BÀI tập lớn biến đổi gen: các gen đươc chuyển vào thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm BÀI TẬP LỚN MƠN: THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÁC GEN ĐƯỢC CHUYỂN VÀO THỰC VẬT ĐỂ TẠO GMO LÀM THỰC PHẨM Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Khuất Hữu Thanh Nhóm sinh viên thực hiện: – – – Hà Nội, tháng 11 – 2018 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Hiện việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống ngày phát triển Việt Nam ta nước nông nghiệp nên việc ứng dụng khoa học vào sản xuất cần thiết, kỹ thuật ứng dụng công nghệ sinh học vào nông nghiệp Hướng việc ứng dụng giải vấn đề tăng suất, hiệu sản xuất nông nghiệp Cùng với phát triển công nghệ sinh học cơng nghệ chuyển gen vào thực vật ngày phát triển ứng dụng rộng rãi Nhiều trồng quan trọng chuyển gen đời lúa, ngơ, lúa mì, khoai tây, bắp cải, … Các chuyển gen kháng số sâu bệnh, chịu hạn, kháng thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ, … Các chuyển gen đạt nhiều thành tựu giải phần vấn đề an ninh lương thực Vì vậy, việc ứng dụng cơng nghệ chuyển gen vào thực vật vấn đề cần thiết Với yêu cầu cấp thiết tác động trực tiếp đến đời sống nên nhóm chúng em lựa chọn đề tài: “Tìm hiểu gen chuyển vào thực vật để tạo gmo làm thực phẩm” để tìm hiểu đánh giá mức độ phổ biến hiệu nghiên cứu diễn giới Việt Nam Nội dung báo cáo nhiều sai sót, chúng em mong nhận đóng góp ý kiến nhân xét thầy để báo cáo đầy đủ hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG Một số khái niệm chung - Sinh vật biến đổi gen (GMO- Genetically Modified Organism): Các sinh vật biến đổi gen bị biến đổi (thay đổi nhân tạo cấu trúc gen DNA) tiếp nhận gen (các đoạn DNA) từ sinh vật khác từ tác động người - Thực phẩm biến đổi gen (GMF- genetically Modified Food): thực phẩm có nguồn gốc phần tồn từ sinh vật biến đổi gen thực vật có gen bị biến đổi - GMF tạo nên từ sinh vật (thực vật, động vât, vi sinh vật) chèn thêm đoạn DNA cắt bỏ gen mang gen vi sinh vật khác - Gen đoạn DNA (hoặc RNA) mang thông tin di truyền xác định cấu trúc chuỗi peptit loại RNA khác (rRNA, tRNA,…) 1.2 Lịch sử phát triển thực phẩm biến đổi gen giới Việt Nam 1.2.1 Lịch sử phát triển thực phẩm biến đổi gen giới 1.1 - Tỷ lệ canh tác trồng BĐG năm 2016 hồi phục lại mức cao với tổng diện tích 185,1 triệu hecta (ha) toàn cầu Năm 2016, sau hai thập kỉ thương mại hoá, 26 quốc gia trồng 185,1 triệu trồng BĐG – tăng 5,4 triệu tương đương với 3% so với năm 2015 Ngoại trừ sụt giảm năm 2015, lần tăng thứ 20 liên tiếp, tỷ lệ canh tác, đáng ý có 12 năm đạt mức tăng trưởng hai số - Cây trồng BĐG cung cấp lựa chọn đa dạng cho người tiêu dùng Các trồng BĐG mở rộng loại (ngơ, đậu nành, bơng cải dầu) nhằm mang tới nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng giới Những loại BĐG này, gồm củ cải đường, đu đủ, bí, cà tím khoai tâ với xuất táo vào năm 2017 Khoai tây giống trồng quan trọng chủ lực thứ tư giới; cà tím loại rau tiêu dùng số châu Á Giống táo khoai tây khơng thâm nâu góp phần giảm lãng phí thực phẩm Thêm vào đó, nghiên cứu thực tổ chức cơng cộng đưa trồng gạo, chuối, khoai tây, lúa mì, đậu hồi, đậu triều, mù tạt mía đường vào giai đoạn đánh giá nâng cao, có khả cung cấp nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng, đặc biệt nước phát triển - Các tính trạng trồng BĐG nghiên cứu giới thiệu nhằm mang thêm lợi ích cho nông dân người tiêu dùng Đáng ý tính trạng giống BĐG thử nghiệm thực địa để cung cấp tới nông dân người tiêu dùng Các loại bao gồm giống trọng yếu giống gạo vàng giàu beta-carotene thử nghiệm Philippines Bangladesh; giống chuối BĐG kháng virus đầu buồng trồng Uganda; giống chuối BĐG chống rầy nâu giống lúa mỳ BĐG kháng bệnh, chịu hạn, biến đổi lượng dầu cấu thành hạt thử nghiệm Úc; giống lúa mỳ có sinh khối sản lượng cao Anh; giống khoai tây kháng bệnh mốc sương Desiree Victoria Uganda, giống khoai tây kháng giun tròn bệnh mốc sương Maris Piper, giống khoai tây thâm acrylamide canh tác châu Âu; đậu triều đậu hồi kháng sâu bệnh mù tạt BĐG, vốn loại rau nguồn dầu chủ lực, thử nghiệm Ấn Độ; giống mía đường chịu hạn trồng Ấn Độ Indonesia; cải camelina giàu omega-3 châu Âu - Diện tích canh tác trồng BĐG toàn cầu tăng gần 110 lần từ 1,7 triệu năm 1996 tới 185,1 triệu vào năm 2016 – khiến trồng BĐG trở thành công nghệ trồng ứng dụng nhanh thời điểm Diện tích cộng dồn đạt 2,1 tỷ hay 5,3 tỷ mẫu Anh có sau 21 năm (1996 – 2016) thương mại hoá trồng BĐG - 26 quốc gia, bao gồm 19 nước phát triển nước công nghiệp canh tác trồng BĐG Diện tích 185,1 triệu trồng BĐG canh tác 26 quốc gia, nước phát triển nước cơng nghiệp Diện tích canh tác BĐG quốc gia phát triển chiếm 54% diện tích canh tác toàn cầu (99,6 triệu ha); diện tích nước cơng nghiệp chiếm 46% (85,5 triệu ha) - Đậu nành BĐG chiếm 50% diện tích canh tác trồng BĐG toàn cầu Bốn loại trồng BĐG chủ lực, gồm đậu nành, ngô, cải dầu, giống BĐG ứng dụng nhiều 26 quốc gia Diện tích canh tác đậu nành BĐG đạt mức cao 91,4 triệu ha, tương đương 50% diện tích canh tác tất giống BĐG toàn cầu (185,1 triệu ha) Mặc dù có sụt giảm nhẹ tương đương mức biên 1% so với năm 2015 (92,7 triệu ha), khu vực canh tác đậu nành giữ mức bền vững 91,4 triệu Xét diện tích canh tác tồn cầu loại trồng riêng lẻ, năm 2016, có 78% đậu nành, 64% bơng, 26% ngơ 24% cải dầu giống BĐG - Cây trồng BĐG đa tính trạng chiếm 41% diện tích canh tác tồn cầu, xếp thứ sau trồng với đơn tính trạng chống chịu thuốc trừ cỏ (47%) Tính trạng biến đổi gen đơn chống chịu thuốc trừ cỏ đậu nành, cải dầu, ngô, cỏ linh lăng giữ vị thống trị với 47% diện tích canh tác tồn cầu Tuy vậy, tỷ lệ có xu hướng giảm đi, với tăng lên BĐG đa tính trạng (kết hợp tính trạng kháng sâu bệnh, chống cỏ dại tính trạng khác) Diện tích canh tác trồng với tính trạng kháng cỏ dại 86,5 triệu năm 2016, chiếm 47% tổng diện tích canh tác tồn cầu (185,1 triệu ha) Mặt khác, diện tích canh tác trồng đa tính trạng tăng 29% năm 2016, đạt 75,4 triệu từ 58,4 triệu năm 2015 Theo đó, trồng đa tính trạng chiếm 41% diện tích canh tác toàn cầu (185,1 triệu ha) - Trong số quốc gia canh tác 91% lượng trồng BĐG, có nước phát triển (Brazil, Argentina Ấn Độ) quốc gia công nghiệp (Mỹ Canada) Hoa Kỳ quốc gia dẫn đầu với diện tích canh tác trồng BĐG đạt 72,9 triệu năm 2016, theo sau Brazil (49,1 triệu ha), Argentina (23,8 triệu ha), Canada (11,6 triệu ha) Ấn Độ (10,8 triệu ha) tổng số 168,2 triệu ha, chiếm 91% diện tích canh tác tồn cầu – Hoa Kỳ tiếp tục dẫn đầu thương mại hố tồn cầu trồng BĐG kể từ năm 1996 Vào năm 2016, 72,9 đến 73 triệu BĐG canh tác, bao gồm giống chủ lực: ngô (35,05 ha), đậu nành (31,84 triệu ha), (3,70 triệu ha) vài khu vực trồng BĐG khác: cỏ linh lăng (1,23 triệu ha), cải dầu (0,62 triệu ha), củ cải đường (0,47 triệu ha), khu vực nhỏ giống đu đủ bí kháng virus (mỗi loại 1.000 ha), khoai không thâm nâu Innate (2,500 ha) Các ước tính USDA tỷ lệ ứng dụng loại BĐG gần đạt tối ưu: đậu nành với 94% (bằng với năm 2015), ngô với 92% (bằng với năm 2015), với 93% (thấp 1% so với năm 2015) (USDA, NASS, 2016); với tỷ lệ ứng dụng trung bình 93% Năm 2016, diện tích canh tác trồng BĐG Hoa Kỳ gần 73 triệu ha, chiếm 39% tổng diện tích canh tác tồn cầu cao 3% so với năm 2015 (70,9 triệu hecta) Diện tích BĐG Mỹ tăng trưởng trở lại lập lức năm 2016 sau cú giảm nhẹ năm 2015 cho thấy sụt giá thị trường ngô tạm thời Sự khôi phục giá tồn cầu hoạt động mua bán tích cực thức ăn gia súc, chế biến thực phẩm nhu cầu nhiên liệu sinh học quốc gia năm 2016 giúp việc ứng dụng BĐG vào canh tác tăng trưởng trở lại, với mức tăng 3% so với năm 2015 – Brazil giữ vững vị trí thứ tồn giới sau Hoa Kỳ, với 49,1 triệu canh tác trồng BĐG, chiếm 27% diện tích canh tác tồn cầu (185,1 triệu ha) Tổng diện tích trồng BĐG Brazil (gần 49,14 triệu ha) tăng 11% so với năm 2015 (44,2 triệu ha), tương đương với 4,9 triệu Mức tăng 4,9 triệu mức tăng cao so với quốc gia giới vào năm 2016, giúp Brazil trở thành đầu tàu phát triển trồng BĐG toàn cầu Các trồng BĐG canh tác bao gồm: gần 32,7 triệu đậu nành BĐG; 15,7 triệu ngô BĐG (ngô mùa đông mùa hè); gần 0,8 triệu bơng BĐG Tổng diện tích canh tác loại Brazil ước tính 52,6 triệu ha, 49,14 triệu (tương đương 93,4%) giống BĐG Tỷ lệ ứng dụng đạt 93,4%, tăng 2,7% so với năm 2015 (90,7%) Tương tự Hoa Kỳ, tỷ lệ ứng dụng loại trồng BĐG trọng yếu gần đạt mức tối ưu, với tỷ lệ trung bình 93,4% Giống đậu nành IR/HT Intacta trở nên phổ biến nông dân nhờ việc giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu cho phép thực hành kỹ thuật không làm đất, từ giúp tăng diện tích canh tác Nhu cầu nguồn cung ngô ổn định, liên tục cho ngành công nghiệp chăn nuôi heo gia súc Brazil khiến nơng dân trồng nhiều ngơ năm 2017 – Argentina tiếp tục đứng thứ số nhà sản xuất trồng BĐG lớn giới năm 2016, sau Hoa Kỳ Brazil, chiếm 13% diện tích canh tác tồn cầu Quốc gia trồng 23,82 triệu ha, bao gồm 18,7 triệu đậu nành BĐG, 4,74 triệu hecta ngô BĐG diện tích trồng bơng BĐG giảm nhẹ 0,38 triệu Diện tích canh tác BĐG Argentina có sụt giảm nhẹ phần lớn đậu nành phần nhỏ giá giới giảm Tình trạng thời tiết có hại gây ảnh hưởng lớn tới lúa mì, sau đậu nành Tuy nhiên, diện tích canh tác ngơ lại tăng lên nhờ điều kiện thời tiết thuận lợi Với tỷ lệ ứng dụng gần đạt mức tối đa (97%), thương mại hoá trồng BĐG Argentina mở rộng thêm thơng qua giống tính trạng – Canada quốc gia đứng thứ giới diện tích canh tác trồng BĐG với 11,55 triệu ha, tăng 5% so với năm 2015 (10,05 triệu ha); tỷ lệ ứng dụng trung bình đạt 93%, với năm 2015 Bốn loại BĐG trồng Canada năm 2016 cải dầu (7,53 triệu ha), đậu nành (2,08 triệu ha), ngô (1,49 triệu ha), củ cải đường (8.000 với tỷ lệ ứng dụng 100%), cỏ linh lăng chứa lượng lignin thấp lần canh tác với 809 Tổng diện tích canh tác loại tăng 5% từ 11,74 triệu (2015) lên 12,38 triệu Diện tích trồng BĐG Canada tăng lên theo tăng trưởng tổng diện tích canh tác cải dầu, đậu nành ngô Cụ thể, Hội đồng Cải dầu Canada thực cách tích cực kế hoạch chiến lược, theo tới năm 2025 sản xuất 26 triệu cải dầu công nghệ cải tiến suất Diện tích canh tác đậu nành tăng lên nhờ khả sinh lời giá dầu hạt cao Đối với ngô, việc tiêu dùng xăng dầu ethanol tăng lên giá dầu giảm mang khuyến khích việc canh tác ngô – Ấn Độ chứng kiến sụt giảm nhẹ (7%) diện tích canh tác trồng BĐG giảm lượng nhỏ diện tích trồng bơng (8%) khu vực 10 bang Tuy vậy, tỷ lệ ứng dụng tăng từ 95% lên 96% cho thấy chấp thuận khoảng 7,2 triệu nông dân hưởng lợi từ công nghệ Các quy định an toàn sinh học Ấn Độ đơn giản hoá với hướng dẫn sửa đổi việc giám sát khu vực hạn chế thực thử nghiệm trồng BĐG Mù tạt BĐG biểu thị gen barnase-barstar đánh giá lần cuối bao gồm bình luận từ cơng chúng việc đưa mơi trường vào năm 2017 Do tình trạng sản xuất sản lượng mù tạt trì trệ 20 năm qua, việc giới thiệu giống mù tạt BĐG mang lại tiềm phát triển sản lượng lên 25%, hồi sinh lại công nghiệp mù tạt trở nên cạnh tranh với cải dầu Giống đậu triều đậu hồi kháng sâu bệnh chấp thuận thử nghiệm thực địa quan quản lý nhà nước vào năm 2016 Ấn Độ giữ vị trí quốc gia sản xuất số giới với sản lượng 35 triệu kiện bất chấp phát triển chậm lại thị trường bơng tồn cầu - 10 quốc gia châu Mỹ Latin trồng gần 80 triệu trồng BĐG Trừ Chile Costa Rica tiếp tục trồng BĐG phục vụ xuất khẩu, quốc gia khác lại canh tác nhằm cung cấp lương thực, thức ăn chăn nuôi chế biến Brazil giữ mức tăng trưởng cao 11% (4,9 triệu ha) năm 2016 chiếm 27% diện tích canh tác trồng BĐG toàn cầu Giống Intacta trở nên phổ biến với nông dân nhờ việc giảm bớt nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu cho phép thực kỹ thuật không làm đất Tỷ lệ ứng dụng loại trồng BĐG gần đạt tối ưu với tỷ lệ trung bình 93,4% Brazil Argentina Tồn diện tích canh tác đậu nành trồng BĐG Argentina Bolivia bị ảnh hưởng hạn hán Hơn nữa, Paraguay, diện tích trồng đậu nành có sụt giảm biên cạnh tranh với việc canh tác ngô nhằm đáp ứng nhu cầu tăng lên phát triển ngành công nghệp chăn nuôi lợn Tại Mexico, diện tích trồng đậu nành giảm xung đột đến từ tuyên truyền tiêu cực liên quan tới trồng BĐG Ngô đậu nành BĐG giảm Uruguay sụt giảm giá, chi phí sản xuất tăng cao phát triển sách tích cực lĩnh vực đậu nành ngũ cốc Argentina Sự sụt giảm giá gây tác động tiêu cực Argentina, Mexico Colombia Sự mở rộng tích cực ngành công nghiệp chăn nuôi lợn gia súc Brazil thúc đẩy nơng dân trồng nhiều ngô vào năm 2017 Sản phẩm chờ thương mại hố kỳ vọng có tác động vào kinh tế Brazil giống đậu BĐG kháng virus eucalyptus Tại Argentina, phát triển giống đậu nành chịu hạn thử nghiệm cho phép tối ưu hố diện tích canh tác biên bị ảnh hưởng hạn hán Việc ứng dụng giống khoai tây kháng virus làm lợi cho nông dân thơng qua tăng suất giảm chi phí sản xuất Tại Paraguay Colombia, tổng diện tích canh tác ngô mở rộng thêm nhờ phát triển ngành công nghiệp chăn nuôi lợn Sự tăng trưởng kéo dài vài năm tới giá ngô tăng lên đáng kể nhu cầu từ Brazil Chile Sự ứng dụng ngô BĐG từ tăng lên Các quốc gia ảnh hưởng sụt giảm giá bơng hồi phục lại giá quay ổn định, tương tự trường hợp sụt giảm giá ngô năm trước Các giống tính trạng BĐG chống chịu hạn hán điều kiện bất lợi khác giúp giảm bớt thiệt hại năm qua - quốc gia khu vực châu Á – Thái Bình Dương canh tác gần 18,6 triệu trồng BĐG Các trồng BĐG trồng quốc gia châu Á – Thái Bình Dương phổ biến từ sợi (bơng), thức ăn chăn nuôi (ngô cải dầu) tới thực phẩm (ngô cà tím) Việc ứng dụng trồng BĐG năm 2016 có khác biệt quốc gia, cụ thể diện tích trồng BĐG Ấn Độ Trung Quốc bị ảnh hưởng nặng nề giá bơng thấp tồn cầu, Pakistan + GR2 cải tiến từ GR1 cách thay gen sinh tiền tố vitamin A từ cay hoa thủy tiên gen từ bắp GR2 sinh lượng tiền tố vitamin A cao gấp 23 lần so với GR1 Cụ thể: + psy (phytoene synthase) lcy (lycopene) có nguồn gốc từ hoa thủy tiên + crt1 (carotene synthetase 1) từ vi khuẩn đất Erwinia uredovora Tuy nhiên loại lúa sau thí nghiệm khơng cho nhiều tiền tố vitamin A mong đợi psy làm giảm hiệu tích tự beta-caroten nội nhũ hạt nên gen psy từ hoa thủy tiên vàng thay thé gen psy từ ngô c Đối tượng nghiên cứu + Phôi non hạt gáo giống lúa Taipei 309, IR64 MTL 250 (Indica) + Sử dụng vector chuyển gen gồm plasmid pCaCar pFun3 để chuyển gen vào vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens d Hướng nghiên cứu ứng dụng Gạo vàng kiện góp phần giải vấn đề an ninh lương thực xóa bỏ nạn đói giới Việc nghiên cứu thành cơng giống lúa cho gạo vàng cứu hàng trăm hàng ngàn trẻ em bị mù năm thiếu vitamin A Gạo vàng đời cho thấy ý nghĩa to lớn giá trị ứng dụng công nghệ sinh học với đời sống người Đồng thời, sản phẩm có tiềm lớn mặt kinh tế, mang lại nguồn thu nhập khổng lồ cho quốc gia đầu tư nghiên cứu dần thành công đề tài 3.4 Nghiên cứu tạo thuốc chuyển gen ssiv tăng cường sinh tổng hợp tinh bột thông qua Agrobacterium tumefaciens a.Tên gen: ssiv b.Nguồn gốc gen Gen ssiv phân lập từ sắn c Đối tượng nghiên cứu + Giống sắn KM140 từ Trung tâm tài nguyên thực vật, viện khoa học nông nghiệp Việt Nam + Giống thuốc K325 Viện công nghệ sinh học cung cấp + Chủng vi khuẩn E.coli DH 5alpha sử dụng để nhân dòng gen ssiv chủng vi khuẩn A tumefaciens C58 PGV2260 Phòng cơng nghệ tế bào thực vật, Viện Công nghệ sinh học cung cấp + Gen ssiv chèn vào vector pK7WG2D Sau vector pK7WG2D/35S/SSIV biến nạp vào vi khuẩn A tumefaciens để phục vụ chuyển gen d Kích thước Gen ssiv có kích thước 2201 bp e Đặc điểm Việc điều khiển biểu gen ss chứng minh có khả tăng tích lũy tinh bột Các lớp gen cho tương tác với phức hợp protein đóng vai trò đặc biệt việc tổng hợp cấu trúc cuối hạt tinh bột Do đó, thay đổi việc biểu gen ss dẫn tới ảnh hưởng phức tạp Điều minh chứng rõ nét qua kết thu khoai tây chuyển gen glycogen synthase có nguồn gốc từ vi khuẩn Củ tích lũy lượng tinh bột với đặc tính cấu trúc bị biến đổi Mặt khác, nhóm gen SS (I - IV) chứng minh SS lớp IV (ssiv) có liên quan đến khởi đầu hình thành hạt tinh bột điều khiển số lượng hạt tinh bột lục lạp Arabidopsis Việc loại bỏ protein dẫn đến giảm sút lượng tinh bột toàn tinh bột lục lạp tích lũy hạt tinh bột khổng lồ Mặc khác, nghiên cứu ảnh hưởng việc biểu mức gen ssiv đến hàm lượng tinh bột tích lũy Arabidopsis củ khoai tây thấy việc biểu mức gen ssiv làm tăng tích lũy tinh bột quan quang hợp quan dự trữ f Hướng nghiên cứu ứng dụng Các nghiên cứu thiết kế thành công vector chuyển gen thực vật mang đoạn gen ssiv liên quan đến q trình tích lũy tinh bột Hoạt động gen đánh giá thuốc mơ hình chứng minh tích lũy tinh bột thể 26,9 - 67,9%; rễ 6,8 - 17,6% dòng thuốc chuyển gen so với đối chứng Kết bước đầu để phát triển nghiên cứu dụng tăng cường dự trữ tinh bột trồng khác như: sắn, ngô, khoai tây… PHẦN 3: MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN Ở VIỆT NAM Kể từ năm 1996 bắt đầu tiến hành canh tác nay, cac loại trồng công nghệ sinh học đưa thương mại hóa chứng minh vai trò quan trọng việc nâng cao thu nhập cho người nông dân, tiết kiệm thời gian cơng sức lao động đồng ruộng Từ đó, giúp họ cải thiện sống, đặc biệt nông dân nước phát triển Một số thành tựu đáng ghi nhận là: + Lợi ích mà trồng biến đổi gen mang lại: giảm 37% việc sử dụng phân bón hóa học, sản lượng trồng tang 22% lợi nhuận người nông dân tang tới 68%; giúp giảm đói nghèo + Tính đến đầu tháng 5/2015: giới có tới 381 kiện biến đổi gen đưa vào sản xuất ước tính trung bình 25 kiện/năm đưa vào sản xuất Riêng Việt Nam - Là quốc gia phát triển, xác định việc phát triển ứng dụng trồng biến đổi gen nhiệm vụ quan trọng chương trình cơng nghệ sinh học nơng nghiệp quốc gia.Một số minh chứng cho mục tiêu là: + Bắt đầu nghiên cứu khảo nghiệm từ 2006 theo “Chương trình trọng điểm phát triển ứng dụng công nghệ sinh học lĩnh vực nông nghiệp phát triển nông thôn đến năm 2020” phê duyệt theo Quyết định số 11/2006/QĐ-TTg + Dưới đạo Chính phủ, ban ngành gồm: Bộ KHCN, Bộ NN&PTNT, Bộ TNMT, Bộ Y Tế ban hành thơng tư 08/2013/TT-BTNMT “Quy định trình tự, thủ tục cấp thu hồi giấy chứng nhận an toàn sinh học trồng biến đổi gen” thơng tư 02/2014/BNNPTNT “Quy định trình tự, thủ tục cấp thu hồi giấy xác nhận thực vật biến đổi gen đủ điều kiện sử dụng làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi” Khi tiến hành đánh giá kết khảo nghiệm CHUYỂN GEN VÀO trồng cho thấy: + Đến tháng 07/2014: có 04 hồ sơ xin cấp Giấy chứng nhận an toàn sinh học + Đến tháng 08/2015, tiếp nhận 17 hồ sơ đăng ký đề nghị cấp Giấy xác nhận thực vật biến đổi gen đủ điều kiện sử dụng làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi Triển khai Nghị định 69/2010/NĐ – CP an toàn sinh học sinh vật biến đổi gen, mẫu vật di truyền sản phẩm sinh vật biến đổi gen quy định, Bộ NN&PTNT cấp phép khảo nghiệm hạn chế diện rộng cho kiện bắp biến đổi gen số công ty, sau: -Công ty TNHH Dekalb Việt Nam + Sự kiện bắp MON 89034 – mang gen cry 1A.105 cry 2Ab2 kháng sâu cánh vảy + Sự kiện bắp NK 603 – mang gen cp4 epsps kháng thuốc trừ cỏ Roundup -Công ty TNHH Sygenta Việt Nam + Sự kiện bắp Bt 11 – mang gen Cry1A (b) kháng sâu đục thân + Sự kiện bắp GA21 – mang gen mEPSPS chống chịu thuốc trừ cỏ Glyphosphate + Sự kiện bắp MIR 162 – mang gen vip3Aa20 kháng sâu cánh vảy -Công ty TNHH Pioneer Hi – bred Việt Nam: + Sự kiện bắp TC 1507 – mang gen cry1F kháng côn trùng cánh vảy Dưới số hướng nghiên cứu chuyển gen tiến hành Việt Nam: I.Hướng nghiên cứu tạo trồng có khả kháng sâu bệnh 1.1.Nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương biến đổi gen kháng ruồi đục thân sâu đục - Trần Thị Cúc Hòa, Nguyễn Trần Hải Bằng, Trần Thanh Hải, Hồ Thị Huỳnh Như, Hà Minh Luân, Nguyễn Quang Vinh, Trần Như Ngọc, Võ Thị Kiều Trang, Đoàn Thị Mến, Phạm Thị Hường Nguyễn Đức Cương Viện Lúa đồng sông Cửu Long (đề tài cấp Nhà nước) 1.Vật liệu 2.Phương pháp 2.1 Thiết kế vector 2.2.Chuyể n nạp gen - Giống đậu tương: Williams 82, giống nhập nội dùng phổ biến để chuyển nạp gen đậu tương giới - Các vector mang gen kháng sâu dùng chuyển nạp gen gồm: + Vector pTN791 mang gen kháng sâu soycry1Ac gen đánh dấu chọn lọc kháng thuốc diệt cỏ bar, gen nằm T-DNA + Vector pHOA210 (pPTN-vip3A) mang gen kháng sâu vip3A gen đánh dấu chọn lọc bar, gen nằm TDNA Việc thiết kế gen kháng sâu tiến hành sở vector kép pUB14 mang T-DNA T-DNA mang gen bar điều khiển promoter 2X35S terminator Tvsp Cloning gen hữu dụng vào T-DNA thứ hai Các promoter gen kháng sâu thay vector enzyme cắt giới hạn tương ứng Quy trình chuyển nạp gen vào đậu tương phương pháp Agrobacterium tumefaciens Phương pháp lây nhiễm cải tiến cách dùng dao đặt vng góc với trụ hạ diệp tạo - 10 vết thương mặt nốt mầm dung dịch lây nhiễm có chứa vi khuẩn A tumefaciens Chuyển 50 mẫu tử diệp gây vết thương vào 50ml môi trường lây nhiễm lỏng có chứa vi khuẩn A tumefaciens Mẫu ủ nhiệt độ phòng thời gian 30 phút, lắc 50 - 70 vòng/phút Mẫu lây nhiễm 25o C thời gian ngày Phương pháp tích gồm: phân tích DNA, phân tích PCR, phân tích Southern blot, phân tích ELISA: Nồng độ protein Cry1Ac dòng đậu nành biến đổi gen đánh giá (định lượng) phương pháp Sandwich ELISA sử dụng kít Cry1Ac Quantiplate® kit (Envirologix, Portland, OR, USA) Đánh giá tính kháng sâu (1) (2) (3) (4) 3.1 Thiết kế vector điều kiện tự nhiên (hồn tồn khơng phun thuốc trừ sâu) nhà lưới Trên sở plasmid pUB14 tổng hợp hai gen cry2Aa cry4A, bốn vector thiết kế chuyển nạp tạo giống đậu tương ruồi đục thân sâu đục quả, gồm: Vector pHOA40 (14.360 bp) Vector pHOA60 (12.719 bp) Vector pHOA100 (16.273 bp) Vector pHOA130 (14.632 bp) 3.Kết 3.2 Thử nghiệm khả kháng ruồi đục thân sâu đục Đã tạo dòng biến đổi gen từ giống Williams đến hệ T2 xác định qua phân tích Southern blot mang gen soycry1Ac vip3A Phân tích ELISA dòng T2 mang gen soycry1Ac ghi nhận biểu đáng kể protein Cry1Ac Thí nghiệm tính kháng sâu đục dòng T2, T3 mang gen vip3A điều kiện tự nhiên trồng nhà lưới cho thấy số dòng biến đổi gen có tỷ lệ sâu hại thấp so với giống đối chứng khơng biến đổi gen 1.2.Chọn tạo dòng ngơ chuyển gen kháng sâu (CryIAc) thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens - Trương Thu Hằng* (Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên Đường Quang Trung, Phường Thịnh Đán, TP Thái Ngun) 1.Vật liệu -Dòng ngơ nhập nội: HR8, HR9 Các ngơ mẹ cho bắp thí nghiệm trồng nhà lưới -Chủng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens chủng LBA4404 mang ADN plasmid vector Padt1 chứa gen kháng sâu CryIAc điều khiển đoạn khởi động Ubiquitin gen chon lọc thực vật hyg (H) Padt2 chứa gen kháng sâu CryIAc điều khiển đoạn khởi động Ubiquitin gen chọn lọc thực vật pmi (M) Phươn g pháp 2.1 Biến nạp gen thơng qua Agrobacteriu m tumefaciens 2.2 Phân tích biến nạp gen - Tạo dịch huyền phù Agrobacterium tumefaciens: dung để lây nhiễm với phôi ngô non - Lây nhiễm vi khuẩn với phôi - Đồng nuôi cấy (nuôi cộng sinh) - Nuôi phục hồi - Chọn lọc mô sẹo chuyển gen - Tạo chồi - Tái sinh biến nạp gen hoàn chỉnh - Phương pháp tách chiết AND tổng số từ mô ngô: Các tái sinh đưa đất Khi có thứ tiến hành thu mẫu để tách chiết AND -Phân tích PCR biến nạp gen Sử dụng hai cặp mồi pmi xác định có mặt gen kháng manose (chị thị thực vật) cặp mồi CryIAc xác định có mặt gen kháng sâu CryIAc -Phương pháp đánh giá tính kháng sâu điều kiện nhà lưới Các dòng ngơ tái sinh 2-3 chuyển đất trồng Khi 5-6 lá, sâu đục thân tuổi đến tuổi Viện Bảo vệ Thực vật cung cấp thả vào nõn ngô chuyển gen đối chứng Sau thả sâu tiến hành quan sát theo dõi mức độ kháng sâu chuyển gen đối chứng qua thông số sau: số bị sâu đục thân cắn, số lỗ bị Kết 3.1 Khả biến nạp gen kháng sâu (CryIAc) vào dòng ngơ HR8, HR9 vụ đơng xuân 2007-2008 3.2 Khả biến nạp gen kháng sâu (Cry IAc) vào dòng ngơ HR9 vụ hè thu 2007-2008 3.3 Phân tích biến nạp gen hệ to 3.4 Sự biểu gen kháng sâu (CryIAc) hệ T1 đục cùng, kích thước lỗ bị đục, sâu bị chết Trong trình thu hoạch kiểm tra sinh trưởng phát triển sâu bắp đặc biệt thân ngơ Khả tiếp nhận gen CryIAc dòng HR9 tốt dòng HR8 Tỷ lệ tạo mơ sẹo, tỷ lệ tái sinh số bầu sử dụng hệ thống biến nạp (M) cao sử dụng hệ thống biến nạp (H) hai dòng HR8 HR9 Tỉ lệ tạo mơ sẹo, tỉ lệ tái sinh chồi, số bầu số đưa đất thành công vụ hè thu tốt so với vụ đông xuân 2007-2008 Trong số 114 đưa đất thành công vụ hè thu, chúng tơi thu 68 có hạt Để kiểm tra có mặt gen CryIAc gen chọn lọc pmi 68 dòng ngơ này, ADN tổng số chúng sử dụng thí nghiệm phân tích PCR số 68 dòng HR9 thu hạt có 10 To có chứa gen CryIAc Như hiệu suất biết nạp gen CryIAc vào dòng HR9 sử dụng hệ thống biến nạp (M) đạt 0,22 % (10/4446) Hơn 1500 hạt 10 dòng hệ To có chứa gen kháng sâu (CryIAc) trồng nhà lưới cách li gen CryIAc xác định có mặt cá thể T1 có biểu kháng sâu đục thân Do kết luận gen CryIAc biến nạp thành công vào dòng ngơ HR9 1.3 Các nghiên cứu chuyển gene kháng sâu tập trung chủ yếu vào nhóm gene mã hóa cho protein Bt, áp dụng loại trồng bạch đàn (Trần Thị Ngọc Hà cs, 2009), thuốc (Phan Đình Pháp cs, 2011), thơng nhựa (Vương Đình Tuấn cs, 2011), bắp (Phạm Thị Lý Thu cs, 2013) Kháng nấm Các nghiên cứu chuyển gene kháng nấm tập trung chủ yếu cà chua (Nguyễn Văn Khiêm cs, 2013) Kháng virus Các nghiên cứu chuyển gene kháng virus tập trung chủ yếu vào việc sử dụng kỹ thuật chuyển gene RNAi Đây hướng nghiên cứu triển khai Việt Nam vài năm trở lại với mục đích tạo loại trồng có khả kháng virus cách sử dụng nguồn gene virus làm gene chuyển Một số kết việc ứng dụng kỹ thuật RNAi kể đến tạo thuốc chuyển gene kháng virus khảm dưa chuột (CMV) virus khảm thuốc (TMV) (Phạm Thị Vân cs, 2008; Chu Hoàng Hà cs, 2009) Đề tài: Tạo dòng lan Dendrobium có khản kháng virus khảm vàng (CyMV) điều kiện nuôi cấy vitro 2.3.1 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TẠO CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GEN KHÁNG THUỐC DIỆT CỎ, LÀM CHẬM SỰ LÃO HÓA Các nghiên cứu theo hướng không công bố nhiều giai đoạn gần Việc nghiên cứu tạo giống kháng thuốc diệt cỏ có lẻ gần khơng vấn đề nhận nhiều quan tâm nhà khoa học Việt Nam Nhóm nghiên cứu Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh số nhóm tác giả cơng bố nghiên cứu chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ vào Jatropha giai đoạn (Nguyễn Thị Thu Trang cs, 2009) Các nghiên cứu chuyển gen làm chậm lão hóa hướng mới, chưa quan tâm nhiều Một số nghiên cứu cụ thể kể đến chuyển gen ipt làm chậm lão hóa bắp cải (Bùi Đình Thạch cs, 2009), hay chuyển gen ipt Sâm Ngọc Linh (Nguyễn Hữu Hổ cs, 2011) II Hướng nghiên cứu tạo trồng biến đổi gen chống chịu điều kiện môi trường bất lợi Hướng tiếp cận chủ yếu nghiên cứu liên quan đến việc tạo khả chống chịu hạn/mặn cho loại trồng Các nghiên cứu nước tiếp cận với vấn đề tập trung chủ yếu vào vấn đề liên quan đến việc tạo khả chống chịu hạn/mặn cho loại trồng a/ Nhóm nhà khoa học thuộc Viện Di truyền Nông nghiệp tiến hành nghiên cứu biến nạp gien NF-YB2 vào số dòng bắp chọn lọc Việt Nam thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens tạo giống bắp biến đổi gien chịu hạn Việt Nam Kết thu dòng bắp mang gien chịu hạn NFYB2, có dòng nguồn VH1 (VH1.F.3), dòng nguồn CH9 (CH9.F.9 CH9.F.11) với khả biểu gien chuyển hệ T1 kiểm chứng phương pháp phân tích SHPT Kết nghiên cứu bước khởi đầu quan trọng cho việc nghiên cứu chọn tạo giống ngơ chịu hạn thích ứng với điều kiện hạn hán canh tác thử nghiệm quy mô đồng ruộng Việt Nam tương lai.\ b/ Nghiên cứu chuyển gen nâng cao tính chịu hạn vào số dòng ngơ bố mẹ Việt Nam” bước đầu đạt kết khả quan có triển vọng c/ nghiên cứu Trần Thị Cúc Hòa chọn tạo dòng đậu tương chịu hạn (vector pPTN-rd29A-drebIA): Kết phân tích PCR dòng T0 kháng thuốc diệt cỏ có dòng có diện gen chịu hạn drebIA d/ Nghiên cứu đậu phộng chịu hạn (Nguyễn Thị Thu Ngà cs, 2013), đậu tương chịu hạn (Nguyễn Bình Anh Thư cs, 2014) hay thuốc chịu mặn (Bùi Văn Thắng cs, 2013) III Hướng nghiên cứu tạo trồng biến đôi gen để thu nhận sinh khối hợp chất thứ cấp Các đề tài chia làm nhóm: + Chuyển gen tạo sinh khối (rễ tóc) từ dược liệu để dung làm nguồn nguyên liệu cho việc thu nhận hợp chất thứ cấp có hoạt tính sinh học + Chuyển gen tạo hợp chất cần thiết trực tiếp vào 3.1 Nghiên cứu tạo rễ tóc sâm Ngọc Linh Panax Vietnamensis phương pháp chuyển gen ROL nhờ vi khuẩn Agrobacterium Rhizogenes – Hà Thị Loan, Dương Hoa Xô, Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Hồng Qn, Vũ Thị Đào, Nathalie Pwlicki-Jullian, Eric Gontier 3.2.Các nghiên cứu chuyển gen để tạo rễ tóc loại trồng khác đậu phộng (Hoàng Thị Thanh Minh cs, 2011), muồng trâu (Kiến Thị Ngọc Xuyến cs, 2011), đinh lăng (Ngô Thị Tú Trinh cs, 2011), hao hoa vàng (Phạm Thế Anh cs, 2013), thuốc (Nguyễn Như Nhứt cs, 2013) thực với mục đích thu nhận hợp chất có hoạt tính sinh học từ đối tượng 3.3 Chuyển gen trực tiếp vào thực chủ yếu lúa để thu nhận enzyme ∆9-desaturase acis béo Palmitoleic (Nguyễn Hữu Hổ cs, 2011) Ngồi ra, nhiều nghiên cứu tạo giống trồng biến đổi gen Việt Nam liên quan đến nhóm lâm nghiệp, dược liệu, hoa, thực phẩm loại không đề cập đến báo cáo Một nhìn tổng quát khách quan cho thấy: nhà khoa học Việt Nam tiếp cận công nghệ chuyển gen để tạo giống trồng tương đương với trình độ giới Với hy vọng thời gian sớm tạo giống trồng biến đổi gen Việt Nam để phục vụ sản xuất PHẦN KẾT LUẬN Có thể nói, việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gen cơng nghệ sinh học vào trồng có tiềm lớn, vượt qua tiến kỹ thuật cách mạng sản xuất nông nghiệp trước Hiên nay, trồng biến đổi gen xuất tính trạng tốt chất lượng cao đáp ứng cho việc sử dụng đặc biệt cho người (ví dụ: thực phẩm, sợi, nhựa, dược phẩm…) Theo sát với phát triển mạnh mẽ giới, xu hướng chuyển gen nhằm đáp ứng thay đổi khí hậu, thân thiện với môi trường giống chịu hạn, chịu mặn, thực phẩm có hàm lượng dinh dưỡng cao… Với lợi ích to lớn đó, chắn ta khơng thể làm ngơ trước kỹ thuật tiến Mặc dù, nhiều ý kiến trái chiều an toàn trồng biến đổi gen theo quan điểm cá nhân,chúng em thấy thật cần thiết việc tiến hành khảo sát thử nghiệm quy mô vừa lớn khắp nước Để hoàn thành mục tiêu này, chắn đòi hỏi ủng hộ cho phép từ quan nhà nước ham học hỏi, trau dồi kiến thức từ nhà khoa học – chủ nhân tương lai đất nước Chúng ta cần bắt kịp xu nhận thức đúng, sâu sắc vai trò lợi ích trồng biến đổi gen mang lại cho sống tương lai TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hướng tạo giống trồng biến đổi gene Việt Nam (STINFO số 10 – 2015) [2] Nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương biến dổi gen kháng ruồi đục htaan sâu đục - Trần Thị Cúc Hòa, Nguyễn Trần Hải Bằng, Trần Thanh Hải, Hồ Thị Huỳnh Như, Hà Minh Luân, Nguyễn Quang Vinh, Trần Như Ngọc, Võ Thị Kiều Trang, Đoàn Thị Mến, Phạm Thị Hường Nguyễn Đức Cương - Viện Lúa đồng sông Cửu Long ( [3] NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN KHÁNG SÂU cryIAb VÀO CÂY CÀ CHUA (Lycopersicon esculentum Mill.) BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG VI KHUẨN Agrobacterium tumefaciens - Lê Tấn Đức1*, Phạm Đức Trí1 , Nguyễn Hữu Hổ1 , Hà Trần Minh Dũng1 , Dương Thị Ngọc Thi2 [4] Chọn tạo dòng ngơ chuyển gen kháng sâu (CryIAc) thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens- Trương Thu Hằng* Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên Đường Quang Trung, Phường Thịnh Đán, TP Thái Nguyên [5] Clive James, ISAAA Brief 52-2016: Executive Summary [6] Trường Đại học Đà Lạt, Báo cáo Nông nghiệp- Chuyển gen vào thực vật [7] James, C 2007 Global status of commercialized Biotech/GM crops: 2007 ISAAA Briefs 37-2007: Excecutive Summary, ISAAA: Ithaca, N.Y [8]Nguyễn Thị Phương Nam, Trần Thị Ngọc Hà, Lê Hoàn Hảo, Lê Tấn Đức, Phạm Đức Trí, Phan Tường Lộc, Nguyễn Hữu Tâm, Bùi Minh Trí, Nguyễn Hữu Hổ (2014) Kết nghiên cứu tái sinh biến nạp gen HBsAg số giống cà chua bi (Lycopersicon esculentum Mill.) BC gửi HNKH Sinh lý thực vật toàn quốc 2014, Hà Nội, 27/10/2014 [9] Nguồn Hà Thị Loan, Dương Hoa Xô, Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Hồng Qn, Vũ Thị Đào, Nathalie Pawlicki-Jullian, Eric Gontier, Trung tâm Công nghệ sinh học thành phố Hồ Chí Minh,Trường Đại học Université Picardie Jules Verne, Cộng hòa Pháp)