Chống chịu thuốc trừ cỏ là tính trạng chiếm ưu thế đối với cây trồng biến đổi gen hiện nay và sẽ còn như vậy trong tương lai. Cây trồng biến đổi gen chống chịu
thuốc trừ cỏ phổ rộng Glyphosate và Glufosinate lần đầu tiên được trồng thương mại vào năm 1996 (James, 2019) và cây trồng biến đổi gen chống chịu thuốc trừ cỏ khác đang được phát triển (Green, 2014), hoặc đã có trên thị trường, với nhiều tính trạng chống chịu thuốc ngày càng tăng và nhiều tính trạng được kết hợp trong một loại cây trồng (USDA, 2015). Tính đến năm 2008, gần 90% loại cây trồng biến đổi gen được trồng trên toàn thế giới là chống chịu Glyphosate (Duke, 2014). Trong khi nhiều loài cây trồng biến đổi gen đã được thử nghiệm trên đồng ruộng, chỉ có bốn loài được trồng rộng rãi từ cuối những năm 1990 là đậu nành, ngô, bông và cải dầu (Brookes và Barfoot, 2015). Năm 2013, trong số 175,2 triệu ha diện tích cây trồng BĐG toàn cầu, khoảng 57% (99,4 triệu ha) được trồng bằng các giống HR và 27% (47 triệu ha) với các cây có đặc tính kép HR/IR (vừa chống chịu thuốc cỏ vừa chống chịu sâu) (James, 2013). Do đó, 84% diện tích là cây trồng BĐG mang gen HR (146,4 triệu ha). Đậu tương HR là cây trồng biến đổi gen và được trồng chủ yếu ở Bắc và Nam Mỹ, chiếm khoảng 80% diện tích đậu tương toàn cầu và 46% tổng diện tích cây trồng BĐG (Brookes và Barfoot, 2015). Đối với ngô BĐG và bông BĐG, các đặc điểm HR thường được kết hợp với IR. Ở Mỹ, các loại cây trồng HR như cỏ linh lăng, củ cải đường, cỏ thảm (bentgrass) và lúa đã được điều chỉnh quy định khi thương mại hóa hoặc đang chờ xử lý để bãi bỏ quy định (USDA, 2015). Theo James (2018) cây trồng BĐG đa tính trạng chiếm 41% diện tích canh tác toàn cầu, xếp thứ 2 sau cây trồng với đơn tính trạng chống chịu thuốc trừ cỏ (47%). Tính trạng biến đổi đơn gen chống chịu thuốc trừ cỏ trên cây đậu nành, cải dầu, ngô, cỏ linh lăng và bông hiện vẫn giữ ngôi vị thống trị với 47% diện tích canh tác toàn cầu (James, 2018).
Ba nước là Mỹ, Brazil và Argentina trồng nhiều cây trồng BĐG nhất, chiếm 77% tổng diện tích cây BĐG toàn cầu tính theo quốc gia và chiếm 94% diện tích cho 3 loại cây trồng chính là đậu nành, ngô và bông. Phân chia theo tính trạng thì 85% là chống chịu thuốc trừ cỏ, bao gồm đơn tính trạng và đa tính trạng kết hợp chống chịu thuốc trừ cỏ và kháng sâu (Bonny, 2016).
Do tác động của cỏ dại chống chịu thuốc trừ cỏ, các nhà khoa học nghiên cứu về cỏ dại và các công ty hạt giống BĐG đã khuyến khích nông dân áp dụng các biện
pháp quản lý cỏ dại tốt hơn. Ngoài ra, giải pháp mà các công ty đưa ra là chuyển hướng sang cây trồng BĐG có tính chống chịu khác với Glyphosate (hoặc một loại thuốc trừ cỏ khác) được kết hợp với nhau với một hoặc hai tính trạng HR như khả năng chịu 2,4- D, Dicamba, Glufosinate,... Mục đích là để đối phó với vấn đề cỏ dại chống chịu Glyphosate trong khi tiếp tục sử dụng cây trồng HR (Green và Owen, 2011).
Khi cỏ dại chống chịu Glyphosate đã bắt đầu phát triển và lan rộng, hướng ứng dụng Công nghệ sinh học được theo đuổi. Vì vậy, các công ty CNSH nông nghiệp vẫn đang tìm cách bổ sung các đặc điểm chống chịu thuốc trừ cỏ mới và kết hợp chúng lại, thay vì giảm dần mối quan hệ với các loại tính trạng này. Các đặc điểm HR mới xuất hiện sinh lợi hơn hiện tại và chắc chắn hơn cho tương lai gần. Các loại tính trạng khác liên quan đến chất lượng thực phẩm, khả năng chịu hạn, năng lượng sinh học, hóa học và đa chất, đang được phát triển và được cho là làn sóng tiếp theo của công nghệ sinh học nông nghiệp (Bonny, 2016). Các công ty cũng đang đầu tư vào các ứng dụng công nghệ sinh học khác như thuốc trừ sâu sinh học, cũng như các công cụ để nông dân thu thập và phân tích dữ liệu để canh tác chính xác. Do đó, cây trồng HR có thể vẫn được sử dụng một thời gian khá dài nữa, trong khi các sản phẩm hoặc dịch vụ tiếp theo đang được phát triển.
Ý nghĩa của bông chuyển gen chống chịu thuốc trừ cỏ
Theo ISAAA lợi thế của trồng cây bông chống chịu thuốc trừ cỏ nói riêng và cây trồng chống chịu thuốc trừ cỏ khác nói chung là: (i) kiểm soát cỏ dại rất tốt, do đó, năng suất cây trồng cao hơn; (ii) linh hoạt kiểm soát cỏ dại ở giai đoạn cuối vụ;
(iii) giảm sử dụng nhiên liệu, vì ít phải phun thuốc trừ cỏ; (iv) giảm nén chặt đất, vì ít phải đi lại trên mặt đất để phun thuốc; (v) sử dụng các hoá chất có độc tính thấp, nên tồn dư độc trong đất không đáng kể; và (vi) có thể sử dụng các hệ thống canh tác không làm đất hoặc làm đất tối thiểu, đem lại lợi ích cho kết cấu đất và các vi sinh vật đất (James, 2017).
Một nghiên cứu được tiến hành bởi Hiệp hội Đậu nành Mỹ (ASA) về số lần làm đất ở các nông trại đậu nành cho thấy rằng, có số lượng đáng kể nông dân chấp nhận biện pháp kỹ thuật “không làm đất” hoặc “làm đất tối thiểu” sau khi trồng giống đậu
nành chịu thuốc trừ cỏ. Phương pháp quản lý cỏ dại đơn giản này đã tiết kiệm được trên 234 triệu gallon nhiên liệu và khoảng 247 triệu tấn lớp đất mặt không bị xáo trộn (James, 2017).
1.3.2 Cây bông biến đổi gen chống chịu thuốc trừ cỏ
Cây bông chuyển gen được trồng thương mại lần đầu tiên trên thế giới vào năm 1996, chủ yếu ở Mỹ, với diện tích chỉ khoảng 0,8 triệu ha (James, 2019). Từ đó đến nay, diện tích trồng bông chuyển gen của thế giới liên tục tăng nhanh. Thống kê trong năm 2015, diện tích trồng bông chuyển gen toàn cầu khoảng 25,1 triệu ha chiếm 68%
tổng diện tích. Các nước đang trồng nhiều bông chuyển gen là Ấn Độ (11,6 triệu ha), Trung Quốc (3,9 triệu ha), Mỹ (3,7 triệu ha) và Pakistan (2,9 triệu ha) (James, 2017).
Theo tính trạng, có 2 loại bông chuyển gen là bông kháng sâu (insect resistant cotton) và bông chống chịu thuốc trừ cỏ (herbicide resistant cotton); theo sự hiện diện của gen chuyển, có 3 loại bông chuyển gen là bông kháng sâu, bông chống chịu thuốc trừ cỏ và bông vừa kháng sâu vừa chống chịu thuốc trừ cỏ (tính kháng kết hợp).
Hiện trên thế giới có 27 giống bông chuyển gen (Event ID) được đăng ký bản quyền sử dụng (CERA, 2015), thuộc 3 nhóm. Nhóm giống chuyển gen kháng sâu:
Nhóm này có 7 giống kháng sâu bộ cánh vảy là 3006-210-23, Event-1, MON531/757/1076 hay Bollgard® (CryIAc), 281-24-236 CryIF), COT67B (Flcry1Ab), COT102 (Vip3a) và MON 15985 hay Bollgard II® (CryIAc và CryIIAb).
Nhóm giống chuyển gen chịu thuốc trừ cỏ: Nhóm này cũng có 7 giống chịu các loại thuốc trừ cỏ khác nhau là GHB614 hay GlyTol™ Cotton, MON1445/1698 hay Roundup Ready®, MON88913 hay Roundup Ready® Flex (CP4 EPSPS; kháng thuốc gốc Glyphosate), 19-51A (ALS: kháng thuốc gốc sulfonylurea), BXN (bxn: kháng thuốc gốc oxynil), LLCotton25 (bar: kháng thuốc gốc phosphinothricin, đặc biệt là Glufosinate ammonium) và DAS-81910-7 (aad-12 và pat: kháng nhiều thuốc trừ cỏ).
Nhóm giống bông chuyển gen vừa kháng sâu và chịu thuốc trừ cỏ (nhóm đa tính trạng):
Nhóm này có 13 loại giống, chúng mang đồng thời 2, 3 hoặc 4 gen kháng sâu và chịu thuốc trừ cỏ thuộc 2 nhóm giống bông chuyển gen trên.
Trên thế giới, diện tích gieo trồng các loại giống bông vừa kháng sâu vừa chống chịu thuốc trừ cỏ vẫn tăng lên nhanh chóng. Ở Mỹ, diện tích trồng các giống bông này trong năm 2015 chiếm tới 79% tổng diện tích (USDA, 2015).