp vào tế bào protoplast Năm 1985: Tạo các giống cây trồng kháng virus, đưa cây chuyển gen ra đồng ruộng Năm 1987: Chuyển gen kháng sâu bằng súng bắn gen Năm 1988: Tạo khoai tây chống nấm, cà chua chín chậm Năm 1990: Chuyển gen bất dục đực cho ngô vào phôi nuôi cấy vô tính Năm 1992: Chuyển gen cho lúa mì Năm 1994: Thương mại hóa cà chua chuyển gen Đây là sản phẩm chuyển. .. hưởng lên các sinh vật không phải là sinh vật cần diệt trong môi trường đó Cây chuyển gen có tồn tại trong môi trường lâu hơn bình thường hoặc xâm chiếm những nơi cư ngụ mới không? Khả năng gen phát tán ngoài ý muốn từ cây chuyển gen sang loài khác và những hậu quả có thể * Cây chuyển gen, những rủi ro có thể Khả năng xẩy ra lai chéo xa của gen được chuyển vào với các cây cỏ họ hàng, cũng như khả năng... chuyển gen đầu tiên được thương mại hóa Năm 1998: Toàn thế giới có 48 giống cây trồng chuyển gen được thương mại hóa 13 Năm 1999: Chuyển gen tạo giống lúa có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng vitamin A cao Từ năm 2000 đến nay, cây trồng chuyển gen không ngừng phát triển Năm 2000, toàn thế giới có 44,2 triệu ha trồng cây chuyển gen thì đến năm 2003 tăng lên 67,6 triệu ha Có 6 nước trồng cây chuyển gen phổ... thông dụng để tạo ra giống cây trồng mới, phục vụ trực tiếp cho trồng trọt Những mốc quan trọng trong sự phát triển kỹ thuật chuyển gen ở thực vật là: Năm 1980: Lần đầu tiên thực hiện chuyển ADN ngoại lai vào cây nhờ Agrobacterium Năm 1983: Tạo marker chọn lọc như chỉ thị màu sắc, chỉ thị kháng với kháng sinh Thiết kế lại plasmid Ti (loại bỏ gen gây khối u, cài gen mong muốn vào plasmid Ti) Năm 1984: Thực. .. gen phổ biến là: Mỹ 42,8 triệu ha; Acgentina 13,9 triệu ha; Canada 4,4 triệu ha; Braxin 3 triệu ha; Trung Quốc 2,8 triệu ha; Nam Phi 0,4 triệu ha Các cây chuyển gen chính là đậu tương (chiếm 61%), ngô (23%), bông (11%), đu đủ (21%) Các gen chính được chuyển là gen kháng thuốc trừ cỏ, gen kháng sâu 2.6 Các hướng chính trong tạo cây trồng chuyển gen 2.6.1 Chuyển gen kháng sâu Trong 30 năm gần đây, trong... chất của cỏ và làm cỏ chết 14 Cây trồng được tạo ra có hàm lượng và hoạt tính của enzym EPSPS cao gấp 4 lần so với cây trồng bình thường và cây hoàn toàn chống chịu được với thuốc diệt cỏ glyphosat 2.6.3 Chuyển gen tạo cây kháng virus gây bệnh Có nhiều cách tạo cây kháng virus, chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen tạo enzym phân giải virus (ví dụ enzym ribozyme), hoặc chuyển gen có trình... của cây chuyển gen gồn những người tạo ra chúng, các cơ quan kiểm soát và các nhà khoa học Hầu hết các quốc gia sử dụng các quy trình đánh giá tương tự để xét xem sự tương tác giữa cây chuyển gen và môi trường Bao gồm những thông tin về vau trò của gen được đưa vào, ảnh hưởng của nó đối với vây nhận gen, đồng thời cả những cây hỏi cụ thể về ảnh hưởng không mong muốn như: ảnh hưởng lên các sinh vật không... của cây trồng được chuyển gen tạo vacxin này để thay thế cho việc tiêm vacxin phòng bệnh 15 2.6.5 Chuyển gen thay đổi hàm lượng và chất lượng các chất dinh dưỡng của cây Đã nghiên cứu chuyển gen mã hóa cho protein chứa nhiều methionin vào đậu tương và ngô, kết quả là làm tăng loại protein giàu methionin lên hơn 8% trong tổng số protein có trong hạt Người ta cũng đã chuyển thành công gen mã hóa cho việc... hướng chuyển hóa sắc tố, từ đó tạo ra hoa có màu sắc khác nhau 16 III KẾT LUẬN Công nghệ tạo cây trồng chuyển gen ngày càng phát triển và tạo ra hàng trăm giống cây trồng chuyển gen khác nhau mang nhiều đặc tính quý Tuy nhiên vấn đề cây trồng chuyển gen (GMOs- Genetically Modified Organisms) còn là vấn đề tranh cãi, thậm chí còn gặp phải sự phản đối gay gắt từ nhiều nhà khoa học Sản phẩm chuyển gen bị . phương pháp chuyển gen vào một số đối tượng cây trồng quan trọng. 2.3 Một số phương pháp chuyển gen ở thực vật Có hai hình thức chuyển gen chủ yếu là chuyển gen trực tiếp và chuyển gen gián tiếp. 2.3.1. và phổ biến nhất hiện nay nhờ vào khả năng gắn gen ngoại lai vào hệ gen thực vật một cách chính xác và ổn định. Sử dụng Agrobacterium để chuyển gen đã thu được nhiều kết quả, đặc biệt là chuyển. Chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật Các nhà khoa học đã tìm cách giải trình tự các gen mã hóa cho protein động vật, thiết kế lại, sau đó chuyển các gen này vào thực vật, biến thực vật