NGÔ CHUYỂN GEN BT

Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật di truyền để biến đổi cây trồng bằng cách đưa trực tiếp những gene có giá trị vào bộ gene của cây nhận và nhanh chóng tạo ra cây trồng biến đổi gene (GMO) mang những đặc tính mong muốn. Hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu tạo sinh vật GMO đang được tiếp cận, đầu tư và triển khai nghiên cứu. Nhiều gene quý có giá trị ứng dụng như năng suất, chất lượng, chống chịu được phân lập và nghiên cứu nhằm chuyển vào cây trồng. Một trong số các giống cây trồng mang gene phổ biến hiện nay là giống mang gene Bt có khả năng kháng sâu bệnh làm tăng năng suất, giảm mức độ gây hại của côn trùng. Cụ thể trong bài tiểu luận, nhóm thực hiện xin được giới thiệu về công nghệ Bt, ưu và nhược điểm khi sử dụng giống biến đổi gene.

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG TRANSGENEIC BT PLANT Môn: Công nghệ sinh học thực vật GVBM: GV Trần Thị Dung Nhóm 10: Mai Tấn 61800493 Thành Phạm Thị 61800968 Tuyết Lê Minh 61800102 Đạt Minh Thông THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 LỜI MỞ ĐẦU Bạn nhìn thấy bị lồi sâu bệnh thực vật tàn phá chứng kiến mùa màng bị trắng côn trùng công chưa? Sâu bệnh thực vật gây nhiều vấn đề cho nông dân cho người làm vườn Vì vậy, người nơng dân cịn cách liên tục phun thuốc trừ sâu lên trồng Tuy nhiên, thật khơng may số loại thuốc trừ sâu gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiếp xúc với chúng Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật di truyền để biến đổi trồng cách đưa trực tiếp gene có giá trị vào gene nhận nhanh chóng tạo trồng biến đổi gene (GMO) mang đặc tính mong muốn Hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu tạo sinh vật GMO tiếp cận, đầu tư triển khai nghiên cứu Nhiều gene quý có giá trị ứng dụng suất, chất lượng, chống chịu phân lập nghiên cứu nhằm chuyển vào trồng Một số giống trồng mang gene phổ biến giống mang gene 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, ưu nhược điểm sử dụng giống biến đổi gene MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BT KHÁNG CÔN TRÙNG 1.1 Vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis) 1.2 Cơ chế tác động 1.3 Công nghệ Bt 1.3.1 Công nghệ Bt Bt truyền thống 1.3.2 Công nghệ Bt Bt đại GIỚI THIỆU VỀ NGÔ BT 2.1 Hiện trạng 2.2 Giống ngô Bt .6 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GENE BT 3.1 Phương pháp chuyển gene trực tiếp súng bắn gene (Biolistic) 3.2 Phương pháp chuyển gene gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens .9 3.2.1 Vi khuẩn Agrobacterium(Gram âm) 3.2.2 Plasmid 10 3.2.3 Vùng T-DNA 10 3.2.4 Chuyển DNA ngoại lai vào tế bào mô thực vật nhờ Agrobacterium tumefaciens .12 3.3 Ưu điểm nhược điểm chuyển gene Agrobacterium so với súng bắn gene 14 KHÍA CẠNH AN TỒN CỦA CƠNG NGHỆ BT 15 4.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe người 15 4.2 Ảnh hưởng đến môi trường .16 4.2.1 Nước ngầm hệ sinh thái đất 16 4.2.2 Động vật côn trùng 16 NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CÂY TRỒNG BT 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO .18 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Vi khuẩn Bacillus thuringiensis .4 Hình 2.1 Giống ngơ NK66Bt/GT Hình 2.2 Giống ngơ Bt & giống ngơ thường Hình 3.1 Súng bắn gene Hình 3.2 Phương pháp chuyển gene trực tiếp súng bắn gene 10 Hình 3.3 Vi khuẩn A tumefaciens 11 Hình 3.4 Phương pháp chuyển gene thông qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens .15 DANH MỤC BẢNG Bảng Chức gene vir .11 Bảng Ưu điểm nhược điểm 15 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BT KHÁNG CÔN TRÙNG 1.1 Vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis)       Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Bacillales Họ: Bacillaceae Chi: Bacillus Lồi: Bacillus thuringiensis Hình 1.1 Vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bt, viết tắt Bacillus thuringiensis, lồi 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 tê liệt ấu trùng số lồi trùng gây hại, có sâu đục bơng, lồi sâu đục thân ngơ Độc tố Bt sinh từ nhiều chủng Bt khác chuyên biệt cho bọ cánh vày, côn trùng hai cánh bọ cánh cứng Vì có q trình hình thành protein nên Bt sử dụng loại thuốc trừ sâu sinh học nhiều thập kỷ 1.2 Cơ chế tác động Biểu độc tố Bt để tạo tính kháng trùng nhóm nhai-nghiền (chewing insects) Bt tổng hợp protein δendotoxin tinh thể mã hóa gen Cry Khi côn trùng ăn vào bụng, prototoxins bị đứt gãy dày kiềm côn trùng để tạo thành độc tố hoạt động Các liên kết tạo receptor đặc trưng tế bào biểu mô ruột làm thành lỗ chân lông cuối gây chết côn trùng Một số ưu điểm độc tố Bt sau: -Bước 1: Xâm nhập vào ấu trùng côn trùng qua đường tiêu hóa -Bước 2: Protein Bt hoạt hóa tác động môi trường kiềm ruột côn trùng -Bước 3: Chọc thủng ruột gây tổn thương làm chúng ngừng ăn Sau vài ngày chúng chết  Tính đặc hiệu, protein Cry hoạt động chống lại một vài loài côn trùng  Sự đa dạng, nhiều protein Cry khác nhận biết  Các ảnh hưởng không bất lợi bị giảm xác nhận trùng khơng phải đích địch thủ tự nhiên trùng  Độc tính với động vật có vú thấp  Có thể thối biến dễ dàng Với khả sản sinh protein độc tố có khả diệt 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 1.3 Công nghệ Bt 1.3.1 Công nghệ Bt truyền thống Bt ni cấy dễ dàng nhờ trình lên men Vì vậy, Bt sử dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ 40 năm nhiều nơi giới Đặc biệt, Bt đem lại lợi ích to lớn cho nơng 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 trùng Bt khó tiếp xúc với trùng đích ẩn sâu lá, đất Những bất lợi hồn tồn loại trừ nhờ cơng nghệ sinh học đại 1.3.2 Công nghệ Bt đại Các nhà khoa học tiến hành chuyển gene Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào thực vật Cây trồng chuyển gene Bt có khả tự kháng lại sâu hại đích Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trơi 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 GIỚI THIỆU VỀ NGÔ BT 2.1 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 dài ngơ ý mà năm gần phát triển Cuộc cách mạng giống ngô lai góp phần tăng nhanh diện tích, suất sản lượng ngơ tồn quốc, đưa nước ta đứng vào hàng ngũ nước trồng ngô lai tiên tiến vùng châu Á Năm 2010 Việt Nam cho phép thử nghiệm giống ngô chuyển gene NK66Bt – kháng sâu đục thân; NK66GT - kháng thuốc trừ cỏ; NK66Bt/GT – kháng hai Năm 2015 giống ngô chuyển gene cấp phép thương mại hóa 2.2 Giống ngơ Bt Hình 2.2 Giống ngơ NK66Bt/GT Ngơ Bt giống ngơ tiến hành chuyển gene Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào ngô Cây ngô chuyển gene Bt có khả tự kháng lại sâu hại đích Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trôi hay bị phân hủy ánh nắng mặt trời Vì vậy, điều kiện sinh thái, khí hậu trồng bảo vệ khỏi công sâu đục thân, hay đục Hình 2.3 Giống ngơ Bt & giống ngơ thường CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GENE BT 3.1 Phương pháp chuyển gene trực tiếp súng bắn gene (Biolistic) Phương pháp bắn gene gọi với thuật ngữ: gene gun method, particle acceleration method, microprojecticle bombardment, biến nạp gen súng bắn gen Nếu phương pháp Agrobacterium khơng thể thực lồi trồng đó, người ta dùng phương pháp bắn gene Biến đổi gen mầm quan trọng tạo thành phần yếu cung ứng lương thực giới, chúng kén chọn chủng Agrobacterium Sử dụng phương pháp bắn gene đơn giản, hiệu nhanh chóng để chuyển DNA vào tế bào thực vật mầm Các mô biến nạp phương pháp bao gồm mô phân sinh ngọn, mô tế bào, mô sẹo phôi, bao mầm, phôi trưởng thành không trưởng thành, phiến lá, phấn hoa, vi bào tử, cánh hoa, rễ phần thân Phương pháp bắn gen sớm sử dụng nhiều sau đời để chuyển gen vào ngũ cốc bao gồm lúa Phương pháp dựa bắn vị hạt (tungsten vàng) bọc DNA vào mô nhờ lực nén đầy không khí, khí helium dịng điện Phương pháp áp dụng loại mơ có khả tái sinh cây, không cần sử dụng tế bào trần loại mô qua giai đoạn tạo mơ sẹo lâu dài giảm thiểu biến dị Phương pháp bắn gen có hạn chế phải thiết lập phôi sinh, khả tái sinh điều kiện cấy tiệt trùng thời gian kéo dài in vitro Một số phôi sinh dùng cho chuyển gen như: phôi sinh thực từ hạt chín, hoa thành phần mơ sinh vật Hình 3.4 Súng bắn gene Sử dụng súng bắn gen vào phối hợp tử ngô:  Bước 1: Chuẩn bị mô thực vật: phối hợp tử chưa trưởng thành nên thu hoạch chiều dài 1- mm (8 - 14 ngày sau thụ tinh) Mơ chọn mơ có khả sống cao phôi, mô sẹo lục lạp, vật liệu có chức tương tự Phơi hợp tử bắp chưa trưởng thành (8-14 ngày sau thụ tinh)  Bước 2: Chuẩn bị phần từ vàng cực mịn plasmid DNA chuẩn bị cho việc bắn gen: –Vô trùng không làm đông tụ phần tử vàng cực mịn (microcarrier) –Plasmid áo phần tử nhỏ vàng (1 0,6 km) Piasmids: pBAR pBAR/GUS - Plasmid(s) với gen mục tiêu  Bước 3: Bắn gen với phần tử nhỏ Hạt có kích thước nhỏ bắn vào mô mục tiêu với khoảng cách 13 - 14 cm Nếu khoảng cách ngắn làm giảm sống sót tế bào 10  Bước 4: Chọn lọc dịng mơ sẹo chuyển gen Chọn lọc Bialaphos: Phôi chuyển đến bề mặt môi trường môi trường bialaphos sau - ngày sau bắn gen ( cho phép tế bào phục hồi lại) Mô sẹo phôi chuyển đến môi trường tái sinh với bialaphos khoảng 14 – 21 ngày Sự chọn lọc dễ quan sát với mô sẹo dễ vỡ  Bước 5: Thanh lọc kháng sinh bialaphos Cây tái sinh từ việc nhân mô sẹo chọn lọc môi trường với bialaphos Chuyển vào nhà kính Phun vào phần đầu 1% dung dịch thuốc trừ sâu gây cháy Sự ghi nhận trồng kháng phá hại từ thuốc trừ sâu tuần sau xử lý Hình 3.5 Phương pháp chuyển gene trực tiếp súng bắn gene 3.2 Phương pháp chuyển gene gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens 3.2.1 Vi khuẩn Agrobacterium(Gram âm) Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium rhizogenes hai loài vi khuẩn gây bệnh cho thực vật sử dụng vector tự nhiên để mang gene ngoại lai vào mô tế bào thực vật A 11 tumefaciens có chứa plasmid lớn kích thước khoảng 200 kb gọi Ti-plasmid (tumor inducing plasmid) tác nhân truyền bệnh cho Khi bị nhiễm A tumefaciens qua vết thương, biểu bệnh rõ khối u hình thành chỗ lây nhiễm Sự hình thành khối u sau tiếp tục mà khơng cần thiết phải có diện vi khuẩn Khả có A tumefaciens chuyển đoạn DNA Ti-plasmid (T-DNA) xâm nhập vào hệ gene bị bệnh Hình 3.6 Vi khuẩn A tumefaciens 3.2.2 Plasmid Các plasmid Agrobacterium sử dụng vào công nghệ gene thực vật hai dạng vector cis trans Đây hai dạng vector thuận lợi để tái tổ hợp gene ngoại lai chuyển vào tế bào thực vật Dạng cis sử dụng Ti-plasmid tế bào vật chủ Agrobacterium tumefaciens mà khơng có tham gia plasmid vi khuẩn khác Vùng T-DNA Ti-plasmid thiết kế lại để gắn gene ngoại lai mong muốn, phần lại Ti-plasmid giữ nguyên Agrobacterium tumefaciens dùng làm tế bào vật chủ để nhân lên nhiều Ti-plasmid chuyển gene Dạng trans hay binary dạng sử dụng hai hay nhiều loại plasmid vi khuẩn lúc, ví dụ: vi khuẩn E.coli Agrobacterium, plasmid trường hợp thích ứng với E.coli Agrobacterium Trước tiên, plasmid E.coli chứa đoạn T-DNA giới hạn bờ phải (right border-RB) bờ trái (left 12 border-LB) mang gene ngoại lai thiết kế nhân lên vi khuẩn E.coli Tiếp đến plasmid mang gene ngoại lai chuyển nạp vào vi khuẩn Agrobacterium nhờ helper plasmid (quá trình triparental matting) Vi khuẩn Agrobacterium mang sẵn loại plasmid khác chứa vùng vir (virulence region) có chức quan trọng trình chuyển gene ngoại lai Sự tồn song song hai plasmid tương tác lẫn việc chuyển gene vào tế bào thực vật Như vậy, gene ngoại lai vùng DNA giúp q trình chuyển gen (vùng vir) khơng nằm plasmid nên hệ chuyển gen gọi hệ trans 3.2.3 Vùng T-DNA Vùng T-DNA nghiên cứu kỹ Đó đoạn DNA có kích thước 25 kb chứa gene mã hóa cho sinh tổng hợp auxin, cytokinin, opine gene gây khối u (oncogenes) Trong Ti-plasmid, vị trí T-DNA giới hạn RB LB Ngoài T-DNA, Tiplasmid cịn có vùng DNA mã hóa cho việc tái sinh plasmid (replication), cho khả lây nhiễm tiếp hợp (vùng vir), cho việc tiêu hóa opine (opine catabolism) Trong vùng DNA Ti-plasmid, T-DNA, nghiên cứu nhiều vùng DNA phụ trách khả lây nhiễm gọi vùng vir Sản phẩm hoạt động gene nằm vùng vir tác động kích thích hợp chất phenol tiết từ vết thương loạt protein đặc hiệu virE2, virB, virD, virD2, virC1 Các protein nhận biết vết thương chủ thích hợp (hầu hết hai mầm), kích thích sản sinh đoạn T-DNA, bao bọc che chở đoạn DNA giúp chúng tiếp cận với hệ gen chủ cách an toàn 13 Bảng Chức gene vir Vir gene virA virG virE Chức Mã hóa protein thể nhận màng tế bào vi khuẩn khác, biểu cấu trúc, thuộc mono-cistron Một protein điều hịa phụ thuộc thơng tin mơi trường (khi yếu tố kích thích thực vật diện) với loci vir khác, đòi hỏi virA ảnh hưởng mạnh mẽ đến mono-cistron virB, C, D, E Một protein bám vào DNA dây đơn để bao bọc T-strand chuyển gene vào tế bào thực vật poly-cistron Endonuclease cắt vị trí chuyên biệt, cắt đoạn lặp lại border 25bp virC virD T-DNA, tạo T-strand chuyển vào tế bào thực vật poly- virB cistron Có thể đóng vai trò trực tiếp việc chuyển T-DNA bề mặt tế bào vi khuẩn Khi nhiễm A.tumefaciens, T-DNA nạp vào hệ gene chủ bắt đầu hoạt động sản sinh auxin, cytokinin opine, toàn sinh trưởng bị rối loạn, tế bào phân chia vô tổ chức tạo khối u Opine vi khuẩn sử dụng loại “thức ăn” Nhờ gene chuyển hóa opine Ti-plasmid Cơ chế lây nhiễm A.rhizogenes hai mầm tương tự, vùng T-DNA A rhizogenes có gene sản sinh auxin, thay đổi hình thái thực vật chúng tạo nhiều rễ tơ (hairy roots) bị nhiễm bệnh Trên thực tế bệnh cây, Agrobacterium gây hại hai mầm, người ta cho chúng đưa T-DNA vào hệ gen hai mầm Gần đây, nhiều tác giả chứng minh nhiễm vi khuẩn, mầm sản xuất opine khai thác khả biến nạp gene Agrobacterium vào mầm 14 3.2.4 Chuyển DNA ngoại lai vào tế bào mô thực vật nhờ Agrobacterium tumefaciens Cơ chế gây bệnh Agrobacterium sau xâm nhiễm vào tế bào, chúng gắn đoạn T-DNA vào máy di truyền tế bào thực vật, dẫn đến rối loạn chất sinh trưởng nội sinh, tạo khối u (trường hợp A.tumefaciens) rễ tơ (trường hợp A.rhizogenes) Khả chuyển gen khai thác để chuyển gene ngoại lai vào máy di truyền tế bào thực vật theo ý muốn Để gắn T-DNA vào tế bào thực vật, vi khuẩn A.tumefaciens phải tiếp xúc với thành tế bào thực vật bị tổn thương Quá trình thực nhờ gene chvA chvB Gene chvB mã hoá protein liên quan đến hình thành β-1,2 glucan mạch vịng, gene chvA xác định protein vận chuyển, định vị màng tế bào vi khuẩn Protein vận chuyển giúp vận chuyển β-1,2 glucan vào khoảng thành tế bào màng sinh chất β-1,2 glucan giữ vai trò quan trọng để vi khuẩn Agrobacterium tiếp xúc với thành tế bào thực vật Nếu khơng có tiếp xúc này, khơng có dẫn truyền T-DNA Các sản phẩm protein vùng vir có tác dụng cho việc dẫn truyền T-DNA từ vi khuẩn vào tế bào thực vật Các loại protein cần thiết cho trình cắt T-DNA khỏi Ti-plasmid, cảm ứng thay đổi màng tế bào thực vật mà chúng tiếp xúc, tham gia di chuyển phần TDNA qua màng vi khuẩn tới tế bào chất tế bào thực vật, vận chuyển tới nhân cuối xâm nhập vào genome chủ Thực chất riêng T-DNA Ti-plasmid chuyển vào genome tế bào thực vật, mà không cịn phần khác Q trình dẫn truyền sản phẩm gene vir (vùng vir) gene chv định mà không liên quan đến gen khác T-DNA Tuy nhiên, 15 chuỗi DNA 25 bp (RB LB T-DNA) có vai trị vị trí cảm ứng cho sản phẩm tổ hợp gen vùng vir, đặc biệt protein từ gene virE mang chúng dẫn truyền vào tế bào thực vật Chúng hoạt động tín hiệu nhận biết khởi động trình dẫn truyền Trước hết gen virA tổ hợp gene vùng vir phosphoryl hoá nhờ tác động hợp chất phenol acetosyringone giải phóng từ tế bào thực vật tổn thương Sản phẩm trình lại tiếp tục phosphoryl hóa gene virG Sản phẩm gene virG liên tiếp làm hoạt hóa tồn gen vir cịn lại, mà hai gene cuối hoạt hóa gene virB virE Trước đó, gene virD hoạt hố, sản phẩm cảm ứng nhận biết RB LB T-DNA làm đứt phần T-DNA khỏi DNA Ti-plasmid thành sợi đơn Đồng thời q trình phosphoryl hóa làm thay đổi thẩm xuất màng tế bào thực vật, màng tế bào bị mềm bị thủng Các sợi đơn T-DNA gắn vào protein gene virE tổng hợp dịch chuyển phía màng tế bào vi khuẩn Ngay sau đó, sợi T-DNA trượt từ vi khuẩn vào tế bào thực vật Cầu nối tiếp hợp (conjugation) hai tế bào cảm ứng sản phẩm gene virB mà thành Khi T-DNA chuyển giao vào tế bào thực vật, chúng nhanh chóng xâm nhập vào genome tế bào thực vật (integration) ổn định di truyền gen bình thường khác Tóm tắt trình chuyển gen A tumefaciens  Bước 1: Tiến trình bắt đầu thực vật bị tổn thương, tổn thương thông thường xảy phần thân cây, ngun nhân thực vật phóng thích hợp chất thu hút Agrobacterium đến tế bào bị phá hủy Hợp chất phenol (acesyringone) chất kích thích có hiệu tìm thấy dịch tổn thương, đường pH thấp kích hoạt phản ứng nhiều  Bước 2: Agrobacteria gắn vào tế bào thực vật vị trí bị tổn thương  Bước 3: Dấu hiệu phenol thực vật bám vào virA màng Agrobacterium 16  Bước 4: virA kích hoạt virG  Bước 5: virG bị kích hoạt kích thích gene vir khác virD virE  Bước 6: virD cắt vị trí đặc biệt Ti-plasmid, border bên trái Border bên trái chuỗi trình tự tương tự, border bên phải, phân định ranh giới T-DNA, DNA chuyển từ vi khuẩn vào tế bào thực vật Khu vực T-DNA có ích kỹ thuật di truyền thực vật  Bước 7: Sản phẩm virE bám vào dây đơn T-DNA vi DNA tháo từ vị trí cắt virD Sự bám tháo ngừng border bên phải  Bước 8: Phức hợp T: ssT-DNA với phân tử protein virD2 hóa trị bám vào đầu 5’, bao bọc dọc theo chiều dài protein bám vào ssDNA, virE2 virE2 bảo vệ DNA đến tế bào thực vật dấu hiệu định vị nhân tìm thấy bên protein, T-DNA chuyển đến tế bào thực vật, hợp vào DNA nhân  Bước 9: T-DNA mã hóa cho protein tạo hormone opine Hormone kích thích tăng trưởng mô thực vật bị biến đổi Opine nguồn cacbon nitrogen, ni vi khuẩn Hình 3.7 Phương pháp chuyển gene thông qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens 17 3.3 Ưu điểm nhược điểm chuyển gene Agrobacterium so với súng bắn gene Bảng Ưu điểm nhược điểm Ưu điểm – Sự chèn DNA xác (DNA Nhược điểm hai chuỗi trình tự border xác đinh chuyển vào hồn tồn) – Kích cỡ DNA chuyển bị hạn chế – Kết thường vài – Cây chủ Agrobacterium bị hạn chế gene mục tiêu hợp vào nhiễm tính tương thích sắc thể thực vật, điều hồn tồn trái – Khơng thể xác định đâu gene chuyển ngược với phương pháp sử dụng súng bắn hợp vào nhiễm sắc thể, gene Điều dẫn đến vấn đề với hợp vào nhiễm sắc thể thực vật biểu đồng ức chế không bền vững ngẫu nhiên nhiều gene chuyển genome – Phương pháp đơn giản, không đắt tiền hiệu cao hầu hết trường hợp so với súng bắn gene KHÍA CẠNH AN TOÀN CỦA CÔNG NGHỆ BT 4.1 Ảnh hưởng đến sức khỏe người Protein Bt có an tồn sinh vật khác hay khơng? Tính đặc hiệu độc tố Bt côn trùng đích tính trạng khiến Bt trở thành thuốc trừ sâu sinh học lý tưởng Trên thực tế, chủng Bt khác sản sinh protein độc số lồi trùng định Độc tố protein Bt tương tác trực tiếp với thụ thể Có nghĩa trùng bị ảnh hưởng protein Bt, ruột chúng phải có vị trí thụ thể đặc trưng để protein kết bám May mắn người đại đa số trùng có ích khơng có thụ thể Trước đưa thị trường, trồng Bt phải trải 18 qua nhiều thử nghiệm quản lý nghiêm ngặt bao gồm nghiên cứu độc tính khả gây dị ứng Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ (US Environmental Prôtectin Agency US-EPA) triển khai đánh giá độc tố chí protein Bt thử liều lượng cao Theo Extension Toxicology Network (Extoxnet), dự án thông tin thuốc trừ sâu số trường đại học Hoa kỳ cho thấy “Kết thử nghiệm 18 người ngày ăn gram Bt thương mại vòng ngày, ngày khác nhau… không gây chứng bệnh Những người ăn gram Bt/ngày ngày liên tục hn tồn khơng bị ngộ độc hay nhiễm bệnh” Hơn nữa, mức phân tử protein nhanh chóng bị phân hủy dịch vị dày (trong điều kiện phịng thí nghiệm) (Extoxnet, 1996) 4.2 Ảnh hưởng đến môi trường 4.2.1 Nước ngầm hệ sinh thái đất Protein Bt tồn tương đối bền đất phân loại vào dạng bất động khơng có khả di chuyển thấm qua nước ngầm Protein không bền vững điều kiện đất axit, bị phân hủy nhanh chóng phơi ánh sáng mặt trời, tác động tia UV Các chuyên gia tiến hành nghiên cứu độc lập nhằm điều tra ảnh hưởng trồng Bt sinh vật đất lồi trùng khác xem có ích nơng nghiệp Kết cho thấy, chúng không gây ảnh hưởng bất lợi sinh vật đất đích cơng chúng, chí cá sinh vật xử lý Bt với liều lượng cao nhiều so với thực tế xảy điều kiện trồng trọt tự cho thấy khơng có thay đổi quần thể vi sinh vật đất cánh đồng có nguyên liệu thực vật Bt cánh đồng có nguyên liệu thực vật truyền thống (Donegan cộng sự, 1995), không quan sát thấy khác biệt cánh đồng trồng Bt không chuyển gen Bt (Donegan cộng sự, 1996 ) 4.2.2 Động vật trùng Các thử nghiệm tiến hành chó, chuột, chuột lang, thỏ, cá, ếch, kỳ giông chim cho thấy protein Bt không gây ảnh hưởng có hại Cũng cần nhấn mạnh 19 rằng, độc tố hồn tồn khơng gây ảnh hưởng đến lồi trùng có ích động vật ăn thịt ong mật bọ cánh cứng (Extoxnet, 1996) Năm 1999, có báo cáo ảnh hưởng có hại hạt phấn từ ngô Bt đến ấu trùng loài bướm Monarch Báo cáo gây mối quan tâm lo ngại rủi ro mà thực vật Bt gây sinh vật không cần diệt Tuy nhiên, nghiên cứu gần cho thấy ngô Bt gây ảnh hưởng không đáng kể quần thể bướm Monarch cánh đồng Nỗ lực nghiên cứu hợp tác nhà khoa học Hoa Kỳ Canada cung cấp thông tin để xây dựng trình đánh giá rủi ro tiêu chuẩn ảnh hưởng ngô Bt quần thể bướm Monarch Họ đến kết luận rằng, hầu hết giống lai thương mại, protein bt biểu với nồng độ thấp hạt phấn nghiên cứu phịng thí nghiệm cánh đồng cho thấy mật độ hạt phấn không gây ảnh hưởng có hại đồng ruộng NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CÂY TRỒNG BT Tăng cường quản lý sâu bệnh Các trồng Bt kháng côn trùng giúp nơng dân bảo vệ trồng chống lại số lồi trùng gây hại giảm thiểu hồn tồn khơng phun thuốc trừ sâu Sản lượng mùa màng tăng lên cho phép nông dân có nhiều thời gian dành cho cơng 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 Ở Hịa kỳ, nơng dân trồng bơng Bt thu 99 triệu đô la tiền lãi nhờ giảm chi phí mua thuốc trừ sâu và/ tăng sản lượng Tương tự, nông dân trồng Bt Argentina thu lợi nhuận tăng 65,05 đôla/ha 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, 20 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 lồi sâu hại thứ cấp Ngơ chứa độc tố mycotoxin Ngồi khả diệt trùng hiệu quả, trồng bt cịn 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 Kết luận: Cây trồng Bt công cụ diệt sâu bệnh thực vật Vấn đề khai thác khả giảm thiệt hại mùa màng tăng sản lượng lương thực trở nên cấp bách dân số toàn cầu tăng lên nhanh chóng diện tích đất canh tác lại giảm đáng kể Cùng với kỹ thuật canh tác nông nghiệp thích hợp, cơng nghệ kháng trùng Bt đem lại nhiều lợi ích cho lồi người TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.fda.gov/food/agricultural-biotechnology/gmo-crops-animal-food-andbeyond https://123doc.net//document/3625334-cay-ngo-chuyen-gene-bt.htm https://nhasachnongnghiep.blogspot.com/2018/07/2012-gs-nguyen-thi-lang-cong-nghegen.html?fbclid=IwAR3X6ulPSC5GApMBqHRavZIQfFDzwMd1CZVO9SO_Hry4a_0gMpkTQiVolU https://www.nature.com/articles/nprot.2008.154 https://www.intechopen.com/books/protecting-rice-grains-in-the-post-genomic-era/toxicpotential-of-em-bacillus-thuringiensis-em-an-overview https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21375687/ https://www.researchgate.net/publication/309281794_Transgenic_Btplants_and_the_future_of_crop_protection https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.01209/full https://khotrithucso.com/doc/p/ky-thuat-chuyen-gen-thuc-vat-ung-dung-239799 21