e) Sử dụng hệ thống vectơ chọn lọc tích cực
1.3.1.1 Thử nghiệm các cây trồng biến đổi di truyền
Năm 1984, cây trồng đầu tiên trên thế giới đã đợc chuyển gen cry. Đến nay, vấn đề cải biến giống cây trồng đã phát triển vợt bậc nhờ sử dụng kỹ thuật hiện đại này. Danh sách các cây trồng đợc biến đổi di truyền ngày một nhiều. Theo thông báo tóm tắt của Tổ chức Dịch vụ Quốc tế về Thu thập các ứng dụng Công nghệ Sinh học Nông nghiệp (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications - ISAAA), trong giai đoạn từ 1986-1997 trên toàn cầu có tới 25000 các thử nghiệm đồng ruộng đối với các cây trồng biến đổi di truyền. Trong đó, 72% các cuộc thử nghiệm đợc tiến hành ở Mỹ, tiếp đến là Canada, châu Âu, châu Mỹ La tinh và châu á. Các thử nghiệm này tập trung vào 10 loại tính trạng trên đối tợng là 60 loài cây trồng nông nghiệp []. Trong hàng loạt các tính trạng quan trọng đợc cải biến của cây trồng, tính trạng kháng côn trùng đợc đặc biệt quan tâm (hình 1.5) [].
Hình 1.5.Các nhóm tính trạng chính đợc thử nghiệm chuyển gen trên toàn cầu giai đoạn 1986-1995
Những nguồn gen kháng côn trùng có ích đợc nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu khai thác và chuyển vào thực vật. Trong đó, gen cry tự nhiên cũng nh cải biến đợc chuyển và biểu hiện trong hàng loạt cây trồng: thuốc lá, cà chua (1987); ngô (1989); lúa (1990); khoai tây (1992); ngô và cải bông (1993); cải dầu và đậu tơng (1994); thông và cây dơng (1995); mía và táo (1996); lạc, đậu và cỏ linh lăng (1997) [], [], []. Ngô, bông mang gen cry là những cây chuyển gen đầu tiên đợc trồng đại trà và thơng mại hoá ở Mỹ []. Bảng 1.2 cho thấy các cây trồng chuyển gen cry có hoạt tính diệt côn trùng.
Bảng 1.2. Chuyển gen cry vào cây trồng [], [], []
Cây trồng Gen Loại Côn trùng đíchLoài Bộ
Thuốc lá
cryIA(a), cryIA(b) WT Manduca sexta L
cryIA(b), cryIA(c) PM M. sexta L
cryIA(c) WT Heliothis virescens, H. zea, S. exigua
L
cryIC S Spodoptera littoralis L
Cà chua cryIA(b) WT H. virescens L
Bông cryIA(b), cryIA(c) S H. zea, H. virescens L Khoai tây cryIA(b) WT Phthoimaea operculella L
cryIIIA S Leptinotarsa decemlineata C
Cải cryIA(c) S Plutella xylostella, H. zea
Trichoplusiani, S. exigua L
Đậu tơng cryIA(c) S H. zea, H. vires
Psedoplusia includens
L
Ngô cryIA(b) S Ostrinia nubilabis, H. zea L
Lúa cryIA(b), cryIA(c ) S Chilo suppreessali Scirpophaga incertulas, Snaphalocrosis medinalis
L
* L: Lepidoptera - Bộ Cánh vảy ; C: Coleoptera- Bộ Cánh cứng; WT: Gen tự nhiên (Native gene); PM: Gen biến đổi một phần (Partly modified); S: Gen tổng hợp nhân tạo (Synthesized gene).
Ngoài gen cry, các gen mã hoá protein kháng sâu khác đã và đang đợc chuyển vào nhiều loài cây trồng. Lectin liên kết glucoza/ mannoza tách từ cây đậu Hà Lan với u điểm không gây độc đối với động vật, mặc dù có hoạt tính diệt côn trùng tơng đối thấp nhng vẫn đợc chuyển vào thuốc lá tạo khả năng kháng sâu róm
đục chồi. Ngoài ra, gen mã hoá cholesterol oxidaza tự nhiên giàu Guanin/ Xytonin đã đợc chuyển vào thuốc lá []. Gen mã hoá chitinaza của M. sexta cũng đợc chuyển vào thuốc lá giúp cây kháng lại côn trùng thuộc Bộ Cánh vảy []. Tuy nhiên trong hàng loạt các thử nghiệm đồng ruộng nhằm biểu hiện gen cry nói riêng và các gen kháng côn trùng nói chung đã tiến hành, một số thử nghiệm không thu đợc kết quả mong muốn. ở úc, cây bông đợc chuyển gen cry không có khả năng tiêu diệt Bớm đêm (Helicoverpa armigera). Năm 1996, 2 triệu mẫu Anh (chiếm 13% tổng diện tích đất trồng bông ở Mỹ) đợc gieo hạt bông mang gen cry do công ty Monsanto cung cấp. Kết quả, số bông trồng trên diện tích khoảng 20.000 mẫu Anh ở bang Texas không có khả năng diệt sâu xanh []... Thử nghiệm đồng ruộng các cây trồng biến đổi di truyền đòi hỏi những quá trình đánh giá rủi ro và kiểm nghiệm kỹ lỡng.