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

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHỦ ĐỀ ỨNG DỤNG DNA TÁI TỔ HỢP TRONG CÔNG NGHIỆP VÀ NÔNG NGHIỆP Giảng Viên Đinh Thị Thu Lê GIỚI THIỆU CHUNG Theo thông cáo Hội nghị lương thực toàn cầu năm 2012: “An ninh lương thực đã, vấn đề quan trọng cộng đồng quốc tế, mà sản lượng lương thực toàn cầu phải tăng 70% vào năm 2050 để đủ nuôi sống tỷ người giới. Các quốc gia cần phải chung tay hợp tác hành động để đảm bảo an ninh lương thực ứng phó với biến đổi khí hậu.” Công nghệ gen giải pháp tuyệt vời góp phần giải vấn đề an ninh lương thực. Trong công nghệ DNA tái tổ hợp phổ biến nhất. Công nghệ DNA tái tổ hợp tập hợp kỹ thuật tạo nên phân tử DNA tái tổ hợp để nhằm đưa gen mang thông tin di truyền mã hóa đặc điểm tốt mong muốn vào tế bào thể sống. DNA tái tổ hợp tạo từ hay nhiều đoạn DNA (RNA) có nguồn gốc khác nhau, từ DNA cá thể thuộc loài khác nhau. Như nói, GMO sản phẩm công nghệ DNA tái tổ hợp, Hay công nghệ DNA tái tổ hợp sở tạo nên GMO LỊCH SỬ  1972. Paul Berg tạo nên phân tử ADN tái tổ hợp cách tổ hợp ADN thể khác nhau.  1981. Các nhà khoa học Trường Đại học Ohio tạo vật chuyển gen từ động vật khác vào chuột nhắt.  Cây trồng chuyển đổi gen tạo lần vào năm 1982 thuốc chống kháng sinh.  Những khu vực trồng thử nghiệm thuốc có khả chống thuốc diệt cỏ Pháp Hoa Kỳ vào năm 1986.  Trung Quốc quốc gia chấp thuận công nghiệp chuyển đổi gen với thuốc kháng vi rút giới thiệu lần đầu vào năm 1992, rút khỏi thị trường Trung Quốc vào năm 1997.  Cây trồng biến đổi gen phê chuẩn bán Mỹ vào năm 1994 cà chua FlavrSavr.  Năm 1994, Liên minh châu Âu phê chuẩn thuốc có khả chống thuốc diệt cỏ bromoxynil.  Năm 1995, khoai tây Bt phê duyệt an toàn Cơ quan Bảo vệ môi trường, trở thành nông sản kháng sâu phê duyệt Hoa Kỳ. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG Trên giới CÀ CHUA GIÀU CHẤT CHỐNG OXY HÓA  Các chuyên gia trung tâm nghiên cứu John Inne Center Anh tạo loại cà chua chuyển gen đặc biệt có hàm lượng anthocyanins cao, chất chống oxy hóa có tác dụng giảm nhiều bệnh cho người, có bệnh ung thư.  Người ta coi thực phẩm chữa bệnh tiêu chí làm tăng giá trị kinh tế cho sản phẩm nông nghiệp giàu chất chống oxy hóa giống loại mọng dâu tây, mâm xôi, nho… 2) Trong công nghiệp y, dược  Sản xuất insullin người Insulin loại kích tố thuộc loại polypeptid tụy tạng người động vật sinh ra. Thiếu insulin không trì đường huyết, không tích lũy glycogen lipid, không điều hòa khống chế nhiều trình trao đổi chất thể. Hiện nay, hầu hết phương pháp sản xuất insulin thương mại dựa chủng nấm men (Saccharomyces cerevisiae) vi khuẩn (E. coli) kết hợp với kỹ thuật gene để sản xuất insulin người tổng hợp.  Sản xuất thuốc Artemisinin chống sốt rét:  Artemisinin loại thuốc chống bệnh rốt rét chiết rút từ hao hoa vàng. Cây trồng rộng rãi Trung Quốc, Việt Nam.  Tuy nhiên giá thành thuốc chiết rút từ Thanh hao hoa vàng đắt người ta tiến hành tách gen từ liên quan đến việc tổng hợp acid artemisinic. Acid qua vài phản ứng hóa học dễ dàng chuyển thành Artemisinin. Sau người ta chuyển thành công gen vào tế bào men rượu (Saccharomyces cerevisiae).  Vacxin viêm gan B:  Bệnh viêm gan B virut viêm gan B ( trước thường gọi siêu vi trùng viêm gan B ) gây nên.Bệnh gây tổn thương gan dẫn đến hậu viêm gan mạn tính, xơ gan, ung thư gan…  Có hai nhà sản xuất Merck (Mỹ) Matsubazơ (Nhật) đồng thời tìm phương pháp tái tổ hợp dùng nấm men sản xuất kháng nguyên HBs. Sản xuất interleukin-2 chữa ung thư  Interleukin-2 cytokinin sản xuất lympho bào T hoạt hóa  IL-2 sản phẩm protein trị liệu tái tổ hợp tiến hành nghiên cứu trọn vẹn từ khâu thiết kế gen ban đầu đến tạo chủng vi khuẩn E. coli tái tổ hợp mang gien IL-2 người thử nghiệm sản xuất điều kiện tiêu chuẩn GMP. 3) Ứng dụng xử lý môi trường  Vi khuẩn biến đổi gen có khả chuyển hóa dioxide thành nhiên liệu lỏng Đối tượng nghiên cứu chủng vi khuẩn Synechococcus elongatus, nhóm nghiên cứu thực biến đổi gen để tăng lượng enzyme RuBisCO có tác dụng cố định carbon dioxide, sau chuyển gen từ vi sinh vật khác, có khả hấp thụ carbon dioxide sử dụng lượng mặt trời để tạo khí isobutyraldehyde, vào tế bào Synechoccus elongatus. Chủng Synechococcus elongatus thuộc họ Cyanobacteria biến đổi gen. (Ảnh: University of California – Los Angeles)  Xử lý nước ngầm nhiễm phóng xạ Vi sinh vật đặt tên Geobacter. Chúng có chế trao đổi chất độc vô nhị: chuyển electron cho kim loại để lấy lượng từ thức ăn, giống cách người hít thở oxy để phân huỷ thức ăn. Trong trình chuyển electron, Geobacter biến kim loại từ dạng hoà tan thành dạng rắn, làm cho kim loại tách khỏi nước ngầm. Geobacter  Xử lý dầu tràn Alcanivorax Borkumensis tên loài vi khuẩn chuyên sống vùng nước bị nhiễm dầu. Sinh vật biển nhỏ bé không tìm thấy vùng nước sạch, lại có mặt dòng thủy triều đen nhỏ nhất. Việc trao đổi dựa vào hydrocarbon nguồn cung cấp carbon lượng. Alcanivorax Borkumensis VK chuyển hóa khí metan VK Shewanella  Tăng khả khai thác dầu mỏ  Có phương pháp sinh học để cải thiện trình cách sử dụng vi sinh vật (chủng vi khuẩn Acinetobacter calcoaceticus chủng vi khuẩn khác) tái tổ hợp ADN để tối đa hóa khả khai thác dầu.  Vì phải sử dụng kỹ thuật ADN tái tổ hợp để tạo vsv có khả sống sót điều kiện nóng, mặn, áp cao . Điều vô quan trọng để tăng lượng dầu giới. Acinetobacter Calcoaceticus 4) Ứng dụng khai thác dầu mỏ, khai thác kim loại  Khai thác kim loại vi sinh vật Rất nhiều vsv dùng để khai thác quặng : vi khuẩn Thiobacillus ferroxidans, T.thiooxidans oxi hóa số kim loại chất khoáng đồng sulfit. VK Thiobacillus ferroxidans => Lợi ích sử dụng kỹ thuật ADN tái tổ hợp chỗ phát triển vi sinh vật có khả chống chịu điều kiện sống khắc nghiệt độ axit, độ mặn cao, nhiệt độ cao thấp có khả khai thác lượng lớn kim loại. RO CỦA GMO Nguy rủi ro Khả lây nhiễm gây bệnh Tác động bất lợi độc tố Ảnh hưởng nội độc tố Tác động bất lợi GMO PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ RỦI RO Nguy rủi ro sinh vật biến đổi gen Phương pháp đánh giá rủi ro sinh vật biến đổi gen Nguyên tắc đánh giá Cách hạn chế rủi ro Cơ chế quản lý đánh giá rủi ro HẠN CHẾ RỦI RO Xin cảm ơn cô bạn lắng nghe [...]... 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 NỘI DUNG CHÍNH 1 4 ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP 2 ỨNG DỤNG TRONG THỰC PHẨM 3 ỨNG DỤNG TRONG Y DƯỢC ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG 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... 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 CÂY CẢI DẦU CHỐNG CHỊU CHẤT DiỆT CỎ... 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 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... 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 Ở Việt... lúa phát triển nhanh và cứng cáp hơn 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... 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 • Ảnh hiển vi giảo tử và tinh thể mang độc tố của VK Bacillus thuringiensis (Bt) Hình ảnh sâu đục quả bông Nông dân Số lần sử dụng thuốc trừ sâu hóa học Sản lượng (Kg/ha) Bt Không Bt Tiết kiệm số lần phun Bông Bt Không Bt Tăng sản lượng... 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 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... TẠO GIỐNG LÚA CHỊU HẠN, CHỊU LỤT TẠO GIỐNG LÚA CHUYỂN GEN Bt 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... 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. .. lai được biến nạp vào cá là gen 156 hormone sinh trưởng (GH) người, gen GH bò, gen kháng hygromycin, gen chống lạnh ở cá… protein 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 cá LỢN THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG  Đây là một con lợn được biến đổi gen để tiêu hóa và xử lý phốt pho tốt . NGHIỆP 2 3 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. sản phẩm của công nghệ DNA tái tổ hợp, Hay công nghệ DNA tái tổ hợp là cơ sở tạo nên các GMO LỊCH SỬ  1972. Paul Berg đã tạo nên những phân tử ADN tái tổ hợp đầu tiên bằng cách tổ hợp ADN của. ninh lương thực. Trong đó công nghệ DNA tái tổ hợp là phổ biến nhất. 9/9/153 9/9/154 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