cây ngô chuyển gen Bt

Lời mở đầu Quá trình chọn tạo giống theo cách thông thường đòi hỏi thời gian lâu, tốn việc tính trạng tạo không bền vững lại phổ biến, tính trạng nhiều gen quy định chịu hạn hay suất Trên nhiễm sắc thể, gen có lợi (ví dụ gen kháng bệnh) lại gần gen có hại (ví dụ gen suất thấp, hạt nhỏ) Khi cho giao phối hai cá thể theo phương thức tự nhiên đòi hỏi nhà chọn giống phải lai liên tục nhiều hệ (7-9 hệ), phải tạo quần lớn (hàng chục nghìn cá thể) loại bỏ hoàn toàn gen xấu giữ lại gen tốt Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật di truyền để biến đổi trồng cách đưa trực tiếp gen có giá trị vào gen nhận nhanh chóng tạo trồng biến đổi gen (GMC) mang đặc tính mong muốn Hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu tạo sinh vật GM tiếp cận, đầu tư triển khai nghiên cứu Nhiều gen quý có giá trị ứng dụng suất, chất lượng, chống chịu phân lập nghiên cứu nhằm chuyển vào trồng Một số giống trồng biến gen phổ biến giống ngô Bt có khả kháng sâu bệnh làm tăng suất, giảm mức độ gây hại côn trùng Cụ thể tiểu luận, nhóm thực xin giới thiệu công nghệ Bt, giống ngô Bt, ưu điểm nhược điểm sử dụng giống biến đổi gen… I Giới thiệu công nghệ Bt kháng côn trùng Vi khuẩn Bt Bt, viết tắt Bacillu thuringiensis, loài vi khuẩn đất điển hình phân lập vùng Thuringia, Đức Bt vi khuẩn gram dương tạo bào tử điều kiện hiếu khí, tạo protein dạng tinh thể Tinh thể protein sinh gây tệ liệt ấu trùng số loài côn trùng gây hại, có sâu đục bông, loài sâu đục thân ngô Châu Á Châu Âu Độc tố Bt sinh từ nhiều chủng B thuringiensis khác chuyên biệt cho cánh vảy, côn trùng hai cánh bọ cánh cứng Vì có trình hình thành loại protein nên B thuringiensis sử dụng loại thuốc trừ sâu sinh học nhiều thập kỷ Cơ chế tác động Sau xâm nhập vào ấu trùng côn trùng đích qua đường tiêu hóa, protein Bt hoạt hóa tác động môi trường kiềm ruột côn trùng, chọc thủng ruột gây nên tổn thương làm chúng ngừng ăn Kết côn trùng chết sau vài ngày Với khả sản sinh protein độc tố có khả diệt côn trùng, Bt nhiều nhà khoa học nghiên cứu khám phá giá trị nông học chúng Đến nay, 200 loại protein Bt phát với nồng độ độc tố diệt số loài côn trùng khác Bacillus thuringiensis var kurstaki (Btk) tạo nhờ việc tinh thể hoá protein trình tạo tiền độc tố trình hình thành bào tử, gọi “protoxins” Những protoxins bị phân huỷ dịch tiêu hoá ruột có tính kiềm bị qúa trình thuỷ phân cắt thành mạch nhỏ có độc tính, mạch cần quan tâm (Höfte Whiteley, 1989), mạch hoạt động có tính trơ với qúa trình tiêu hoá theo protease trypsin Các protein kích hoạt bám vào lớp mao mạch màng nang ruột côn trùng, thúc đẩy qúa trình tạo lỗ làm ảnh hưởng đến cân thẩm thấu Các tế bào phình lên bị ly giải ấu trùng nhạy cảm với protein ngừng ăn chết từ từ Đối với nhiều loại protein Bt, điểm bám chuyên biệt trình bày có tồn biểu mô ruột côn trùng nhạy cảm (Höfte Whiteley, 1989) Công nghệ Bt a Công nghệ Bt truyền thống Bt nuôi cấu dễ dàng nhờ trình lên men Vì vậy, Bt sử dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ 40 năm nhiêu nơi giới Đặc biệt, Bt đem lại lợi ích to lớn cho nông trại hữu chúng coi thuốc trừ sâu đạt tiêu chuẩn hữu Tùy thuộc vào cấu trúc (dạng hạt hay dạng dịch) mà thuốc diệt côn trùng Bt phun hay rắc Tuy nhiên, tồn số hạn chế định hai trường hợp ứng dụng thuốc diệt côn trùng Bt khó tiếp xúc với côn trùng đích ẩn sâu lá, đất Những bất lợi hoàn toàn loại trừ nhờ công nghệ sinh học đại b Công nghệ Bt đại Các nhà khoa học tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào thực vật Cây trồng chuyển gen Bt có khả tự kháng lại sâu hại đích Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trôi hay bị phân huỷ ánh nắng mặt trời.Vì vậy, điều kiện sinh thái, khí hậu trồng bảo vệ khỏi công sâu đục thân, hay đục II Giới thiệu ngô Bt Hiện trạng Ở Việt Nam, ngô loại lương thực quan trọng thứ hai sau lúa Ngô trồng khắp nơi, từ đồng đến trung du nhiều miền núi Tuy nhiên, nước có truyền thống sản xuất lúa gạo, thời gian dài ngô ý mà năm gần phát triển Cuộc cách mạng giống ngô lai góp phần phần tăng nhanh diện tích, suất sản lượng ngô toàn quốc, đưa nước ta đứng vào hàng ngũ nước trồng ngô lai tiên tiến vùng châu Á Thời gian qua, Bộ Nông nghiệp & PTNT cấp giấy phép khảo nghiệm hạn chế khảo nghiệm diện rộng cho Công ty: Monsanto Thái Lan với giống ngô chuyển gen gồm MON 89034; NK 603 MON 89034 x NK 603; Syngenta Việt Nam với giống ngô chuyển gen BT 11 GA 21; Công ty TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam với giống ngô chuyển gen TC1507 Việc khảo nghiệm thực vụ diện hẹp vụ diện rộng chưa đủ sở để kết luận ngô BĐG có an toàn hay không, nhiên lại sở gần để ngành dựa vào định có cho phép sản xuất đại trà, dùng làm thức ăn chăn nuôi hay thực phẩm Giới thiệu a Giống ngô Bt Ngô Bt giống ngô tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào ngô Cây ngô chuyển gen Bt có khả tự kháng lại sâu hại đích Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trôi hay bị phân huỷ ánh nắng mặt trời.Vì vậy, điều kiện sinh thái, khí hậu trồng bảo vệ khỏi công sâu đục thân, hay đục - Ví dụ giống ngô biến đổi gen ngô Bt11 Ngô chuyển gen Bt11, mang gen CryIA(b) kháng sâu đục thân, có khả kháng sâu hại cánh vảy, đặc trị cho sâu đục thân ngô châu Á với diện gen Cry1Ab khả chống chịu với loại thuốc trừ cỏ có chứa hoạt chất Glufosinate ammonium với diện gen thị pat Ngô biến đổi gen Bt11 chèn hai protein đưa vào, là: • Gen Btk mã hóa protein CryIAb, kháng sâu đục thân (bore); • Gen pat mã hoá enzyme PAT, kháng phosphinothricin b Phương pháp chuyển gen Bt - Phương pháp bắn gen Vi khuẩn mang gene mục tiêu (gen đích cần chuyển) gen trải qua trình tách dòng gắn vào plasmid Khi kiểm tra sác gene rồi, sau tăng sinh khuẩn lên với số lượng lớn Tách lấy gene mục tiêu thu lại gene đó, mang gene trộn gene với hạt vàng có kích thước nhỏ) Và chuyển gene trực tiếp súng bắn gene Chuyển gene NGÔ Đồng thời với việc nuôi tách gene từ khuẩn bạn phải nuôi cấy mô PHÔI NGÔ, thường chọn phôi 7-10 ngày tuổi tốt nhất, phù hợp với chuyển gene Nuôi mô sẹo nuôi cấy tạo thức (giai đoạn 4-5 ngày mang biến nạp) Với mẫu gen chuẩn bị tiến hành bắn gene trực tiếp Khi bắn gene xảy trường hợp hạt vàng với lực áp xuất bắn mạnh làm tế bào dập nát nhiều, hạt có mang gene gene giữ lại vị trí tế bào nhân, TBC mục tiêu gen nhân Hạt vàng tế bào không ảnh hưởng tới trình phát triển tế bào Rất nhiều tế bào bị chết sau bắn gene ( hạt vàng làm tế bào nát, không phục hồi được) Những gene vào vị trí nhân gây nên trình chèn vào genenome tế bào thành công, có gene vào đến nhân không chèn Sau nuôi phục hồi tế bào sau chuyển gene tầm ngày (tùy loại cây), sau thời gian nuôi phục hồi bạn tiến hành chọn lọc chuyển gen.Cây sống đem nuôi, cây, tiến hành kiểm tra PCR với mồi đặc hiệu với gene mục tiêu Nếu PCR lên ta kiểm tra trực tiếp (nếu chuyển gene kháng thuốc diệt cỏ thử nghiệm cách phun thuốc diệt cỏ ( lần, cách xa chút), chuyển gene kháng sâu thử nghiệm thả sâu xem tỷ lệ sâu chết ( sâu phải loại sâu mà bị chết protein gene đích tạo ) Nếu sâu chết cỏ chết mà không tiến hành lai phân tử tiếp sau đó, bước saotherblot ( kiểm tra có mặt gene đích hệ gene), notherblot ( kiểm tra phiên mã gene mục tiêu) có từ DNA sang RNA không, kiểm tra westblot (kiểm tra xem có tạo protein không) kiểm tra dịch mã RNA sang Protein Nếu sống hoa kết trái bình thường để hoa kết trái thu Tiếp tục lấy hạt trồng mùa vụ Khi lên tiếp tục kiểm tra đời thứ từ bước tách DNA đến PCR cuối WESTBLOT, kiểm tra tới đời thứ mà tốt Kiểm tra tới đời thứ để xem di truyền gene mục tiêu sang đời sau có tiến hành không - - Phương pháp chuyển gen vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium kí sinh trùng thực vật tự nhiên, khả chuyển gen vốn có chúng góp phần cung cấp phương pháp cho phát triển thực vật biến đổi gen Để tạo môi trường sống thích hợp cho mình, vi khuẩn Agrobacterium chèn gen chúng vào thân chủ, làm tăng nhanh tế bào thực vật gần mặt đất (tạo khối u sần sùi) Thông tin di truyền cho tăng trưởng khối u mã hóa đoạn ADN vòng có khả nhân độc lập gọi Ti-plasmid (trên Ti-plasmid có đoạn T-ADN) Khi vi khuẩn lây nhiễm vào thân cây, chuyển đoạn T-ADN đến vị trí ngẫu nhiên hệ gen Điều ứng dụng công nghệ di truyền cách lấy đoạn gen vi khuẩn T-ADN khỏi plasmid vi khuẩn thay gen mong muốn bên Các vi khuẩn Agrobacterium sau hoạt động vector chuyển tải gen ngoại nhập vào thân - Ví dụ Ngô Bt11 tạo từ dòng bố mẹ ban đầu chuyển gen sử dụng plasmid pZO1502 mang gen kháng sâu chống chịu thuốc diệt cỏ glufosinate ammonium, phương pháp chuyển gen dung hợp tế bào trần (protoplast transformation) sau tái sinh Plasmid pZO1502 có nguồn gốc plasmid pUC18 chèn phân đoạn gen 35S-1/intron/BtkHD-1/nos 35S-2/intron/pat/nos Gen Btk phiên biến đổi toàn chiều dài gen Cry1A(b) vi khuẩn Bacillus thurigiensis var kurstaki chủng HD-1 Gen Btk có nguồn gốc từ phân đoạn Ncol-BglII dài 1,8 kb Sự thay đổi gen Cry1A(b) bao gồm thay đổi ADN xén bớt để tăng biểu Gen pat (phosphinothricin acetyl transferase) dòng hoá từ vi sinh vật có đất Steptomyces viridochromogenes chủng Tu494 Đoạn ban đầu thay đổi để tối thích biểu thực vật Hai gen Btk pat sử dụng promoter 35S có nguồn gốc từ virus khảm CaMV để khởi động biểu liên tục cho gen phân đoạn IVS có nguồn gốc từ ngô để tăng cường biểu gen thực vật Ngoài plasmid pZO1502 chứa gen thị bla – kháng kháng sinh ampicillin, gen lacZ – mã hóa β-galactosidase có chức thị màu ứng dụng chọn lọc vi khuẩn kỹ thuật gen 3 - - - Vị trí đoạn gen chuyển: Đoạn gen chèn vào nằm dọc nhiễm sắc thể số Số lượng gen đưa vào: Vị trí chèn gen Bt pat điều khiển đoạn vector 35S nhiễm sắc thể số Véc tơ sử dụng: Plasmid PZ01502 có chứa ba gen; gen Btk (kháng sâu), gen pat (chống chịu thuốc trừ cỏ) gen amp mang đặc tính kháng ampicilin Plasmid phân loại trước chuyển gen với enzyme hạn chế Notl Nó chia tách Plasmid thành hai đoạn, mang gen Btk pat, đoạn khác mang gen kháng ampillicin Vật liệu chuyển gen sau tái sinh trồng lai ngược/lai chéo với dòng không chuyển gen có đặc tính công ty , sử dụng nguồn giống lai thương mại bố mẹ Ưu điểm nhược điểm giống ngô Bt a Ưu điểm Tăng cường quản lý sâu bệnh Các trồng Bt kháng côn trùng giúp nông dân bảo vệ trồng chống lại số loài côn trùng gây hại giảm thiểu hoàn toàn không phun thuốc trừ sâu Sản lượng mùa màng tăng lên cho phép nông dân có nhiều thời gian dành cho công việc quản lý nông trại Giảm sử dụng thuốc trừ sâu Nghiên cứu Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ cho thấy năm 1998, nông dân trồng Bt giảm sử dụng 8,2 triệu pounds (tương đương 3,7 triệu kg) thuốc trừ sâu Trung Quốc Argentina quốc gia giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu Lượng thuốc trừ sâu giảm từ 60-70% nhờ trồng Bt Thu lợi nhuận nhiều So với trồng truyền thống, trồng Bt có chi phí đầu vào thấp nên thu lợi nhuận Cải thiện điều kiện cho sinh vật không cần diệt Khi thuốc trừ sâu truyền thống phổ rộng sử dụng hạn chế sinh sôi quần thể ăn thịt sinh vật ký sinh, kết gây tàn phá loài sâu hại thứ cấp Đối với câu trồng Bt, nhờ khả tự kháng sâu bệnh nên lượng thuốc trừ sâu sử dụng giảm đáng kể nhờ tăng cường phát triển sinh vật có ích Các sinh vật giúp khống chế loài sâu hại thứ cấp Ngô chứa độc tố mycotoxin Ngoài khả diệt côn trùng hiệu quả, trồng bt khó bị nhiễm mầm bệnh vi sinh vật nấm Fusarium Loài nấm sản sinh mycotoxin, độc tố gây chết gia súc gây ung thư cho người b Nhược điểm - - - Ảnh hưởng đến sinh vật khác Phấn hoa ngô Bt vốn để ngăn ngừa sâu cắn lại làm tăng tỉ lệ chết sâu loài bướm tai D plexippus Thức ăn loài sâu cỏ sữa A syriaca ngô Tuy nhiên, tỉ lệ tử vong sâu loài bướm tai xung quanh khu vực trồng ngô Bt cao so với khu vực trồng ngô không biến đổi gen đối chứng chúng minh phấn hoa ngô Bt bị phát tán theo gió, bay lên đậu cỏ sữa gây ngộ độc cho sâu loài bướm D plexippus Giảm hiệu việc dùng thuốc trừ sâu: nhà khoa học lo ngại việc sử dụng trồng có chất Bt góp phần tạo loại côn trùng kháng lại chất Bt điều ghi nhận số công trình nghiên cứu gần Tạo loại cỏ kháng thuốc diệt cỏ: loại cỏ lai tạo chéo với giống biến đổi gen kháng lại thuốc diệt cỏ Nguyên nhân việc cho người nông dân dùng lúc nhiều loại thuốc diệt cỏ có độc tính cao với phương pháp diệt trừ học (nhổ, cuốc) dẫn đến việc phát triển gien kháng thuốc cỏ chậm lại Khi dùng biến đổi gen, cần dùng loại thuốc diệt cỏ glyphosate (một loại thuốc tính độc hại cao loại thuốc khác) mà không dùng thêm phương pháp học tạo hội để cỏ dại phát triển tính kháng nhanh thuốc diệt cỏ Gen chuyển vào biến đổi gen phát tán nhiễm tạp dại tự nhiên Ảnh hưởng lên sức khỏe người Đa số tài liệu nghiên cứu cho thấy thực phẩm biến đổi gen có nguồn gốc từ trồng biến đổi gen hại đến sinh trưởng phát triển động vật chiếm đa số Ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội Mặc dù trồng biến đổi gen quảng cáo giúp người nông dân giảm chi phí cho thuốc trừ sâu có suất cao hơn, thực tế, người nông dân lại bị lệ thuộc vào công ty hạt giống năm họ buộc phải mua giống mà sử dụng lại hạt thu từ vụ trước Nguyên nhân hạt giống biến đổi gien mà họ mua năm từ công ty hạt giống thụ phấn vụ mùa Đối với người nông dân nước thứ ba, chi phí đắt đỏ giống chuyển gien lệ thuộc vào công ty hạt giống khiến sức hấp dẫn trồng chuyển gien giảm Thêm vào đó, công ty tuyên truyền có trồng biến đổi gen giúp người sản xuất đủ lượng thực phẩm để nuôi dân số giới, vốn III tăng lên với mức độ chóng mặt Tuy nhiên, suất trồng trọt chưa cao nước thứ ba không thiếu hạt giống tốt mà nhiều yếu tố khác tình trạng thiếu phân bón, máy móc, đất đai cằn cỗi, trình độ quản lí yếu Mặt khác, nguyên nhân gây nạn đói nước thứ ba thiếu thực phẩm mà vấn đề kinh tế xã hội tham nhũng trình phân phối thực phẩm không công khiến cho người nghèo tiếp cận với nguồn thức ăn Kết luận Ngô Bt phương tiện giúp giảm bớt áp lực nguồn thực phẩm tình trạng dân số giới gia tăng với tốc độ chóng mặt, giảm nguy nhiễm độc sử dụng thực phẩm có mầm bệnh Đồng thời giúp trồng có khả đề kháng với sâu bệnh tốt quan trọng có suất cao Tuy nhiên, chúng có hại gây ô nhiễm môi trường, có hại cho sức khỏe người, ảnh hưởng đến kinh tế xã hội Tóm lại, bên cạnh mặt có lợi, vài tác động tiêu cực ngô Bt đến môi trường phát hiện, cần phải tiếp tục nghiên cứu để biết rõ có giải pháp giảm thiểu tác hại Biết rõ tính chất để khai thác mặt tốt giảm thiểu tác động mặt xấu ngô chuyển gen cách sử dụng khôn ngoan có lợi Tài liệu tham khảo https://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/document/Doc-Pocket %20K6%20(Vietnamese).pdf http://www.vjsonline.org/science-technology-pulse/c%C3%A2y-tr%E1%BB %93ng-bi%E1%BA%BFn-%C4%91%E1%BB%95i-gien-nh%E1%BB %AFng-th%C3%A0nh-t%E1%BB%B1u-v%C3%A0-nguy-c%C6%A1 http://www.omard.gov.vn/lib/ckfinder/userfiles/files/Phu/Bao%20cao/Ket %20qua%20khao%20nghiem%20danh%20gia%20rui%20ro%20ngo %20Bt11.pdf [...]... khác Phấn hoa của ngô Bt vốn để ngăn ngừa sâu cắn lá lại làm tăng tỉ lệ chết của sâu của loài bướm bông tai D plexippus Thức ăn chính của loài sâu này là cây cỏ sữa A syriaca chứ không phải là ngô Tuy nhiên, tỉ lệ tử vong của sâu của loài bướm bông tai ở xung quanh khu vực trồng ngô Bt cao hơn so với ở khu vực trồng ngô không biến đổi gen đối chứng đã chúng minh phấn hoa của ngô Bt bị phát tán theo... kháng thuốc trên cỏ chậm lại Khi dùng cây biến đổi gen, do chỉ cần dùng một loại thuốc diệt cỏ là glyphosate (một loại thuốc không có tính độc hại cao bằng các loại thuốc khác) mà không dùng thêm các phương pháp cơ học đã tạo cơ hội để cỏ dại phát triển tính kháng rất nhanh đối với thuốc diệt cỏ Gen được chuyển vào cây biến đổi gen sẽ phát tán và nhiễm tạp các cây dại trong tự nhiên Ảnh hưởng lên sức... kinh tế và xã hội Tóm lại, bên cạnh những mặt có lợi, một vài tác động tiêu cực của cây ngô Bt đến môi trường đã được phát hiện, và chúng ta cần phải tiếp tục nghiên cứu để biết rõ và có giải pháp giảm thiểu những tác hại đó Biết rõ tính chất để khai thác mặt tốt và giảm thiểu tác động của mặt xấu của cây ngô chuyển gen chính là cách sử dụng khôn ngoan và có lợi nhất Tài liệu tham khảo 1 https://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/document/Doc-Pocket... không thể thụ phấn ở các vụ mùa tiếp theo Đối với người nông dân của các nước thứ ba, chi phí đắt đỏ của giống cây chuyển gien và sự lệ thuộc vào công ty hạt giống sẽ khiến sức hấp dẫn của cây trồng chuyển gien giảm đi Thêm vào đó, các công ty này luôn tuyên truyền rằng chỉ có cây trồng biến đổi gen mới có thể giúp con người sản xuất ra đủ lượng thực phẩm để nuôi dân số thế giới, vốn III đang tăng lên... đậu trên cây cỏ sữa và gây ngộ độc cho sâu của loài bướm D plexippus Giảm hiệu quả của việc dùng thuốc trừ sâu: các nhà khoa học lo ngại rằng việc sử dụng cây trồng có chất Bt sẽ góp phần tạo ra loại côn trùng kháng lại chất Bt và điều này đã được ghi nhận bởi một số công trình nghiên cứu gần đây Tạo ra loại cỏ kháng thuốc diệt cỏ: có thể các loại cỏ sẽ lai tạo chéo với các giống cây biến đổi gen và... các cây dại trong tự nhiên Ảnh hưởng lên sức khỏe con người Đa số các tài liệu nghiên cứu cho thấy thực phẩm biến đổi gen có nguồn gốc từ cây trồng biến đổi gen không có hại đến sinh trưởng và phát triển của các động vật chiếm đa số Ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội Mặc dù cây trồng biến đổi gen được quảng cáo là sẽ giúp người nông dân giảm được chi phí cho thuốc trừ sâu và có năng suất cao hơn, trong thực... công bằng khiến cho những người nghèo không thể tiếp cận được với nguồn thức ăn này Kết luận Ngô Bt là một trong những phương tiện giúp giảm bớt áp lực về nguồn thực phẩm do tình trạng dân số thế giới đang gia tăng với tốc độ chóng mặt, giảm nguy cơ nhiễm độc do sử dụng thực phẩm có mầm bệnh Đồng thời giúp cây trồng có khả năng đề kháng với sâu bệnh tốt hơn và quan trọng nhất là có năng suất cao hơn... %93ng-bi%E1%BA%BFn-%C4%91%E1%BB%95i-gien-nh%E1%BB %AFng-th%C3%A0nh-t%E1%BB%B1u-v%C3%A0-nguy-c%C6%A1 3 http://www.omard.gov.vn/lib/ckfinder/userfiles/files/Phu/Bao%20cao/Ket %20qua%20khao%20nghiem%20danh%20gia%20rui%20ro%20ngo %2 0Bt1 1.pdf