L ỜI CAM ĐOAN
1.4.2. Một số thành tựu về cây trồng biến đối gen
4.2.1. Thành tựu về cây trồng biến đổi gen
Hiện nay, phần lớn những nghiên cứu về cây trồng biến đổi di tru yền (GMC) đều được tiến hành ở các nước phát triển, chủ yếu là Bắc Mỹ và Tây Âu. Tại các nước công nghiệp, các công ty công nghệ sinh học đã đi đàu trong việc ứng dụng kỹ thuật biến đối gen vào cây trồng nông nghiệp. Tu y nhiên, gần đây, nhiều nước đang phát triển cũng đã bắt đầu những nghiên cứu về công nghệ gen.
Thử nghiệm ngoài đồng ruộng đầu tiên là cây thuốc lá biến đôi gen kháng thuốc diệt cỏ, được tiến hành ở Mỹ và Pháp năm 1986. Trong giai đoạn 1986 - 1997, bắt đầu thời điêm thương mại hoá cây trồng biến đôi gen. Các thử nghiệm này tập trung vào 10 loại tính trạng trên đối tượng là 60 loại cây trồng. Trong thời kỳ này, những loại cây trồng biến đổi gen được thử nghiệm là : Ngô, cà chua, đậu tương, cải dầu, khoai tây và bông với các đặc tính được quan tâm nhất như kháng thuốc diệt cỏ, kháng sâu và kháng virus. Các cây chu yên gen đầu tiên được thương mại hoá trên thị trường Mỹ là cây cà chua chuyến gen Flavor Saver mang gen chín chậm.
Năm 2009 có 25 nước canh tác các giống cây trồng biến đối gen đã được thương mại hóa và có 32 nước cho phép nhập khâu và sử dụng cây trông biên đôi gen làm lương thực và thức ăn chăn nuôi, nâng tông sô nước cho phép sử dụng cây trồng biến đôi gen trên toàn thế giới lên con số 57 nước. Ưu tiên hàng đầu của CNSH trong giai đoạn 2010 - 2015 là phát triên và sử dụng hệ thông quản lý mới, phù hợp hơn, tiết kiệm thời gian và chi phí hơn. Tiếp theo là tăng cường hồ trợ tài
chính, khoa học và chính sách cho các hoạt động nghiên cứu phát triên và ứng dụng cây trồng biến đôi gen trên toàn cầu.
1.4.2.2. Các nghiên cứu chuyến gen vào cây khoai tây a) Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài
Năm 2007, Soto đã nghiên cứu biến nạp gen bar kháng thuốc diệt cỏ vào đoạn thân
cây khoai tây. Theo phương pháp này hiệu quả biến nạp đạt 68%, chồi tái sinh hình thành sau 4-5 tuần nuôi cấy trong môi trường chọn lọc có bô sung 2 mg/1 phosphinothricin [43].
Theo Gonzalez (2008), có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến quá trình biến nạp của khoai tây như ảnh hưởng của chất điều hoà sinh trưởng, ảnh hưởng của nhiệt độ đồng nuôi cấy hay nồng độ AS... Ông cho rằng, ở 28°c, nồng độ AS 200 uM cho hiệu quả biến nạp cao hơn so với nồng độ AS 400 uM. Tu y nhiên ngược lại ở 25°c hiệu quả biến nạp như nhau ở hai nồng độ AS này [28].
Tô chức Dịch vụ nghiên cứu Nông nghiệp (ARS) của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ đà phát triên một dòng khoai tây mới kháng được tu yến trùng gây bệnh sưng rễ (Columbia root-knot nematode: CRN), một vi sinh vật gây thiệt hại hàng năm cho ngành khoai tây Hoa Kỳ khoảng 40 triệu USD. Tu yên trùng này phát triên ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương và một số vùng trồng khoai tây chủ lực ở Hoa Kỳ. Người ta thường sử dụng hoá chất dạng xông hơi đê quản lỷ tu yến trùng. Kiểm soát CRN bằng hoá chất khá hiệu quả, nhưng rất đắt tiền. Người ta ước chừng người trồng khoai tây phải mất 20 triệu USD mỗi năm đế kiếm soát tu yến trùng. Tính trạng kháng tuyến trùng CRN được quan sát từ giống khoai tâ y
hoang dại Solatium bulbocastanum. Nhưng loài hoang dại và loài thuần hoá có bộ nhiễm sắc
thế khác nhau, không tương hợp nhau, do đó, không thể áp dung lai cổ điển để có con lai mong muốn. Vì thế, các nhà khoa học đă áp dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần. Họ tiến hành dung hợp tế bào trần của s. bulbocastanum và giống khoai thuần, rồi tiến hành lai hồi
giao đe loại bỏ các tính trạng không mong muốn. Các gen marker liên kết với gen kháng RMcl của giống khoai tây hoang dại đã được sử dụng đế xác
định của mức độ kháng sau khi lai. Giống khoai tây mới này sẽ phải được khảo nghiệm trên đồng ruộng hai năm trước khi nó có thê trở thành giống thương mại.
b) Tình hình nghiên cứu trong nước
Công nghệ sinh học đă làm nên nhiều điều kỳ diệu, góp phần tăng năng suất và đáp ứng nhu cầu của cuộc sống. Chỉ tính riêng trong lĩnh vực nông nghiệp, nhiều giống cây trồng vật nuôi có giá trị đă được chọn tạo bằng công nghệ sinh học. Nhiều gen quỷ như các gen qu y định năng suất, chất lượng, chống chịu đă được phân lập và chu yến gen vào cây trồng, vật nuôi tạo nên những giống lý tưởng. Ở Việt Nam, nghiên cứu chu yến gen vào cây trồng đang đựơc tiếp cận, đầu tư và triển khai nghiên cứu, ứng dụng chủ yếu tại Viện công nghệ sinh học, Viện di truyền Nông nghiệp, Viện sinh học nhiệt đới và Viện nghiên cứu Lúa đồng bằng sông Cửu Long.
Trong lĩnh vực chu yển gen, do còn nhiều hạn chế về thiết bị, kỹ thuật nên các công trình về chu yến gen còn ít nhưng trong thời kỳ gần đây cũng thu được những thành công
bước đầu. Năm 1994, Phan Tố Phượng và cộng sự đã chu yên gen qua Agrobacterium vào cây Arabỉdopsis. Cùng năm đó tại thành phố Hồ Chí Minh, Ngu yễn Thị Liên Chi và cộng sự
đă chu yến thành công gen kháng kanamycin vào cây thuốc lá. Năm 1995, Lã Tuấn Nghĩa và cộng sự đã thu được những cây cà chua có khả năng kháng kanamycin với nồng độ 100 mg/1 và các mô lá, thân, rễ, đều có phản ứng mầu với X-Gluc biếu hiện sự có mặt của gen
gus. Tiếp đó năm 1997 Trần Thị Phương Liên và Nông Văn Hải đă tiên hành nghiên cứu và
chu yên tố hợp gen GUS-BNG vào cây thuốc lá. Đặng Trọng Lương và Ngu yễn Đức Doanh cũng đă sử dụng phương pháp chu yến gen gián tiếp đế đưa gen Cryla(c) vào một số giống
bắp cải và đã thu được những giống mới có giá trị kinh tế cao.
Tại Viện di tru yền nông nghiệp, nhiều công trình nghiên cứu chu yển gen đã được tiến hành nhằm mục đích xây dựng qu y trình chu yên gen vào một số cây trồng quan trọng, làm cơ sở cho bước chu yến gen có giá trị vào các đối tượng cây trồng. Một số phòng thí nghiệm đã thu được thành công nhất định khi nghiên cứu và áp dụng thành công đế đưa các gen giá trị vào hàng loạt các cây trồng quan trọng như: lúa, cà chua, khoai tây, bắp cải, xúp lơ.
Ở Việt Nam cho đến nay chưa có nghiên cứu nào về chu yên gen vào khoai tây. Ngu yên nhân là do chưa có văn bản qu y phạm về hệ thống tiêu chuân giống khoai tây của Việt Nam đê làm cơ sở cho việc sản xuất, kiêm định và xác nhận chất lượng giống khoai
tây; công nghệ bảo quản khoai tây giống cũ kỹ và thiếu thốn; hệ thống phòng nuôi cay in
vitro, phòng kiếm tra bệnh, hệ thống nhà lưới, địa điêm nhân giống còn chưa đáp ứng yêu
cầu. Có lẽ, đây chính là lý do vì sao các dự án nông nghiệp công nghệ cao của nước ta thực hiện chậm chạp, thậm chí thất bại và chặng đường vươn tới nền nông nghiệp hiện đại vẫn còn xa vời.
Ch ưo ng 2
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
2 .1. Vậ t liệu ng hiên cứu
2.1.1 Vật liệu thực vật
Chúng tôi sử dụng hai giống khoai tây Atlantic do Viện Di tru yền Nông nghiệp cung cấp.
Cho các nghiên cứu tái sinh và chu yến gen, hai loại mẫu mô là đoạn cắt đốt thân và mẫu lá đã được sử dụng làm vật liệu khởi đầu.
2.2.2 Vật liệu di truyền
Chúng tôi đã sử dụng các chủng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens C58, AGL-1, EHA105 mang vector nhị phân pCAMBIA1301 chứa gen chỉ thị gus và gen chọn lọc hpt
(h ygromycin phospho transferase) do Viện Di tru yền nông nghiệp cung cấp. Trong vùng T-
DNA có gen chỉ thị gus, gen này được chia thành 2 exon là gus first exon và gusA second exon phân cách nhau bởi đoạn ỉntron Catalase. Đoạn gen khởi động (Promoter) của gen gus là CaMV35S, đoạn kết thúc là chuỗi NOS polyA. Chỉ thị chọn lọc thực vật là gen hpt (gen
kháng hygromycin) được điều khiến bởi CaMV35S, kết thúc bởi chuỗi polyadenine (hình 2.1).
Hình 2.1. Sơ đồ câu trúc vectorpCAMBIAl301 Chủng AGL-1 mang vector nhị
phân p6d35S-GƠ5 (ký hiệu AA39) được sử
dụng trong thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của vector chuyên gen đến khả năng
điều khiên bởi promoter ưbiquitin (ưbi), và gen chỉ thị chọn lọc hpt được điều khiển bàng
promoter p6 d35 S-GUS (hình 2.2).
Hình 2.2. Cấu trúc vectorp6d35S-GUS
2 .2. Nộ i d un g ng hiên cứu