ỨNG DỤNG DNA TÁI TỔ HỢP TRONG CÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG NGHIỆP

 Cây trồng chuyển đổi gen được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1982 là cây thuốc lá chống kháng sinh..  Trung Quốc là quốc gia đầu tiên chấp thuận cây công nghiệp chuyển đổi gen với cây th

ỨNG DỤNG DNA TÁI TỔ HỢP TRONG CÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG NGHIỆP

GIỚI THIỆU CHUNG

Theo thông cáo của Hội nghị lương thực toàn cầu năm 2012: “An ninh

lương thực đã, đang và sẽ là vấn đề quan trọng đối với cộng đồng quốc tế, khi

mà sản lượng lương thực toàn cầu phải tăng ít nhất 70% vào năm 2050 để đủ nuôi sống 9 tỷ người trên thế giới Các quốc gia cần phải chung tay hợp tác hành động để đảm bảo an ninh lương thực và ứng phó với biến đổi khí hậu.”

9/9/15

2

Công nghệ gen là một trong những giải pháp tuyệt vời góp phần giải quyết vấn đề an ninh lương thực Trong đó công nghệ DNA tái tổ hợp là phổ biến nhất.

9/9/15

3

4

Công nghệ DNA tái tổ hợp là tập hợp các kỹ thuật tạo nên các phân tử DNA tái tổ hợp để nhằm đưa các gen mới mang thông tin di truyền mã hóa những đặc điểm tốt mong muốn vào các tế bào hoặc cơ thể sống DNA tái tổ hợp có thể tạo ra từ 2 hay nhiều đoạn DNA (RNA) có nguồn gốc khác nhau, hoặc từ DNA của các cá thể thuộc các loài khác nhau.

5

Như vậy có thể nói, các GMO đều là sản phẩm của công nghệ DNA tái

tổ hợp, Hay công nghệ DNA tái tổ hợp là cơ sở tạo nên các GMO

 Cây trồng chuyển đổi gen được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1982 là cây thuốc lá chống kháng sinh

 Những khu vực trồng thử nghiệm cây thuốc lá có khả năng chống thuốc diệt cỏ đầu tiên là ở Pháp và Hoa

Kỳ vào năm 1986

9/9/15

7

 Trung Quốc là quốc gia đầu tiên chấp thuận cây công nghiệp chuyển đổi gen với cây thuốc lá kháng vi rút được giới thiệu lần đầu vào năm 1992, nhưng rút khỏi thị trường Trung Quốc vào năm 1997.

 Cây trồng biến đổi gen đầu tiên được phê chuẩn bán ở Mỹ vào năm 1994 là cà chua FlavrSavr.

9/9/15

8

 Năm 1994, Liên minh châu Âu phê chuẩn cây thuốc

lá có khả năng chống thuốc diệt cỏ bromoxynil.

 Năm 1995, khoai tây Bt đã được phê duyệt an toàn bởi Cơ quan Bảo vệ môi trường, trở thành cây nông sản kháng sâu đầu tiên được phê duyệt tại Hoa Kỳ.

9/9/15

9

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG

Trên thế giới

9/9/15

10

 Diện tích cây trồng biến đổi gen toàn cầu tăng đáng kể từ 1,7 triệu

ha vào năm 1996 lên trên 175 triệu ha vào năm 2013

 Các quốc gia giữ có diện tích canh tác cây trồng công nghệ sinh học (CNSH) lớn có thể kể đến như Hoa Kỳ với diện tích canh tác cây trồng CNSH là 70,2 triệu ha, với tỷ lệ canh tác các loại cây trồng CNSH/tổng diện tích canh tác là 90% vào năm 2013 Argentina với 24,4 triệu ha; Ấn Độ có sản lượng 11 triệu ha bông CNSH vào năm

2013

9/9/15

11

Ở Việt Nam

 Theo số liệu của Hiệp hội Thức ăn chăn nuôi, trong 8 tháng đầu năm 2013, Việt Nam nhập khẩu 1,34 triệu tấn ngô và 897.000 tấn đậu dùng làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi.

 Số liệu của Tổng Cục Hải Quan cũng cho biết, chỉ trong tháng đầu tiên của năm 2014, cả nước nhập khẩu 580 nghìn tấn ngô, tăng gấp hơn 5 lần so với tháng 01/2013

9/9/15

12

 Có một thực tế, những loại thực phẩm biến đổi gen đang có mặt hầu hết ở các chợ và siêu thị tại thành phố Hồ Chí Minh Một cuộc khảo sát cho thấy 111/323 mẫu thực phẩm gồm: bắp, đậu nành, khoai tây, gạo, cà chua, đậu Hà Lan… chọn ngẫu nhiên ở 17 chợ, siêu thị trên địa bàn thành phố được kiểm nghiệm cho kết quả là sản phẩm biến đổi gen

 Dự kiến đến năm 2015 Việt Nam sẽ cho áp dụng trồng đại trà

ba loại cây trồng biến đổi gen bao gồm: đậu tương và ngô để phục vụ cho chăn nuôi; cây bông phục vụ cho dệt may.

9/9/15

13

ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM

ỨNG DỤNG TRONG Y DƯỢC

ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

Có thể nói đây là lĩnh vực được ứng dụng rộng rãi nhất của công nghệ DNA tái tổ hợp vì nó không chỉ tạo ra các sản phẩm GMO mang những tính trạng mong muốn như tăng năng xuất, tăng chất lượng, kháng lại sâu bệnh mà góp phần giải quyết các vấn đề xã hội xóa đói giảm nghèo, đảm bảo an ninh lương thực thế giới

9/9/15

15

16

TẠO GIỐNG LÚA GIÀU

VITAMIN A TẠO GIỐNG LÚA GIÀU SẮT

TẠO GIỐNG LÚA CHUYỂN

GEN Bt

TẠO GIỐNG LÚA CHỊU HẠN, CHỊU LỤT

CÂY LÚA

GẠO VÀNG

 Là một sản phẩm GM do Thụy Sỹ tạo ra có chứa

“tiền sinh tố A” (β-carotene) có thể giúp hàng triệu trẻ

em thoát khỏi bệnh mù mắt và chết sớm tại nhiều nước đang phát triển

 Theo Tổ Chức WHO và FAO, mỗi năm có độ

2,4 tỉ phụ nữ bị bệnh thiếu dinh dưỡng về chất sắt và hàng triệu trẻ em bị thiếu sinh tố A Bệnh thiếu sinh tố A thường gây ra bệnh mù mắt

 Với giống lúa này người ta hy vọng cứu được

nhiều người trong số 500 000 người bị mù lòa trên thế giới hàng năm.

9/9/15

17

GẠO GIÀU CHẤT SẮT

 Có hàm lượng sắt nhiều gấp ba lần giống lúa thường

 Các nhà khoa học nghiên cứu về kỹ thuật làm giảm hàm

lượng acid phytic thông qua đột biến gen, chuyển gen phytase từ giống cây họ đậu của Pháp sang cây lúa nhằm gia tăng hàm lượng sắt Tỉ lệ sắt này được nghiên cứu tổng hợp từ tám loại lúa nổi tiếng ở châu Á, trong đó có lúa IR64 (phổ biến ở nhiều quốc gia châu Á), BR29 (Bangladesh), một bụi và nàng hồng chợ Đào (VN).

 Giống lúa này nhằm khắc phục tình trạng phụ nữ có thai

thiếu sắt, thiếu máu, nguyên nhân chủ yêu gây tử vong ở trẻ sơ sinh.

9/9/15

18

GIỐNG LÚA CHỊU HẠN VÀ CHỊU LỤT

 Đây là một trong những sản phẩm GMO có khả năng giúp con người khắc phục

tình trạng thiếu lương thực Đây là giống lúa mới do các nhà khoa học Nhật Bản tạo ra có năng suất cao, thân cao phù hợp cho những chân ruộng thường xuyên

bị úng lụt như Thái Lan và Campuchia.

 Để tạo ra giống lúa này các nhà khoa học đã tìm ra cặp gen có tên là Snorkel

giúp cho cây trồng phát triển nhanh khi sống trong môi trường nước nhiều, giúp

lá phát triển trên mặt nước Mỗi khi nước dâng cao, lúa lại tích lũy hormone ethylene Hormone này đến lượt nó kích hoạt các gen SNORKEL làm cho thân lúa phát triển nhanh và cứng cáp hơn.

9/9/15

19

NGÔ CHUYỂN GEN Bt

 Ngô biến đổi gen Bt vốn xuất thân từ một loại ngô bình thường ở châu Âu và Mỹ Nhưng sau đó ngô này được tích hợp một gen Bt từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis trở thành một giống có khả năng chống lại ấu trùng sâu

bọ Năng suất ngô từ giống ngô này được tăng lên rõ rệt.

 TS Reynaldo V.Ebora, Giám đốc Viện Sinh học phân tử

và công nghệ sinh học quốc gia Philippines, cho biết:

“Nông dân Philippines bắt đầu trồng bắp chuyển gen Bt

từ năm 2003, đến nay các số liệu tính toán cho thấy năng suất bình quân đạt khá cao, trên 4 tấn/ha Thu nhập của

1 kg bắp GMF cao hơn so với các giống bắp lai trước đây, những trang trại trồng bắp Bt cho năng suất tăng 37%, giảm khoảng 60% chi phí thuốc trừ sâu ”.

9/9/15

20

ĐU ĐỦ KHÁNG BỆNH ĐỐM VÒNG

 Giống đu đủ này kháng được bệnh đốm

vòng do virus có tên là Papaya ringspot virus gây ra làm hư hại nhiều bộ phận khác nhau của đu đủ từ lá, quả, thân cho đến cuống lá

 Giống đu đủ này đã được trồng nhiều ở

Tha Pra – Thái Lan từ năm 2004 và cho sản lượng cao, khỏe và được coi là sản phẩm rất có lợi cho con người

9/9/15

21

BẮP CẢI ĐỘC

Các nhà khoa học mới đây đã sáng tạo ra một loại bắp cải mới có chứa độc tố được chiết xuất từ đuôi bọ cạp

Sở dĩ có loại “bắp cải độc” này là bởi

họ muốn hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu trong khi vẫn ngăn chặn được sâu, bướm phá hoại cây trồng Mặc dù những chú sâu, bướm có thể bị chết khi chúng cắn lá nhưng những độc tố trong chiếc bắp cải biến đổi gen này lại vô hại với con người.

9/9/15

22

CÂY BÔNG CHUYỂN GEN Bt

 Các nhà khoa học Monsanto, một công ty hóa chất toàn cầu, đã thu được một gen độc từ các vi khuẩn ở đất được gọi là BT (Tên gọi tắt của Bacillus Thuingiensis) và đưa nó vào cây bông để tạo một loài chống lại sâu bướm.

 Gen đưa vào là một D NA giúp sản xuất các protein độc Độc tính sẽ giết sâu bướm bằng cách làm tê liệt hệ tiêu hóa của sâu bướm khi chúng

ăn phải chất độc này Các cây có gen độc BT sẽ

tự sản sinh ra chất độc và do đó có thể giết sâu bướm ở tất cả các mùa mà không cần phun thuốc trừ sâu.

 Bởi vì chất độc làm chết sâu bướm nhưng không

có hại tới các tổ chức khác nên nó an toàn cho con người và môi trường.

9/9/15

23

25

Bảng khảo sát: Số lần dùng thuốc trừ sâu và sản lượng của 4 người nông dân nghèo ở Makhatini – Nam Phi trồng bông Bt và bông truyền thống

Nông dân Số lần sử dụng thuốc trừ sâu

số lần phun

Bông Bt Không Bt Tăng sản

ĐẬU TƯƠNG KHÁNG VIRUT

Trong số 20 loại bệnh hại, thì bệnh do nhiễm virus đã gây tổn thất lớn cho năng suất đậu tương Đậu tương là một trong số các cây trồng dễ bị nhiễm nhiều loại virus,

ví dụ như bệnh khảm (Soybean mosaic virus- SMV), bệnh khảm vàng hại đậu tương (Soybean yellow mosaic virus - SYMV), bệnh xoăn lá và một số bệnh virus ở lá khác.

27

 Giống mía đường chịu hạn tốt.

 Giống mía phục vụ sản xuất

nhiên liệu sinh học

 Giống mía kháng vi rút.

9/9/15

28

BÍ ĐỎ KHÁNG VIRUS

Một loại bí “cổ gà” màu vàng áp dụng CNSH hiện đã có trên thị trường Nó có khả năng kháng Virus khảm dưa hấu và virus khảm vàng zucchini Giống mới này chứa gen mã hóa Protein vỏ của cả hai virus Phương pháp CNSH này tiết kiệm được việc chống rệp cây và từ đó làm giảm hoặc hạn chế hoàn toàn việc sử dụng thuốc trừ sâu.* Được trồng ở Canada và Mỹ.

9/9/15

29

CÂY CẢI DẦU

9/9/15

30

CHỐNG CHỊU CHẤT DiỆT CỎ

TĂNG HÀM LƯỢNG LAURATE

TĂNG HÀM LƯỢNG AXIT OLEIC

Với điều kiện ở châu Âu thì cây cải dầu với lượng dầu từ 40% đến 50% là cây thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất dầu diesel sinh học Phần còn lại được dùng trong công nghiệp sản xuất thức ăn gia súc.

9/9/15

31

CHUỘT CHUYỂN GEN

Vào năm 1982, Palmiter và Brinster đã thành công trong việc tạo ra động vật chuyển gen đầu tiên trên thế giới, bằng cách chuyển gen của loài chuột này sang phôi loài chuột khác Gen chuyển

đã biểu hiện ở chuột chuyển gen và các thế hệ con cháu của chúng

9/9/15

32

CÁ CHUYỂN GEN

 Khoảng 10 năm trở lại đây,

hàng loạt cá chuyển gen đã được tạo ra: cá hồi, cá rô phi,

cá chép, cá nheo Mỹ….

 Những gen ngoại lai được

biến nạp vào cá là gen 156 hormone sinh trưởng (GH) người, gen GH bò, gen kháng

chống lạnh ở cá…

9/9/15

33

Cho đến nay, đang tập trung nghiên cứu theo 3 hướng

cơ bản sau:

 Chuyển gen hormone sinh trưởng (GH) vào cá

 Chuyển gen chống lạnh vào cá

 Chuyển gen kháng bệnh vào cá9/9/15

34

LỢN THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG

 Đây là một con lợn được biến đổi gen để

tiêu hóa và xử lý phốt pho tốt hơn Lúc trước, phân lợn có hàm lượng acid phytic cao, một dạng của phốt pho nên khi nông dân sử dụng phân hữu cơ làm phân bón, loại hóa chất này chảy vào các lưu vực sông Điều này khiến :

 Tảo nở hoa

 Làm cạn kiệt oxy trong nước

 Giết chết sinh vật biển.

9/9/15

35

36

MUỖI CHUYỂN GEN

 Vào năm 2000, các nhà khoa học ở Học viện

Hoàng gia London và Phòng Thí nghiệm Sinh học phân tử Châu Âu lần đầu tiên trên Thế giới đã thành công trong việc: Đưa một gen ngoại lai vào genome của muỗi Anopheles stephensi và đã tạo ra muỗi chuyển gen.

9/9/15

37

Ấu tr ùng muỗi nhìn dưới

k ính hiển vi

THỎ CHUYỂN GEN

Thỏ đã được sử dụng làm mô hình thực nghiệm trong các thí nghiệm chuyển gen Việc tạo ra thỏ chuyển gen thành công đã được công bố vào năm

1985 với gen chuyển là hormone sinh trưởng có cấu trúc MT-hGH (Hammer, 1985; Brem, 1985)

9/9/15

38

Elba, thỏ chuyển gen protein huỳnh quang màu xanh lá cây

đẻ những “quả trứng vàng” mà thuốc được đóng gói trong đó

 Nghiên cứu gà chuyển gen đang được sử dụng để:

9/9/15

39

ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

1) Công nghiệp thực phẩm

Bò sản xuất ra “sữa người” như thế nào??????

DNA nhân tạo (hoặc DNA tái tổ hợp) với gene mã hóa protein sữa người sẽ được tích hợp vào một dòng virus, dòng virus này được thiết kế đặc biệt có khả năng chèn DNA vào bộ gene bên trong tế bào bò sữa Sau đó, vật liệu di truyền mới sẽ chuyển vào tế bào trứng của bò cái bằng một quy trình gọi là "Chuyển giao hạt nhân tế bào soma" (Somatic Cell Nuclear Transfer) - Bò con sinh ra sẽ mang gen "sữa người" và sản xuất được "sữa người"

9/9/15

40

Protein chống đông máu nhóm III xuất hiện thường xuyên trong cơ thể và nó có vai trò đông máu Công ty CNSH Massachusess đã tạo ra dê chuyển gen này, mỗi con hàng năm tạo ra 500-800 lít sữa, mỗi lít chứa 28 g protein.

9/9/15

41

DÊ CHUYỂN GEN

500 – 800 lít

42

Năm 1998, 1 báo cáo cho rằng, sữa dê có chứa 1 loại protein giống với protein của ký sinh trùng số rét, vì vậy sữa này có thể được dùng như một loại vaccine chống bệnh sốt rét

Vaccine chống bệnh sốt rét

43

Một loài dê chuyển gen cũng đã được tạo ra mà trong máu của chứng chứa chất antitrombine của một loại glycoproteincó chức năng điều hoà sự đông máu

Để làm điều này, các nhà nghiên cứu đưa một loại gen tơ nhện mỏng vào ADN của dê Theo cách đó, họ sẽ thu được protein tơ nhện trong sữa của chúng Loại sữa này được sử dụng để sản xuất một loại sợi có độ bền cao tên là Biosteel được sử dụng để làm áo chống đạn

9/9/15

44

CÀ CHUA GIÀU CHẤT CHỐNG OXY HÓA

 Các chuyên gia trung tâm nghiên cứu John

Inne Center ở Anh đã tạo ra 1 loại cà chua chuyển gen rất đặc biệt có hàm lượng anthocyanins rất cao, đây là chất chống oxy hóa có tác dụng giảm được 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 oxy hóa giống trong các loại quả mọng như dâu tây, mâm xôi, nho…

9/9/15

45

2) Trong công nghiệp y, dược

 Sản xuất insullin người

Insulin là một loại kích tố thuộc loại polypeptid do tụy tạng của người và động vật sinh ra Thiếu insulin thì không duy trì được đường huyết, không tích lũy được glycogen và lipid, không điều hòa và khống chế được nhiều quá trình trao đổi chất trong cơ thể

Hiện nay, hầu hết những phương pháp sản xuất insulin thương mại đều dựa trên

các chủng nấm men (Saccharomyces cerevisiae) hoặc vi khuẩn (E coli) kết hợp với các

kỹ thuật gene để sản xuất insulin người tổng hợp

9/9/15

46

 Sản xuất thuốc Artemisinin chống sốt rét:

 Artemisinin là một loại thuốc chống bệnh rốt rét được chiết rút từ cây thanh hao hoa vàng Cây này đã được trồng rộng rãi tại Trung Quốc, Việt Nam.

 Tuy nhiên hiện nay vì giá thành của thuốc chiết rút từ Thanh hao hoa vàng là quá đắt cho nên người ta đã tiến hành tách được 2 gen từ cây này liên quan đến việc tổng hợp ra acid artemisinic Acid này chỉ qua vài phản ứng hóa học sẽ dễ dàng chuyển thành Artemisinin Sau

đó người ta đã chuyển thành công 2 gen này vào tế bào men rượu (Saccharomyces cerevisiae).

9/9/15

47

 Vacxin viêm gan B:

 Bệnh viêm gan B do virut viêm gan B ( trước đây thường gọi là siêu vi trùng viêm

gan B ) gây nên.Bệnh gây tổn thương ở gan và dẫn đến hậu quả là viêm gan mạn tính, xơ gan, ung thư gan…

 Có hai nhà sản xuất Merck (Mỹ) và Matsubazơ (Nhật) đồng thời tìm ra phương pháp tái tổ hợp dùng nấm men sản xuất kháng nguyên HBs

9/9/15

48