Tài liệu GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC - phần 2 doc

CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG NÔNG NGHIỆP Trong vài thập niên gần đây, CNSH đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể trong nông nghiệp. Những tiến bộ của CNSH trong nông nghiệp là các kỹ thuật nuôi cấy mô, lai tạo giống mới, phân sinh học và kiểm soát sinh học và những tiến bộ của CNSH trong chăn nuôi. 4.1. Công nghệ nuôi cấy mô tế bào Bản chất của công nghệ nuôi cấy mô tế bào là các tế bào thực vật (các tế bào từ mô phân sinh, tế bào trần protoplast) được nuôi cấy trong môi trường dinh dưỡng vô trùng. Từ những vật liệu trên sẽ thu được khối mô sinh trưởng nhanh, vô tổ chức gọi là mô non (callus ). Từ mô non sẽ tái sinh thành một cây non hoàn chỉnh và tạo ra rất nhiều bản sao đồng nhất về di truyền gọi là dòng vô tính (cloned plant) trong một thời gian ngắn. Qui trình nuôi cấy mô tế bào có thể tóm tắt như sau: Hình 4.1: Tóm tắt qui trình nuôi cấy mô tế bào (Theo Primrose 1991) Công nghệ nuôi cấy mô tế bào có những ưu điểm sau: - Có khả năng nhân nhanh một lượng lớn cây con trong một thời gian ngắn với chất lượng đồng nhất về mặt di truyền, do đó cho năng suất cao và đồng đều. Ví dụ: trong 1 cm 3 môi trường nuôi cấy có thể chứa tới 1 triệu tế bào và về nguyên tắc 1 tế bào có khả năng tái sinh thành một cây con hoàn chỉnh. Hoặc từ một củ khoai tây sau 8 tháng có thể nhân đủ giống cho 40 ha. - Bằng công nghệ nuôi cấy mô có thể tạo ra những con giống hoàn toàn sạch bệnh virus, vi khuẩn, nấm, nhất là các bệnh do virus gây ra khó phát hiện và có tốc độ lan rất nhanh. - Với kỹ thuật nuôi cấy mô người ta có thể rút ngắn thời gian đưa một giống mới ra sản xuất đại trà xuống còn 1 vài năm. Trong khi đó nếu sử dụng theo công nghệ cũ phải mất 10 năm. - Bằng cách chọn lọc những tế bào có một số đặc tính ưu việt, ta có thể đẩy nhanh tốc độ lai giống nhằm tạo ra giống cây mới với tính trạng mong muốn. 22 Lắc trong Auxin và THÂN MT dung cytokininauxin thấp auxin cao Dịch thấp cytokinin cao PROTOPLAST CELLS CALLUS CÂY CON MT rắn MT rắn cytokinin thấp cytokinin cao auxin cao Giữ trong RỄ Môi trường rắn Với auxin và Lắc trong Cytokinin thấp MT dung Đưa vào mt Lắc dịch enzyme thuỷ phân THÂN CALLUS CELLS PROTOPLAST RỄ enzyme thuỷ phân - Với cây giống nuôi cấy mô dễ dàng vận chuyển một lượng lớn cây con trong một không gian nhỏ, làm giảm chi phí vận chuyển, hiệu quả và nhanh chóng. Ví dụ: 1m 3 có thể chứa được từ 3000 – 10.000 cây giống hoặc một hộp nuôi cấy có thể nhân được từ 30.000 – 50.000. Tuy nhiên công nghệ nuôi cấy mô cũng có một số nhược điểm nhất định: - Có thể bị thiệt hại lớn bởi mức độ nhiễm, có thể nhiễm do môi trường hoặc nhiễm do mô ban đầu. - Cây con có tỷ lệ chết cao do chuyển từ điều kiện tối ưu trong in vitro ra môi trường tự nhiên. Ơ điều kiện in vitro có nhiệt, ẩm, vô trùng, ánh sáng và dinh dưỡng thích hợp nên cây con sinh trưởng tốt, khi đưa ra môi trường tự nhiên thì gặp phải những điều kiện khắc nghiệt hơn nên cây con dễ bị sốc và chết. Để giảm tỷ lệ chết người ta phải đưa cây in vitro ra điều kiện trung gian là nhà kính trước khi đưa ra môi trường tự nhiên. - Giá thành cây con cao, do áp dụng công nghệ nuôi cấy mô đòi hỏi những trang thiết bị, hoá chất đắt tiền, tiêu tốn điện , nước cao và công nghệ nuôi cấy mô đòi hỏi các chuyên gia có tay nghề cao, chi phí về đào tạo lớn. Công nghệ nuôi cấy mô tế bào bao gồm các bước chủ yếu sau: - Chuẩn bị môi trường nuôi cấy - Chọn mô cấy và xử lý mô - Giai đoạn tạo chồi, tạo cây và nuôi cây - Giai đoạn vườn ươm 4.1.1. Chuẩn bị môi trường nuôi cấy Thành phần môi trường nuôi cấy thay đổi theo từng loài, từng bộ phận nuôi cấy như lá, chóp rễ, đỉnh sinh trưởng, … Vì vậy tùy đối tượng mà thành phần môi trường có thể thay đổi ít nhiều. Tuy nhiên hầu hết các môi trường nuôi cấy mô bao giờ cũng có đủ 5 thành phần là nguồn carbon, khoáng đa lượng, khoáng vi lượng, vitamin và kích thích sinh trưởng. • Nguồn carbon: Nguồn carbon sử dụng thường là đường, có thể là glucose hoặc saccharose. Thường dùng là đường saccharose với nồng độ từ 1-6%, phổ biến là 2%. * Khoáng đa lượng: Chủ yếu là các nguyên tố khoáng như N, P, K, Ca, Mg, Fe. - Nguồn N thường dùng là KNO 3 , Ca(NO 3 ) 2 , NH 4 NO 3 hoặc (NH 4 ) 2 SO 4 . Mỗi một loại cây khác nhau thích hợp với hai dạng đạm nitrat hoặc amon khác nhau. - Nguồn P thường dùng nhất là NaH 2 PO 4 hoặc KH 2 PO 4 . Nồng độ thích hợp nhất là từ 0,15 – 4,0 mM. Thường sử dụng nhất là 1mM. - Nguồn K thường dùng ở dạng KNO 3 vừa cung cấp cho K vừa cung cấp N cho cây. Ngoài ra các loại môi trường nuôi cấy thường dùng KH 2 PO 4 vừa cung cấp K và P. - Ca thường dùng là CaCl 2 , Ca(NO 3 ) 2 . Nồng độ Ca +2 thường từ 1 – 3,5 mM. 23 - Nguồn Fe cung cấp dưới dạng FeCl 2 , FeSO 4 hoặc dạng chelat là EDTA. * Khoáng vi lượng: Có nhu cầu rất ít nhưng không thể thiếu được cho nhu cầu của cây. Tuy nhiên trong agar chế biến từ rong biển cũng chứa một lượng khoáng vi lượng khá lớn cho cây. Ngoài ra khoáng vi lượng có thể được cung cấp qua việc sử dụng nước máy pha môi trường nuôi cấy. Các loại khoáng vi lượng là Mn, B, Zn, Mo, Cu, Co, I, … * Vitamine: Các loại vitamin thường dùng trong nuôi cấy mô thực vật chủ yếu là các vitamin nhóm B như B 1, B 6 , B 2 , B 3, B 5 , ngoài ra còn có biotin, axit folic, inositol. * Chất kích thích sinh trưởng: Các loại kích thích sinh trưởng thường dùng là: - 2,4 D (Dichlorophenolxyacetic acid) nồng độ dùng : 0,20 – 0,25 mg/l - α -NAA (Naphtylacetic acid): 0,1 – 5 mg/l - IBA (indolbutylic acid): 1-5 mg/l - β -IAA (Indolacetic acid): 5 – 20 mg/l - Kinetin (6-Fucfuryl aminopurine): 0,1 – 2 mg/l - GA (Gibberellic acid): 0,1 – 2 mg/l - BA (6 –benzyl amino purin): 0,1 –2 mg/l * Các chất hữu cơ khác: - Nước dừa chứa nhiều myo-inositol và một số axit amin, đường có tác dụng kích thích sinh trưởng thực vật. Lượng nước dừa thích hợp là 15 – 20% thể tích môi trường. Thường sử dụng nước dừa già và nước dừa tươi. - Nước chiết nấm men giàu các vitamine nhóm B, các axit amin . Do nồng độ các chất trong môi trường nuôi cấy rất nhỏ, nhất là các loại khoáng, vitamin, kích thích sinh trưởng, vì vậy để tiết kiệm, tiện lợi và chính xác người ta thường pha các dung dịch mẹ có nồng độ đậm đặc, sau đó pha loãng nhiều lần. Một số môi trường nuôi cấy mô cơ bản hiện nay: • Môi trường MS: Là môi trường giàu, dinh dưỡng cân bằng, thích hợp với nhiều loại cây. Dung dịch Mẹ Hóa chất Nồng độ (g/l) Số ml/lit môi trường 24 A EDTA 0,80 28 Fe 2 (SO 4 ) 3 0,38 B NH 4 NO 3 82,5 20 KNO 3 95,0 C H 3 BO 3 1,24 5 KH 2 PO 4 34,0 KI 0,166 Na 2 MoO 4. 2H 2 O 0,050 CoCl 2. 2H 2 O 0,005 MgSO 4 74,00 MnSO 4 .7 H 2 O 4,46 ZnSO 4 .7 H 2 O 1,72 CuSO 4 . 5H 2 O 0,005 E CaCl 2 . 2H 2 O 88,00 5 Thiamin. HCl 0,02 Nicotinic acid 0,10 Piridoxin. HCl 0,10 Glycine 0,40 G NAA 0,10 1 H Kinetin 0,40 0,5 Để pha 1 lit môi trường MS cần tiến hành như sau: - Cho 800 ml nước cất vào bình dung tích 2000 ml. - Dùng pipet hút 28 ml dung dịch A, 20 ml dung dịch B, 5 ml C, 5ml D, 5 ml E, 5 ml F, 1ml G và 0,5 ml H vào khấy đều. - Thêm 100mg myo-inositol. - Dùng HCl hoặc NaOH 0,1 N chỉng pH đến 6,0. - Thêm 20g Saccharose khấy cho tan - Thêm 6 –8 g agar đun cho tan hết, chia đều ra các bình tam giác, đậy nút bông, giấy và khử trùng. • Môi trường White: Là môi trường nghèo, cách pha chế tương tự như như môi trường MS, thành phần môi trường như trong bảng. Dung dịch Mẹ Hóa chất Nồng độ (g/l) Số ml/lit môi trường 25 A Ca(NO) 3 . 4H 2 O 3,0 100 Na 2 SO 4 2,0 KNO 3 0,80 KCl 0,65 NaH 2 PO 4 0,19 B MgSO 4. 7H 2 O 75,0 10 MnSO 4 0,50 ZnSO 4 .7H 2 O 0,30 H 3 BO 3 0,15 KI 0,075 CuSO 4. 5H 2 O 0,001 Na 2 MoO 4 0,025 D Fe 2 (SO 4 ) 3 0,25 10 E Thiamine 0,01 10 Pyridoxin 0,01 4.1.2. Chọn mô và xử lý mô: Về nguyên tắc, trừ những mô đã hóa gỗ còn lại tất cả các mô của thực vật đều có thể dùng làm mô cấy. Tuy nhiên những mô đang sinh trưởng mạnh như mô phân sinh ngọn, chóp rễ, phôi đang phát triển, mô thịt quả non, lá non, cuống hoa, khi đặt trong môi trường nuôi cấy thích hợp đều có khả năng hình thành mô sẹo và tái sinh thành cây con hoàn chỉnh. Do mô cây tiếp xúc với môi trường ngoài nên mang nhiều vi khuẩn, nấm bệnh, vì vậy trước khi đưa vào môi trường dinh dưỡng mô phải được vô trùng. Mô được rửa nhiều lần dưới vòi nước, sau rửa nhiều lần với nước cất vô trùng và cuối cùng là xử lý hóa chất dịet khuẩn và nấm. Có thể xử lý mô với cồn 70% trong 30 giây trước khi xử lý hóa chất. Các hóa chất diệt khuẩn và nấm thường dùng: Tác nhân vô trùng Nồng độ % Thời gian xử lý (phút) Hiệu quả Canxihypochlorit 9 – 10 5 – 30 Rất tốt Natri hypochlorit 2 5 – 30 Rất tốt Hydroperoxit 10 – 12 5 – 15 Tốt HgCl 2 0,1 – 1,0 2 – 60 TB 4.1.3. Giai đoạn tạo chồi, tạo cây, nuôi cây Để tạo chồi, tạo cây và nuôi cây, môi trường nuôi cấy cần có tỷ lệ kích thích sinh trưởng thích hợp. Mỗi loại cây cụ thể có tỷ lệ kích thích sinh trưởng riêng. VD: để tạo 26 chồi dứa có hàm lượng kích thích sinh trưởng IBA là 1ppm, BA(cytokinin): 0,1ppm. Nhìn chung để tạo chồi cây cần điều chỉnh tỷ lệ auxin/cytokinin thích hợp. - Cây hình thành nhiều khi tỷ lệ (auxin/cytokinin) thấp. Trong giai đoạn này cần điều chỉnh ánh sáng cho thích hợp (4000 lux), thời gian chiếu sáng khoảng 10 h/ ngày, nhiệt độ thích hợp từ 26 – 28 0 C. Sau giai đoạn tạo cây con, cây con được tách ra và cấy vào bình tam giác 250 ml chứa môi trường dinh dưỡng. Trong gia đoạn này, chất kích thích sinh trưởng có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và phát triển rễ. Trong giai đoạn này auxin thường cao để kích thích tạo rễ. Số lượng cây trong một bình tùy theo mỗi loại cây, khi cây con đạt kích thước nhất định thì chuyển cây con sang vườn ươm. 4.1.4. Giai đoạn vườn ươm Cây con đang sống trong điều kiện lý tưởng về dinh dưỡng, ẩm độ, ánh sáng và hoàn toàn vô trùng nên khi chuyển ra vườn ươm ở điều kiện tự nhiên nên dễ bị “sốc” và chết nhiều. Để hạn chế tỷ lệ chết cây con cần được chăm sóc chu đáo. Chất nền cho cây con thường dùng là đất bột, cát, trấu, mùn cưa mục, tro hoặc xơ dừa. Chất nền cần được xử lý thuốc trừ nấm bệnh trước như zinep, furazan. Vườn ươm được thiết kế phủ bằng nhựa PVC, ánh sáng phải điều chỉnh cho thích hợp tuỳ loại cây, tuổi cây. Giai đoạn đầu ánh sáng 5000 – 10000 lux, sau đó tăng dần.Tười bằng cách phun sương và theo dõi, phun thuốc định kỳ. 4.2. Công nghệ sinh học trong cải tạo giống cây trồng Nhờ những hiểu biết mới về di truyền, sinh lý thực vật mà phương pháp lai tạo giống truyền thống cũng thu được những thành tựu rực rỡ, làm tăng đáng kể năng suất cây trồng, cứu đói hàng tỷ người trên hành tinh. Ví dụ: trong vòng 30 năm qua nhờ tạo ra các giống ngô lai mà năng suất ngô trong 30 năm qua đã tăng từ 12 tạ/ha lên 100 tạ /ha. Hiện nay một số giống ngô lai trồng ở Việt nam như Cargill (Mỹ), LVN 10 (Việt nam) có thể cho năng suất 100 tạ/ha. Năng suất lúa mì mỗi năm tăng 1tạ/ha. Một đặc điểm quan trọng của giống lai là không thể sử dụng các hạt lai làm giống trở lại do đó phải mua giống mỗi vụ(vì bị phân ly tính trạng hoặc các công ty giống nước ngoài đã chuyển gen gây chết vào giống lai, do đó hạt lai không có khả năng nẩy mầm). Hiện nay thị trường hạt giống lai hàng năm thu trên 20 tỉ USD. Qui trình lai tạo giống ngô lai ở Mỹ hiện nay là tạo ra các giống ngô lai của 4 dòng tự phối (inbreeding). Khi các dòng tự phối nhiều đời sẽ làm giảm sức sống và năng suất nhưng lại tạo được các dòng thuần (đồng hợp tử). Các dòng tự phối khi lai với nhau sẽ tạo ra con lai có ưu thế lai. Qui trình như sau (Theo Primrose 1991) 27 Một công nghệ lai tạo giống mới là tạo các cây đơn bội (n) bàng phương pháp nuôi cấy hạt phấn, hoặc nhuỵ cái. Cây đơn bội thì bất thụ, nhưng sau khi xử lý colchicine để nhân đôi nhiễm sắc thể ta thu được cây hữu thụ chứa hai bộ nhiễm sắc thể tương đồng có tính trạng ổn định. Ơ Trung quốc, hiện các giống lúa lai cũng được tạo ra bằng phương pháp này. Hiện nay việt nam cũng trồng hàng trăm ngàn ha lúa lai của Trung quốc, góp phần tăng năng suất và sản lượng lúa trong một vài năm gần đây. Một công nghệ lai tạo giống có nhiều triển vọng là dung hợp tế bào trần (protoplast fusion). Ưu điểm của phương pháp này là không chỉ di truyền những đặc tính di truyền của nhiễm sắc thể của nhân mà còn di truyền tế bào chất, bao gồm các đặc tính chuyên hoá của ty thể, lạp thể. Những bào quan này mang hững đặc tính nông học quan trọng như quang hợp, hô hấp, tính vô sinh đực, tính chịu hạn, chịu bệnh tật, thuốc diệt cỏ, … 4.3. Thực vật chuyển gen (Transgenic plant) Kỹ thuật di truyền trong những năm gần đây đã đạt được những thành tựu to lớn và đã mang lại nhiều triển vọng cho sự phát triển của ngành nông nghiệp hiện đại như các giống cây chuyển gen, vật nuôi chuyển gen. So với các phương pháp lai truyền thống kể trên, kỹ thuật chuyển gen vào thực vật có nhiều ưu thế: - Cho phép đưa vào thực vật những gen lạ, thậm chí những gen này có nguồn gốc từ động vật hay vi sinh vật. 28 Dòng A Dòng B Dòng C Dòng C Cả 4 dòng cho tự thụ nhiều đời để tạo dòng đồng hợp tử. Tự thụ Tự thụ Tự thụ Tự thụ Cả 4 dòng Đều cho năng suất thấp Thụ phấn chéo Thụ phấn chéo Tạo thể lai mạnh hơn Lai hai thể lai để tạo “ngô lai” Đồng hợp tử Dòng A Đồng hợp tử Dòng B Đồng hợp tử Dòng C Đồng hợp tử Dòng D Thể lai I Thể lai II GIỐNG NGÔ LAI - Tạo ra những giống cây trồng mà hoàn toàn không thể có trong tự nhiên, đặc biệt là các tính trạng chất lượng như hàm lượng cao protein, rất khó đạt được bằng con đường lai tạo truyền thống, tạo ra các cây trồng kháng bệnh, sâu, chịu hạn, … Trong chuyển gen ở thực vật có hai loại vector thường dùng để chuyển gen là các vector virus thực vật và plasmid Ti của vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Ngoài ra để chuyển gen ở thực vật người ta còn sử dụng phương pháp dung hợp tế bào trần, phương pháp bắn gen. Sơ đồ chuyển gen vào thực vật nhờ plasmid Ti. Các gen được chuyển thường mang các tính trạng sau: + Tính kháng thuốc diệt cỏ, vi rus và công trùng: Các loại thuốc diệt cỏ thường tấn công vào hệ thống quang hợp và sinh tổng hợp protein, amino acid do đó không phân biệt được cây trồng hay cỏ dại. Người ta đã chuyển gen aroA mã hoá cho enzyme 5- enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthetase (EPSP) có khả năng phân giải, vô hiệu hoá thuốc diệt cỏ glyphosate cho cây thuốc lá. Chuyển gen mã hoá cho enzyme phosphinothricin acetyltransferase có khả năng khử độc phosphinothricin (PPT) tạo ra cây kháng PPT và Bialaphos. Người ta đã chuyển gen BT ( mã hoá cho tinh thể protein độc với sâu tơ của vi khuẩn Bacillus thuringiensis), hoặc chuyển gen sản sinh chất ức chế trypsin có khả năng kháng lại nhiều loại côn trùng. Các thực vật chuyển gen kháng sâu, bệnh sẽ hạn chế việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, bệnh, giảm chi phí và bảo vệ môi trường. + Tăng hàm lượng và chất lượng protein: Các loại thực phẩm hiện nay như bột bắp, bột đậu nành có hàm lượng protein chứa lưu huỳnh thấp (làm hạn chế sản lượng lông của cừu), ngày nay người ta đã chuyển gen mã hoá cho một loại protein giàu lưu huỳnh cho cỏ (protein có methionine cao, 8%). Thaumatin là một protein có độ ngọt gấp 10.000 lần so với đường từ cây Thaumatococcus danielli, người ta đã phân lập được gen này và chuyển cho khoai tây, tạo ra cây khoai tây từ thân, lá, củ đều ngọt. + Tạo cây chuyển gen có khả năng sản xuất protein mới: Người ta đã tạo ra hai loại thuốc lá có khả năng tổng hợp kháng thể (immunoglobulin), cây thuốc lá chuyển gen này có khả năng tổng hợp kháng thể rất cao và có hoạt tính sinh học (1,3 % protein của lá là kháng thể). + Tạo cây chuyển gen có nững đặc tính quí: người ta chuyển gen mã hoá cho những tính trạng quí như gen bất thụ đực cho ngô để giảm công bẻ cờ trong công tác lai 29 tạo giống ngô. Người ta cũng chuyển gen chịu hạn cho cây, chuyển gen nif (Nitrogen fixation) là gen cố định đạm cho cây để cây có khả năng tự tổng hợp đạm từ N không khí, góp phần giảm chi phí bón đạm, bảo vệ đất. 4.4. Phân sinh học và kiểm soát sinh học (Biofertilization and Biocontrol). 4.4.1. Phân sinh học 4.4.1.1. Vi sinh vật cố định đạm Dinh dưỡng quan trọng nhất cho cây trồng nông nghiệp là nguồn đạm. Phân đạm hoá học hiện nay được sản xuất theo qui trình của Haber-Bosch (1995, sản xuất > 80 triệu tấn trên toàn thế giới). Đây là một qui trình công nghệ đòi hỏi đầu tư lớn, tiêu tốn rất nhiều năng lượng nên hàng năm thế giới phải chi tới 20 tỷ USD để sản suất phân đạm. Trong khi đó N trong không khí chiếm tới 4.10 15 tấn, nhưng đây là dạng N cây trồng không sử dụng được. Tuy nhiên rất nhiều vi sinh vật có khả năng cố định N, có khả năng chuyển N 2 của không khí thành dạng NH 4 + cây trồng sử dụng được. Các vi sinh vật cố định N (BNF, Biological Nitrogen Fixation) có thể cung cấp tới 65% nhu cầu đạm cho nông nghiệp. Vi khuẩn cố định N cộng sinh với cây họ đậu Rhizobium, Bradyrhizobium, Azospirillum, vi khuẩn cố định N tự do như Azotobacter. Gần đây các nhà khoa học còn phát hiện nhiều vi khuẩn cố định đạm cộng sinh rễ lúa như Azoarcus, đây là vi khuẩn cố định đạm có hiệu suất rất cao lại không sử dụng hydratcarbon, chỉ cần rất ít amino acid của cây chủ. Hoặc ở mía có vi khuẩn Herbaspirillum, cùng với Acetobacter đã cung cấp tới 70% nhu cầu đạm cho cây. Lợi dụng các vi khuẩn trên người ta sản xuất các loại phân vi sinh có số lượng tế bào vi khuẩn cao để sử lý hạt, rễ hoặc bón vào đất để làm tăng năng suất cây trồng, giảm đáng kể chi phí bón đạm. Một hướng quan trọng khác là người ta đã xác định được các gen cố định đạm là nif và có hướng chuyển cho lúa và các cây trồng khác không phải cây họ đậu. 4.4.1.2. Vi sinh vật phân giải và vận chuyển dinh dưỡng cho cây Mycorrhizae là các loài nấm có sự liên kết chặt chẽ với rễ cây, thuộc nhóm nấm Zygomycetes và Glomales. Các Mycorrhizae sống trong rễ cây, nhưng hệ sợi nấm lại phát triển mạnh nằm ngoài rễ, chúng có vai trò hấp thụ và vận chuyển những dinh dưỡng khoáng ở dạng cố định (khó tan). Mycorrhizae có khả năng cung cấp cho cây P, S, K, Ca, N. Ngoài ra một số vi khuẩn Mycobacterium, Pseudomonas, Bacillus, có khả năng chuyển dạng phospho khó tiêu [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] thành dạng phospho dễ tiêu. Khi trồng cây với các vi khuẩn này sẽ làm tăng sự hấp thu phospho từ 30-50%. 4.4.2. Kiểm soát sinh học sâu bệnh Kiểm soát sinh học là sử dụng các vi sinh vật vô hại với cây trồng nhưng có khả năng ức chế cạnh tranh, hoặc tạo ra các loại độc tố như kháng sinh, tinh thể protein độc tố để tiêu diệt nấm, vi khuẩn gây bệnh và côn trùng gây hại. Ngoài ra còn có việc sử dụng các chế phẩm sinh học, cảm ứng và tăng cường cơ chế tự bảo vệ của thực vật. Các tiến bộ trong lĩnh vực này đã hạn chế việc sử dụng các loại thuốc hoá bảo vệ thực vật, vừa giảm chi phí, tạo cân bằng sinh thái và làm sạch môi trường vì hầu hết các loại thuốc hoá bảo vệ thực vật đều là các chất độc với người và là nguyên nhân gây ung thư. 30 + Sử dụng các loài Trichoderma spp có thể làm tan vi khuẩn gây bệnh thực vật, ký sinh, cuốn quanh sợi nấm bệnh và làm tan vách tế bào nấm. Trichoderma có thể kháng các loại bệnh rễ, thân cây trồng do nấm Fusarium, Rhizotocnia, Sclerotium và Pythium gây ra. + Sử dụng một số chế phẩm sinh học như chitosan, chitin, các oligoglucosamin phun cho cây. Các chế phẩm này có khả năng cảm ứng tăng cường khả năng tổng hợp enzyme chitinase, β-glucanase, phytoalexins của cây. Các enzyme này có khả năng làm tan vách tế bào nấm và vi khuẩn và nấm khi xâm nhiễm vào thực vật. Gần đây bằng kỹ thuật di truyền người ta chuyển gen ChiA mã hoá cho tổng hợp enzyme chitinase cho E.coli để ức chế bệnh Sclerotium rolfsii và Rhizotocnia meliloti. + Sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringensis sản xuất thuốc trừ sâu sinh học, đặc hiệu với các loại sâu ăn lá như sâu tơ. Sử dụng một số nấm ký sinh, virus gây bệnh trên côn trùng cũng rất hiệu qua, có khoảng trên 100 loài vi khuẩn, nấm, virus có khả năng gây nhiễm với côn trùng sâu hại. Tuy nhiên chỉ có khoảng 10 loài là đã được sử dụng thương mại hoá để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học như bảng 4. Vi sinh vật Côn trùng bị hại Cây trồng, môi trường sử dụng Vi khuẩn Bacillus thuringensis Rừng, đồng ruộng Bacillus sphaericus Ngoài ra người ta còn sử dụng côn trùng bị xử lý bất dục đực (bằng phóng xạ, đột biến) để kiểm soát sâu hại. 4.5. Công nghệ sinh học trong chăn nuôi 4.5.1. Kỹ thuật cấy chuyển phôi Một thành công là kỹ thuật chuyển phôi ở bò, trứng được thụ tinh trong ống nghiệm và được nuôi cấy tạo thành phôi. Phôi được đông lạnh và bảo quản lâu dài trong nitrogen lỏng (-196 0 C). Phôi sau đó sẽ được chuyển vào tử cung của bò cái để mang thai hộ và sinh đẻ bình thường khi cần thiết. - Kỹ thuật cấy phôi có ưu điểm trong nhập nội giống, vận chuyển đơn giản, kinh tế và khi phôi được cấy vào tử cung của bò cái địa phương thì con giống dễ dàng thích nghi với điều kiện của nước bản địa. - Kỹ thuật cấy chuyển phôi được ứng dụng để cải thiện và phát triển giống bò tốt có khả năng kháng bệnh. - Kỹ thuật cấy chuyển phôi cho phép tạo ra gia súc sinh hai, sinh ba hoặc nhiều hơn theo ý muốn bằng cách cấy nhiều phôi hoặc chia phôi thành nhiều phần, mỗi phần sẽ sinh trưởng thành một con có đặc điểm di truyền giống hệt nhau. - Kỹ thuật cấy chuyển phôi khi kết hợp với kỹ thuật chọn lọc tinh trùng, thụ tinh nhân tạo hoặc xác định nhanh giới tính của phôi có thể chủ động lựa chọn giới tính của con giống tuỳ theo mục đích chăn nuôi. Ví dụ: nếu nuôi bò lấy thịt thì cần bò giống đực, ngược lại nuôi bò lấy sữa thì chọn giống cái. 31 [...]... thuật di truyền đã sản xuất hormon tăng trưởng ở bò và sử dụng rộng rãi để tăng sản lượng bò thịt, giảm chi phí thức ăn, kích thích tăng trưởng gà, lợn cũng được sản xuất hàng loạt bởi các công ty công nghệ sinh học Genetech, Biogene (Mỹ) bằng kỹ thuật chuyển gen vào E coli Kích thích tăng trưởng ở lơn làm giảm tỷ lệ mở đi 70%, giảm chi phí thức ăn 30% 4.5.3 Động vật chuyển gen (transgenic animal)... (microinjection), hiệu quả của kỹ thuật này là từ 1-4 % Phương pháp này được thực hiện cho ngựa, cừu, lợn, và dê (1991, 19 92, 1993, 1994) Các động vật chuyển gen chủ yếu để sản xuất những protein đặc biệt quí hiếm của người trong sản phẩm sữa vật nuôi Bảng 4.1: Một số sản phẩm protein trong sữa của động vật chuyển gen ( First, 1998) Tên công ty Chương trình nghiên cứu sản xuất American Red Cross Protein... vaccin thế hệ mới rất an toàn, hiệu quả cao Ví dụ : virus gây bệnh lở mồm long móng là RNA virus, vỏ protein có 4 phân đoạn là VP1, VP2, VP3 và VP4 Người ta phát hiện được VP1 là protein kích thích tạo kháng thể, do đó gen mã hoá cho protein này đưa vào E.coli bằng plasmid pBR 322 và sản xuất hàng loạt vaccin Vaccin tái tổ hợp rất ổn định, thậm chí ở 1000C vẫn còn hiệu lực Ngoài vaccin phòng bệnh lở mồm long.. .- Ngoài bò, kỹ thuật cấy chuyển phôi cho trâu, dê cũng khá thịnh hành ở ấn độ Trung quốc, Ai cập đang sử dụng kỹ thuật này để cải tạo đàn bò Việt nam kỹ thuật này cũng đã được nghiên cứu và áp dụng hơn 10 năm qua 4.5 .2 Sản xuất những chế phẩm tăng trưởng và phòng chữa bệnh gia súc Trong chăn nuôi bệnh dịch luôn... trưởng và phòng chữa bệnh gia súc Trong chăn nuôi bệnh dịch luôn là mối lo ngại của các nhà chăn nuôi Để hạn chế bệnh dịch biện pháp hiệu quả là sử dụng vaccin Theo phương pháp truyền thống, vaccin là vi sinh vật gây bệnh bị bất hoạt bằng hoá chất, nhiệt, … nhưng chất lượng không ổn định và do virus đa chủng loại nên nhiều khi mỗi địa phương lại phải có một vaccin riêng như bệnh lở mồm long móng ở động... Genesys Sản xuất kháng thể đơn dòng trong chuột DNX Hemoglobin người trong máu lợn GenPharm International Protein đặc biệt của sữa người lactoferrin Genzyme Albumin huyết thanh người Kháng thể đơn dòng 32 . trường 24 A EDTA 0,80 28 Fe 2 (SO 4 ) 3 0,38 B NH 4 NO 3 82, 5 20 KNO 3 95,0 C H 3 BO 3 1 ,24 5 KH 2 PO 4 34,0 KI 0,166 Na 2 MoO 4. 2H 2 O 0,050 CoCl 2. 2H 2. 0 ,20 – 0 ,25 mg/l - α -NAA (Naphtylacetic acid): 0,1 – 5 mg/l - IBA (indolbutylic acid): 1-5 mg/l - β -IAA (Indolacetic acid): 5 – 20 mg/l - Kinetin (6-Fucfuryl