Khả năng các gen kháng kháng sinh có thể được phát tán từ các vây trồng chuyển gen sang các sinh vật khác là vô cùng thấp; và thậm chí khi sự kiện ít xảy ra là một gen kháng sinh được phát tán sang một sinh vật khác thì tác động của việc này cũng không đáng kể do các chỉ thị được sử dụng trong cây trồng chuyển gen có ứng dụng trong thú y và y học rất hạn chế Tuy nhiên, để làm dịu những lo lắng của xã hội, các nhà nghiên cứu được yêu...
Khả gen kháng kháng sinh phát tán từ vây trồng chuyển gen sang sinh vật khác vơ thấp; chí kiện xảy gen kháng sinh phát tán sang sinh vật khác tác động việc không đáng kể thị sử dụng trồng chuyển gen có ứng dụng thú y y học hạn chế Tuy nhiên, để làm dịu lo lắng xã hội, nhà nghiên cứu yêu cầu tránh sử dụng gen kháng kháng sinh trồng chuyển gen Việc sử dụng thị thay khác đánh giá phát triển 4.3 Nguy môi trường hệ sinh thái Mặc dù “thế hệ thứ nhất” giống trồng công nghệ sinh học tập trung vào việc đem lại lợi ích kinh tế đáng kể cho người nơng dân, song ngày có nhiều chứng cho thấy cơng nghệ sinh học cịn mang lại lợi ích lớn an tồn lương thực môi trường Những kết sử dụng công nghệ sinh học Mỹ cho thấy, việc sử dụng thuốc trừ sâu giảm đáng kể, môi trường bảo đảm sản lượng tăng tiết kiệm chi phí sản xuất Mặc dù kết sử dụng cơng nghệ sinh học vùng có khác lợi ích kinh tế mang lại rõ ràng, không người sử dụng mà cịn mơi trường người tiêu dùng Các lợi ích giống lai cơng nghệ sinh học phụ thuộc hóa chất đầu vào, nguy gây nhiễm nguồn nước thấp hơn; việc hạn chế sử dụng hóa chất tăng độ an tồn nước, đảm bảo mơi trường tốt cho sinh vật tự nhiên; vụ mùa ứng dụng công nghệ sinh học cho suất cao Tuy nhiên, tranh luận xung quanh ảnh hưởng chuyển gen môi trường ngày phức tạp Vấn đề phức tạp có nghiên cứu cơng bố Như chuyển gen có an tồn với mơi trường hay không Việc đánh giá ảnh hưởng chuyển gen tới mơi trường thường khó khăn phải xem xét nhiều yếu tố Một số nhà khoa học tập trung vào nguy tiềm tàng chuyển gen số khác lại nhấn mạnh triển vọng lợi nhuận Công nghệ gen nông nghiệp 124 4.3.1 Thực trạng môi trường Dân số gia tăng, trái đất ngày nóng lên đa dạng sinh học (biodiversity) dần ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Sự phá hủy rừng môi trường tự nhiên, sử dụng ngày nhiều than đá dẫn tới gia tăng không ngừng lượng khí CO làm trái đất nóng lên Người ta dự đốn nhiệt độ trung bình trái đất tăng từ 2-3oC tính đến năm 2100, đồng thời với biến động thời tiết Sự thay đổi khí hậu làm thay đổi chế độ mưa, gây nên di cư người biến đổi hoạt động nơng nghiệp Thêm vào dân số gia tăng (theo dự đoán đến năm 2020, dân số giới lên tới tỷ người) dẫn đến phá hủy tự nhiên, giảm chất lượng nước thay đổi dòng chảy Sinh cảnh (biotope) bị làm cho nhiều loài đứng trước nguy tuyệt chủng Bởi vậy, để bảo tồn rừng, sinh cảnh đa dạng sinh học, cần phải đảm bảo nhu cầu lương thực tương lai dựa quỹ đất có 4.3.2 Những lợi ích chuyển gen Cây chuyển gen có lợi ích tiềm tàng mơi trường Chúng giúp bảo tồn nguồn lợi tự nhiên, sinh cảnh động-thực vật địa Thêm vào đó, chúng góp phần giảm xói mịn đất, cải thiện chất lượng nước, cải thiện rừng nơi cư ngụ động vật hoang dại Thực vật với khả tự bảo vệ chống lại trùng cỏ dại giúp giảm liều lượng nồng độ thuốc trừ sâu sử dụng Ví dụ: Trung Quốc, bơng Bt giúp giảm lượng thuốc diệt trùng xuống cịn 40 kg/ha Giảm sử dụng thuốc trừ sâu cải thiện đáng kể chất lượng nước vùng sử dụng thuốc Ví dụ: nước chảy qua cánh đồng bơng Bt Mỹ hồn tồn khơng cịn nhiễm thuốc trừ sâu suốt năm nghiên cứu Bộ Nông nghiệp Mỹ Thực vật kháng thuốc diệt cỏ giúp cho việc sử dụng biện pháp không cày đất (yếu tố quan trọng việc bảo tồn đất đai) trở nên phổ biến Ví dụ: người trồng cải dầu chuyển gen Canada phải cày cấy so với trồng cải dầu truyền thống Công nghệ gen nơng nghiệp 125 Cây chuyển gen tăng đáng kể sản lượng thu hoạch, với diện tích đất canh tác thu nhiều lương thực Ví dụ: Ở Mỹ, vào năm 1999 có 66 triệu ruộng ngơ tránh sâu đục thân 4.3.3 Đánh giá chuyển gen an tồn mơi trường Các chuyển gen đánh giá cẩn thận ảnh hưởng tới môi trường trước đưa thị trường tuân theo quy tắc tổ chức chuyên gia môi trường khắp giới xây dựng Chẳng hạn, Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ năm (1989), Tổ chức hợp tác phát triển kinh tế năm (1992), phủ Canada năm (1994) Những người đánh giá ảnh hưởng chuyển gen bao gồm người tạo chúng, quan kiểm soát nhà khoa học khác Hầu hết quốc gia sử dụng quy trình đánh giá tương tự để xem xét tương tác chuyển gen môi trường Bao gồm thơng tin vai trị gen đưa vào, ảnh hưởng nhận gen, đồng thời câu hỏi cụ thể ảnh hưởng không mong muốn như: - Ảnh hưởng lên sinh vật sinh vật cần diệt mơi trường - Cây chuyển gen có tồn mơi trường lâu bình thường xâm chiếm nơi cư ngụ không - Khả gen phát tán ý muốn từ chuyển gen sang loài khác hậu xảy 4.3.4 Những rủi ro chuyển gen Khả xảy lai chéo xa gen chuyển vào trồng với cỏ họ hàng, khả tạo loại cỏ Lai chéo xa lai không mong muốn trồng với có quan hệ họ hàng Lo ngại ảnh hưởng chuyển gen môi trường khả tạo lồi cỏ thơng qua lai chéo xa với họ hàng hoang dại đơn giản tồn lâu tự nhiên Khả xảy ra, đánh giá trước trình chuyển gen kiểm sốt sau đưa trồng Một nghiên cứu năm 1990 kéo dài 10 năm chứng minh thực vật chuyển gen (như cải dầu, Công nghệ gen nông nghiệp 126 khoai tây, ngô, củ cải đường ) không làm tăng nguy xâm chiếm hay tồn lâu dài môi trường tự nhiên so với khơng chuyển gen tương ứng Các tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ, kháng côn trùng điều tra đồng thời với không chuyển gen tương ứng (Crawley cs 2001) Tuy nhiên, nhà nghiên cứu cho kết nghĩa thay đổi di truyền khơng thể làm gia tăng tính hoang dại hay khả phát tán trồng mà chúng trồng suất cao khó tồn lâu dài khơng canh tác Do đó, việc đánh giá chuyển gen theo trường hợp quy định quan trọng 4.3.5 Ảnh hưởng chuyển gen trực tiếp lên sinh vật sinh vật cần diệt Tháng năm 1999, xuất báo cáo hạt phấn từ ngơ Bt có ảnh hưởng bất lợi ấu trùng bướm Monarch Báo cáo gây lo lắng nguy tiềm tàng bướm Monarch sinh vật khơng phải sinh vật cần diệt khác Một số nhà khoa học lại cho cần phải thận trọng việc giải thích kết nghiên cứu nghiên cứu phản ánh tình khác với thực trạng mơi trường Báo cáo cho thấy nghiên cứu tiến hành phịng thí nghiệm khởi đầu vấn đề quan trọng, nhiên dựa vào khơng đủ sở để rút kết luận nguy quần thể bướm Monarch cánh đồng Một báo cáo khác Ủy ban bảo vệ môi trường Mỹ số liệu nghiên cứu chứng minh protein trồng khơng có ảnh hưởng bất lợi sinh vật sinh vật cần diệt Thêm vào đó, nghiên cứu trường Đại học Illinois (Mỹ) cho thấy bướm Monarch không bị gây hại hạt phấn Bt điều kiện đồng ruộng thực Nhìn chung, mối quan tâm tới sinh thái môi trường xuất phát từ chuyển gen đánh giá trước thương mại hóa chúng Đồng thời cần có kiểm sốt hệ thống nơng nghiệp tốt để phát giảm thiểu mối nguy hại xảy Chúng ta cần so sánh phương pháp chuyển gen đại truyền thống để làm sáng tỏ Công nghệ gen nông nghiệp 127 mối rủi ro tương đối lợi ích việc áp dụng chuyển gen 4.4 Nguy có người 4.4.1 Quản lý chặt sản phẩm biến đổi gen Mọi hoạt động có liên quan đến loại sản phẩm xuất nhập khẩu, vận chuyển sử dụng, nghiên cứu khoa học, khảo nghiệm chuyển giao kết nghiên cứu phải nằm quản lý quyền để quản lý an toàn sinh vật biến đổi gen sản phẩm chúng, đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt biện pháp quản lý rủi ro Các tổ chức cá nhân thực hoạt động vi phạm quy chế, gây thiệt hại cho sản xuất, cho môi trường sức khỏe người phải bồi thường thiệt hại chi phí khắc phục hậu Trường hợp nghiêm trọng bị truy cứu trước pháp luật Các chuyên gia cho rằng, bên cạnh ưu điểm suất, chất lượng, khả chống chịu sâu bệnh thời tiết khắc nghiệt, sinh vật chuyển gen mối nguy gây an toàn sinh học Một số gen gen kháng thuốc hay gen mang chế "kết thúc" (terminator) nảy mầm khuếch tán vào môi trường dẫn tới tình trạng kháng thuốc vi khuẩn gây bệnh khả nảy mầm nhiều loại trồng Bên cạnh đó, sản phẩm biến đổi gen gây dị ứng cho người tiêu dùng 4.4.2 Nguy hiểm cho sức khoẻ người Khơng có vấn đề quan trọng bật sức khỏe người liên quan đến trồng thực phẩm biến đổi di truyền (được tiêu thụ nhiều Mỹ) Tuy nhiên, thực phẩm biến đổi gen không đánh dấu, người dân chịu hậu xấu liên quan đến việc họ tiêu dùng loại thực phẩm Điều quan trọng cần nhớ 3-4 năm vừa qua, đậu tương ngô kháng côn trùng thuốc diệt cỏ trồng hàng triệu acre2 Mỹ sử dụng tiếp chế biến thực phẩm acre tương đương 0,4 hectare (ha) Công nghệ gen nông nghiệp 128 Ngăn cấm ngăn cấm phần nhập sản phẩm CNSH canh tác thương mại Yêu cầu dán nhãn sản phẩm CNSH Các nước thành viên European Union (EU): Austria, Belgium, Cyprus, Czech Rep., Denmark, Estonia, Finland, France, Germany, Greece, Hungary, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxemboug, Malta, Netherlands, Poland, Portugal, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, UK Hình 4.6 Bản đồ nước ngăn cấm yêu cầu dán nhãn thực phẩm công nghệ sinh học (CNSH) Liên minh châu Âu (European Union, EU) cam kết theo tiêu chuẩn quy định cho dán nhãn thực phẩm công nghệ sinh học, gần số nước thành viên thực Hơn thập kỷ qua, chuyên gia an toàn thực phẩm xác nhận số vấn đề tiềm tàng tăng lên kết trồng thực phẩm chuyển gen, bao gồm khả đưa độc tố chất gây dị ứng vào thực phẩm an toàn trước đây, làm tăng độc tính với mức độ nguy hiểm thực phẩm, mà trước sản xuất số chất không độc, làm giảm bớt giá trị dinh dưỡng thực phẩm Trong số tác động tiềm tàng này, nhà khoa học giám định viên lo lắng chất gây dị ứng mới, thực vậy, hai kiện thập kỷ vừa qua phù hợp với điều đó: - Đầu tiên, một báo công bố tờ New England Journal of Medicine (NEJM) vào năm 1996 xác nhận dự báo cơng nghệ di truyền chuyển chất gây dị ứng từ thực phẩm gây dị ứng biết vào thực phẩm khác (Nordlee cs 1996) Một vài năm trước đó, nhà khoa học Pioneer Hi-Bred Seed Company chuyển thành công gen từ dẻ Brazil (Brazil nut) vào đậu nành để cải thiện chất lượng dinh dưỡng trồng hạt Các thí nghiệm cho thấy Công nghệ gen nông nghiệp 129 người dị ứng với hạt dẻ Brazil dị ứng tương tự với đậu nành chuyển gen - Thứ hai, năm cuối thập niên 1990, người ta thông báo dạng biến dị ngô Βt (StarLink) chứa tác nhân gây dị ứng tiềm tàng đưa vào thực phẩm cách bất hợp pháp làm lên sóng tranh luận điều đó, cuối giảm xuất ngơ, gây hoang mang cho ngành công nghiệp thực phẩm, tạo nghi ngờ rộng lớn cấu tổ chức giám định Mỹ Cục Bảo vệ Môi trường (EPA) không chấp thuận sử dụng ngô StarLink làm thực phẩm cho người lo ngại độc tố Βt gây phản ứng dị ứng người tiêu dùng Năm 1998, quan đồng ý cho phép sử dụng StarLink dùng làm thức ăn gia súc Hai năm sau, liên minh nhóm có chung lợi ích cơng cộng kiểm tra sản phẩm quầy thực phẩm bán lẻ tìm thấy ngơ StarLink vỏ bánh thịt chiên dịn (taco shell) Sau đó, ngơ chuyển gen khơng chấp thuận lại tìm thấy nhiều sản phẩm khác Người ta bắt buộc phải thu hồi lại đóng cửa nhà máy, ngừng xuất khẩu, mua lại ngô bị nhiễm bẩn Sự cố StarLink minh họa rõ ràng yếu hệ thống giám định Mỹ khu vực hậu thương mại hóa, tiếp tục ám ảnh nơng dân Mỹ, nhà chế biến thực phẩm, công ty công nghệ sinh học Câu hỏi Những lợi ích trồng chuyển gen? Các nghiên cứu an toàn trồng chuyển gen? Thách thức trồng chuyển gen? Công nghệ gen nông nghiệp 130 MỤC LỤC Lời nói đầu Chương Sản xuất, xác nhận độ bền vững trồng chuyển gen 1.1 Các phương pháp chuyển gen 1.1.1 Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens 1.1.2 Chuyển gen phương pháp phi sinh học 1.1.3 Chuyển gen tế bào trần 1.2 Hệ thống chọn lọc thị 1.3 Tái sinh hoàn chỉnh 1.4 Xác nhận thay đổi gen 1.5 Biểu DNA ngoại lai 1.5.1 Biểu gen ngoại lai nhiều vị trí 1.5.2 Biểu gen tế bào mô đặc hiệu 1.5.3 Biểu antisense 1.5.4 Sự bền vững chuyển gen 1.5.5 Sự bất hoạt methyl hoá 1.5.6 Đồng ức chế 10 14 15 18 19 23 24 24 25 27 28 28 Chương Những đặc tính chuyển gen 2.1 Tăng tính kháng thích nghi với mơi trường 2.1.1 Kháng thuốc diệt cỏ 2.1.2 Kháng côn trùng gây hại 2.1.3 Kháng virus gây bệnh 2.1.4 Kháng vi khuẩn nấm 2.1.5 Kháng điều kiện ngoại cảnh bất lợi 2.2 Nâng cao chất lượng sản phẩm 2.2.1 Carbohydrate acid béo 2.2.2 Hàm lượng protein amino acid không thay 2.2.3 Vitamin, chất khoáng nguyên tố vi lượng 2.2.4 Tăng khả bảo quản hương vị 2.2 Giảm chất gây dị ứng 30 32 32 37 40 43 45 47 47 50 51 54 55 2.2.6 Vaccine thực phẩm 2.3 Những ứng dụng trồng-nguồn nguyên liệu cải tạo đất 2.3.1 Carbohydrate acid béo nguồn nguyên liệu 2.3.2 Chất tổng hợp 2.3.3 Protein thực vật 2.3.4 Cải tạo đất 2.4 Cây dược liệu 2.4.1 Alkaloid 2.4.2 Chất miễn dịch 2.5 Thực vật biến đổi gen 2.5.1 Thay đổi màu hoa 2.5.2 Thay đổi hình dạng hoa 2.6 Bất dục đực nhân tạo để sản xuất hạt lai 55 56 Chương Công nghệ chuyển gen động vật 3.1 Công nghệ gen tạo giống động vật 3.1.1 Tạo giống vật ni có tốc độ lớn nhanh, hiệu sử dụng thức ăn cao 3.1.2 Tạo giống vật ni chun sản xuất protein q dùng y dược 3.1.3 Tạo giống vật nuôi kháng bệnh thay đổi điều kiện môi trường 3.1.4 Tạo giống vật ni có suất chất lượng cao cách thay đổi đường chuyển hóa thể động vật 3.2 Công nghệ sinh sản 3.2.1 Siêu noãn 3.2.2 Thụ tinh nhân tạo 3.2.3 Cấy chuyển phơi cơng nghệ liên quan 3.2.4 Tạo dịng vơ tính động vật 3.3 Sản xuất vaccine thú y 3.4 Sản xuất kháng thể đơn dòng 3.5 Sản xuất protein đơn bào 71 71 74 57 57 58 58 59 59 61 62 62 66 68 75 79 80 81 81 81 85 89 94 98 3.6 Sản xuất hormone sinh trưởng Chương Những lợi ích thách thức trồng chuyển gen 4.1 Sử dụng trồng chuyển gen 4.2 Các nghiên cứu an toàn chuyển gen 4.2.1 Xác nhận chuyển gen hạt phấn 4.2.2 Nghiên cứu bền vững DNA đất 4.2.3 Nghiên cứu chuyển gen từ thực vật vào vi sinh vật 4.2.4 Phân tích tiếp nhận gen chuyển thực phẩm 4.3 Nguy môi trường hệ sinh thái 4.3.1 Thực trạng môi trường 4.3.2 Những lợi ch chuyển gen 4.3.3 Đánh giá chuyển gen an tồn mơi trường 4.3.4 Những rủi ro chuyển gen 4.3.5 Ảnh hưởng chuyển gen trực tiếp lên sinh vật sinh vật cần diệt 4.4 Nguy người 4.4.1 Quản lý chặt sản phẩm biến đổi gen 4.4.2 Nguy hiểm cho sức khỏe người 100 102 104 109 109 115 116 120 124 125 125 126 126 127 128 128 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Quốc Dung 2001 Nghiên cứu chuyển gen hormone sinh trưởng người vào cá chạch (Misgurnus anguillicaudatus) phương pháp vi tiêm Luận án Tiến sĩ Sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội Nguyễn Mộng Hùng 2004 Cộng nghệ tế bào phôi động vật NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Đặng Hữu Lanh, Trần Đình Miên Trần Đình Trọng 1999 Cơ sở di truyền chọn giống động vật NXB Giáo dục, Hà Nội Bains W 2003 Biotechnology from A to Z Oxford Univercity Press, Inc New York, USA Chopra VL and Nasim A 1990 Genetic Engineering and Biotechnology, Oxford and IBH Publishing Co Pvt Ltd New Delhi Dingermann T 1999 Gentechnik Biotechnik Wissenschafltiche Verlagsgsselschaf mbH, Stuttgart, Deutsch Glick BR and Pasternak JJ 2003 Molecular Biotechnology: Principles and applications of Recombinant DNA 3rd Edition ASM Press, USA Birch RG 1997 Plant tranformation: Problems and strategies for practical applications Annual Review of plant physiology plant Molecular Biology 48:297326 Chrispleels MJ and Sadava DE 2003 Plants, Genes, and Crop Biotechnology.2nd Edition Jones and Bartlett publishers, Massachusetts, USA Eastham K and Sweet J 2002 Gentietically Modified Organisms (GMOS): The Significance of Gene Flow through Pollen Trasfes European Enviroment Agency (EEA), Copenhagen, Denmark Kempenken F and Kempken R 2000 Gentecknik bei Pflanzen, Springer, Deutsch Houdebine LM 2003 Animal Trasgenenesis and Cloning John Willey and Sons, Ltd USA National Research Council 2002 Animal Biotechnology, Printed in the USA Nordlee J, Taylor S, Townsend J, Thomas L and Bush R 1996 Identification of a Brazil-nut allergen in transgenic soybean New Enland Journal of Medicine 334: 688-692 Ratledge C and Kristiansen B.2002 Basic Biotechnology Cambridge University Press, UK Raven PH and Johnson GB 1996 Biology, 4th Edition Wm C Brown publishers, Dubuque, IA Walker JM and Rapley R 2002 Molecular Biology and Biotechnology.4th Edition The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK http://www.biotechvn.com http://binas.unido.org BINAS Online: The enviromental risks of transgenic crops: an agroecological assessment http://www.ucsusa.org Special Feature: Enviromental offects of genetically modified food crops http://www2.dupont.com Dupont Biotechnology: Horizontal gene transfer and transgenic crops http://www.fftc.agnet.org/library/article/tb15a.html Technical spects of the recovery, handling and transfer of embryos ... ảnh nông dân Mỹ, nhà chế biến thực phẩm, công ty công nghệ sinh học Câu hỏi Những lợi ích trồng chuyển gen? Các nghiên cứu an toàn trồng chuyển gen? Thách thức trồng chuyển gen? Công nghệ gen nông. .. truyền thống để làm sáng tỏ Công nghệ gen nông nghiệp 127 mối rủi ro tương đối lợi ích việc áp dụng chuyển gen 4.4 Nguy có người 4.4.1 Quản lý chặt sản phẩm biến đổi gen Mọi hoạt động có liên quan... gen kiểm soát sau đưa trồng Một nghiên cứu năm 1990 kéo dài 10 năm chứng minh thực vật chuyển gen (như cải dầu, Công nghệ gen nông nghiệp 126 khoai tây, ngô, củ cải đường ) không làm tăng nguy