II. Giới thiệu về ngô chuyển gen
4. Thực trạng sử dụng ngô chuyển gen kháng sâu trên thế giới và trong nước
Ngô biến đổi gen mang gen kháng sâu hiện nay được trông đại trà trên thế giới.Đến cuối năm 2005, diện tích cây trồng mang gen Bt.. vào khoảng 26,2 triệu héc-ta. Bảng 4.6 đưa ra các thông tin về các quốc gia đã tiến hành thương mại hóa bông và “ngô Bt..”, từ năm 1996 đến 2005.
Bảng 4.6.Các quốc gia đã đƣa bông và/hoặc ngô Bt. vào canh tác đại trà, từ 1996 đến 2004.
Cây trồng Quốc gia
Bông Ác-hen-tina Úc Trung Quốc Cô-lôm-bi-a Ấn Độ In-đô-nê-si-a Mê-hi-cô Nam Phi Hoa Kỳ Bắp (ngô) Ác-hen-tina Canada Pháp Đức Honduras Phi-líp-pin Bồ Đào Nha Tấy Ba Nha Nam Phi Hoa Kỳ Uruguay
Giống ngô này kháng sâu đã được trồng ở 23 nước (Mỹ, Nam Phi, Argentina, Tây Ban Nha, Philippines…) với tổng diện tích lên tới 62,2 triệu ha, chiếm 17% diện
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 72
tích cây biến đổi gen. Riêng Philippines, hộ nông dân tăng thêm 30% thu nhập nhờ trồng ngô Bt.. Nói Philippines vì nước này có điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khá giống Việt Nam người dân Philippines trồng ngô Bt. cho năng suất cao hơn 20%- 25% so với ngô lai đang được nông dân Việt Nam trồng nhiều, thu lợi từ 100-150 USD mỗi vụ/ha.
Trong khi đó cây trồng biến đổi gen vẫn chưa được trồng đại trà ở VN mà vẫn đang được khảo nghiệm tính an toàn sinh học.Hội đồng an toàn sinh học ngành nông nghiệp và PTNT đã đánh giá hồ sơ đăng ký khảo nghiệm cây ngô biến đổi gen của các đơn vị như Công ty TNHH Syngenta Việt Nam; Văn phòng đại diện Công ty Mosanto Thái Lan; Công ty TNHH Pioneer Hi-Bred. Đồng thời, cho nhập 5kg hạt ngô mỗi loại từ Philippines để thực hiện khảo nghiệm tại Trạm Thực nghiệm Văn Giang (tỉnh Hưng Yên) và Đông Nam Bộ với hình thức khảo nghiệm hạn chế, do Viện Di truyền nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và PTNT) tiến hành. Theo quy trình khảo nghiệm, tháng 4 năm 2011 sẽ đưa cây ngô vào trồng thử diện rộng (khoảng 1ha), sau đó Hội đồng khảo nghiệm quốc gia sẽ đánh giá. Nếu đảm bảo an toàn đa dạng sinh học môi trường theo khung pháp lý thì có đưa ra đồng ruộng, sớm nhất là năm 2012.
5. Tính hữu hiệu của cây trồng chuyển gen Bt..
Các cây trồng Bt. kháng côn trùng đã giúp nông dân có thể bảo vệ cây trồng chống lại một số loài côn trùng gây hại và giảm thiểu hoặc hoàn toàn không phun thuốc trừ sâu. Sản lượng mùa màng tăng lên và cho phép nông dân có nhiều thời gian dành cho các công việc quản lý nông trại.
Nghiên cứu của Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ cho thấy năm 1998, nông dân trồng cây Bt. đã giảm sử dụng 8,2 triệu pounds (tương đương hơn 3,7 triệu kg) thuốc trừ sâu. Trung Quốc và Argentina cũng là những quốc gia giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu. Lượng thuốc trừ sâu đã giảm từ 60-70% nhờ trồng bông Bt..
So với cây trồng truyền thống, cây trồng Bt. có chi phí đầu vào thấp hơn nên thu được lợi nhuận cơ hơn. Ở Hòa kỳ, nông dân trồng bông Bt. đã thu được 99 triệu đô la tiền lãi nhờ giảm chi phí mua thuốc trừ sâu và/ hoặc do tăng sản lượng. Tương tự, nông dân trồng bông Bt. ở Argentina cũng thu được lợi nhuận tăng 65,05
đôla/ha.
Cải thiện điều kiện cho các sinh vật không cần diệt. Khi thuốc trừ sâu truyền thống phổ rộng được sử dụng đã hạn chế sự sinh sôi của các quần thể ăn thịt và sinh vật ký sinh, kết quả là gây ra sự tàn phá của các loài sâu hại thứcấp. Đối với câu trồng Bt., nhờ khả năng tự kháng sâu bệnh nên lượng thuốc trừ sâu sử dụng đã được
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 73
giảm đáng kể nhờ vậy đã tăng cường sự phát triển của các sinh vật có ích. Các sinh vật này có thể giúp khống chế các loài sâu hại thứ cấp.
Ngoài khả năng diệt côn trùng hiệu quả, cây trồng Bt. còn khó bị nhiễm các mầm bệnh vi sinh vật như nấm Fusarium. Loài nấm này sản sinh mycotoxin, độc tố có thể gây chết gia súc cũng như gây ung thư cho người.
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 74
KẾT LUẬN
Bacillus thuringiensis là một loài có thể sinh tổng hợp các tinh thể tiền độc tố, mà sau khi nuốt vào, sẽ giết chết côn trùng đặc hiệu. Nếu chuyển gen này vào cây trồng thì không cần phun thuốc trừ sâu mà vẫn có thể bảo vệ cây trồng trước sâu bệnh gây hại. Như vậy hạn chế được nhiều tác động tiêu cực của thuốc trừ sâu hóa học đến môi trường.
Các gen cry của các độc tố Bacillus thuringiensis đã được nhân dòng và xác định tính chất. Từ đó có những bước xử lý để có thể chuyển gen sinh tổng hợp độc tố kháng sâu vào thực vật.
Ta có thể chuyển gen vào thực vật bằng nhiều phương pháp. Trong đó hai phương pháp thông dụng nhất là chuyển gen thông qua plasmid Ti của vi khuẩn A.tumefaciens hoặc dùng súng bắn gen. Sau khi biến nạp vào tế bào thực vật, dùng hệ thống chỉ thị để chọn lọc tế bào biến nạp và tiến hành tái sinh cây trong môi trường dinh dưỡng thích hợp.
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 75
Tài liệu tham khảo.
[1]. Bernard R. Glick & Jack J. Pasternak.( 2007). Công nghệ sinh học phân tử nguyên lý và ứng dụng của ADN tái tổ hợp. NXB Khoa học và kỹ thuật, 856 trang.
[2]. Chu Hoàng Mậu, Phạm Thị Thanh Nhàn - Nguyễn Thị Tâm, Nguyễn Vũ Thanh Thanh (2007). Nghiên cứu môi trường nuôi cấy in vitro phục vụ chọn dòng chịu hạn và chuyển gen ở cây ngô (zea mays l.), Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Số 3(43).
[3]. Hồ Quỳnh Thùy Dương (2008). Sinh học phân tử, NXB Giáo dục, 311trang . Nguyễn Đức Lượng, Lê Thị Thủy Tiên. (2006). Công nghệ tế bào, NXB Đại học quốc gia TP.HCM, 376 trang.
[4]. Phạm Thị Lý Thu (2003). Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và tái sinh cây từ phôi non của hai dòng ngô nhập nội HR8, HR9 trong điều kiện Việt nam,Tạp chí Nông nghiệp &PTNT, tr. 726-729.
[5]. A. Wurz, A. Bluth, P. Zeltz, C. Pfeifer, R. Willmund. (1999) “Quantitative analysis of genetically modified organisms (GMO) in processed food by PCR- based methods”, Food Control .
[6]. Ananda Kumar, P., R. P. Sharma, and V. S. Malik. (1996). The insecticipal proteins of Bacillus thuringiensis.Adv. Appl. Microbiol. 42: 1- 43.
[7]. Armstrong CL., and Green CE. (1985).,Establishment and maintenance of friable, embryogenic maize callus and the involvement of L-proline, Planta 164, p 207-2 14.
[8]. Bergmann BA, Stomp AM.(1992) . Effect of host plant genotype and growth rate on Agrobacterium tumefaciens‐mediated gall formation in Pinus radiata.
Phytopathology 82,1457–1462.
[9]. Krieng, N. R and J. G. Holt. (1984). Bergey’ s manual of systematic bacteriology, Vol 1. Williams and Wikins, Baltimore, USA.
[10]. Bi FY ,Chu CC, Chu CY, Hsu C, Sun CS,Yin KC, Wang CC. (1975) Establishment of an efficient medium for anther culture of rice through comparative experiments on the nitrogen source. Sci Sin 18, p 659-668. [11]. Chilcott, C. N. and P.J. Wigley. (1992), “Isolation and Toxicity of Bacillus
thuringiensis from Soil and Insect Habitats in New Zealand”. Journal of Invertebrate Phathology 61, p. 244-247.
[12]. Choi, S. K., B. T. Koo, S. Shin, S. H. Park, J.I. Kim. (1995), “Screening of nested deletion mutants for DNA sequencing by direct electrophoresis of bacterial cultures”. Anal. Biochem. 230, p. 182-183.
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 76
[13]. Curtis IS, Power JB, Blackhall NW, DeLaat AMM, Davey MR. (1994) Genotype‐independent transformation of lettuce using Agrobacterium tumefaciens. Journal of Experimental Botany45,p1441–144.
[14].Cynthia T. Hedreyda and Jennifer L. Roxas. (2010). Detecting genes inserted into genetically modified Zea mays L. Yieldgard MON810, Ready NK603 using multiplex polymerase chain reaction,Philippine Science Letters, Vol.3, No.2, p59 – 67.
[15]. Do Nang Vinh. (1989) Factors affecting the formation and differentiation of embryogenic callus in cultured in vitro of immature maize embryos. Genetics and breeding, vol. 22, No. 1, Sofia.
[16]. Ely, S. (1993). The engineering of plant to express Bacillus thuringiensis δ – endotoxin . In P. F. Entwistle. J. S. Cory, M. J. Bailey, and S. Higgs ( ed.).
Bacillus thuringiensis. an enviroment Biopesticide: Theory and Practice. p. 105- 124.
[17].Ferre, J., M.D. Real, J. Van Rie, S. Jansens, and M. Peferoen. (1991),
“Resistance to the Bacillus thuringiensis bioinsecticide in a field population of Plutella xylostella is due to a change in a midgud membrane receptor”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, p.5119-5123.
[18]. Flavell RB. (1994). Inactivation of gene expression in plants as a consequence of specific sequence duplication. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA91,p3490–3496.
[19]. Franche C, Diouf D, Le VQ, Bogusz D, N'Diaye A, Gherbi H, Gobé C, Duhoux E. (1997), Genetic transformation of the actinorhizal tree Allocasuarina
verticillata by Agrobacterium tumefaciens. The Plant Journal 11, p879–904. [20].Ge, A. Z., N. I. Shivarova, and D. H. Dean. (1989). Location of the Bombyx
mori specficity domain on a Bacillus thuringiensisδ- endotoxin protein. Pro. Natl. Acad. Sci. USA 86 : 4037 – 4041.
[21].Geiser M., S. Schweitzer, C. Grimm. (1986), "The hypervariable region in the genes coding for entomopathogenic crystal proteins of Bacillus thuringiensis: nucleotide sequence of the kurhd1 gene of subsp. kurstaki HD1"; Gene 48, p.109-118.
[22]. Gelvin SB, Liu CN. (1994), Genetic manipulation of Agrobacterium tumefaciens strains to improve transformation of recalcitrant species. In: Gelvin SB,
Schilperoort RA, eds. Plant molecular biology manual, 2nd edn. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, p1–13.
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 77
[23]. Godwin ID, Ford‐Lloyd BV, Newbury HJ. (1992). In vitro approaches to extending the host‐range of Agrobacterium for plant transformation. Australian Journal of Botany 40, p751–763.
[24]. Green CE., and Phillips RL. (1975). Plant regeneration from tissue culture ol maize. Crop Science 15, p417-421.
[25]. Hansen G, Das A, Chilton MD. (1994). Constitutive expression of the virulence genes improves the efficiency of plant transformation by Agrobacterium.
Proceedings of the National Academy of Sciences, USA91,p7603–7607. [26].Herman Hoft and H.R. Whiteley. (1989), “Insecticidal Crystal Proteins of
Bacillus thuringiensis”. Microbiological Review, p. 242-255.
[27]. Vain P., Yean H., and Flament P. (1989) Enhancement of production and
regeneration of embryogenic type II callus in Zea mays L. by AgNO3. Plant Cell Tissue and Organ Culture 18, p 143-151.
[28].Herman Hoft and H.R. Whiteley. (1989), “Insecticidal Crystal Proteins of
Bacillus thuringiensis”. Microbiological Review, p. 242-255.
[29]. Hiei Y, Ohta S, Toshihiro K, Komari T. (1994). Efficient transformation of rice (Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of the T‐DNA. The Plant Journal 6, p271–282.
[30]. Hoekema A, Hirsch PR, Hooykaas PJJ, Schilperoort RA. (1983). A binary plant vector strategy based on separation of vir and T‐region of Agrobacterium
tumefaciens Ti plasmid. Nature 303, p179–180.
[31]. Hood EE, Gelvin SB, Melchers LS, Hoekema A.(1993). New Agrobacterium helper plasmids for gene transfer to plants. Transgenic Research 2,p 208–218. [32]. Isabel N, Tremblay L, Michaud M, Tremblay FM, Bousquet J. (1993). RAPDs
as an aid to certify the genetic integrity of somatic embryogenesis‐derived
populations of Picea mariana (Mill) B.S.P. Theoretical and Applied Genetics 86, p81–87.
[33]. Ishida Y, Saito H, Ohta S, Hiei Y, Komari T, Kumashiro T. (1996). High efficiency transformation of maize (Zea mays L.) mediated by Agrobacterium tumefaciens. Nature Biotechnology 14, p745–750.
[34].Jankiewicz, H. Broll, J. Zagon. (1999) “The official method for the detection of genetically modified soybeans: a semi-quantitative study of sensitivity limits with glyphosate-tolerant soybeans (roundup ready) and insect-resistant Bt maize (Maximizer)”, Eur. Food. Res. Technol. 209 .
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 78
[35].Kalman, S., K. L Kiehne, K. J. Libs, and T. Yamatomo. (1993), “Cloning of a Novel cryIC-Type Gene from a Strain of Bacillus thuringiensis subsp–galleriae”.
Applied and Environmental Microbiology, p.1131-1137.
[36]. Klier A. (1985), Biopestiside opportunities and Challegene for management insect. Parteun International Symposia.
[37]. Koncz C, Schell J. (1986). The promoter of TL‐DNA gene 5 controls the tissue‐specific expression of chimeric genes carried by a novel type of
Agrobacterium binary vector. Molecular and General Genetics 204, p383–396. [38].Koo, B. T., S. H. Park, S. K. Choi, B. S. Shin, J. I. Kim, J. H. Yu. (1995),
“Cloning of a novel crystal protein gen Cry 1 K from Bacillus thuringiensis
subsp. Morrisoni”. FEMS Microbiology Letter 134, p.159-164.
[39]. Kumar P A, Sharma R P & Malik V S. (1996). Insecticidal proteins of Bacillus thuringiensis, Adv Appl Microbiol , p1-43.
[40].Kumaraswami N.S., M. Higuchi, T. Maruyama, T. Hayakava. (2001),
“Comparative study of proteins and neutral glycoceramides of midgut epithelial cell membrane in Cry1Ac susceptible and highly resistant Diamondback moth”.
4th Pacific Rim Conference on the Biotechnology of Bacillus thuringiensis and its Environmental Impact, p66.
[41].Lecadet, M. M. at al. (1996), Collection of Bacillus thuringiensis and Bacillus sphaericus. I.E.B.C, catalogue No.1.
[42]. Liu CN, Li XQ, Gelvin SB. (1992). Multiple copies of virG enhance the transient transformation of celery, carrot and rice tissues by Agrobacterium tumefaciens. Plant Molecular Biology 20, p1071–1087.
[43].Lopez-Meza, J. E. and J. E. Ibarra. (1996), “Characterization of a Novel Strain of
Bacillus thuringiensis”. Applied and Environmental Microbiology, p.1306-1310. [44]. Lowe K., Taylor DB., Rayan P., Paterdon KE. (1985). Plant regeneration via.
organogenesis and embryogenesis in the maize inbred line B73.Plant Science 41.2, p 125-132.
[45].Maniatis, T; E.F. Fritisch, and Sambrook. (1989), Molecular cloning: a
laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y. [46]. Murashige, T. & Skoog, F.C. (1962) A revised medium for rapid growth and
bioassays with tobaco tissue culture. Physiologia Plantarum 15, p473-497. [47].Park S. H., B. T. Koo, B. S. Shin, S. K. Choi, Y. M. Jeong, J. G Pan, and J. I.
Kim. (1997), “Characterization of 1925 Bacillus thuringiensis isolates from plants in Korea”. Kor. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. Vol. 25, No. 2, p.159-165.
GVHD : Cô Lê Thị Thủy Tiên. 79
[48].Philip F. Entwistle, Jenny S. Cory, Mark J. Bailey and Stephen Higgs. (1993),
Bacillus thuringiensis, An Environmental Biopesticides: Theory and Practice. Jon Wiley and Sons, Ltd, Baffins lane, Chichester, West Sussex Po19 1UD, England.
[49]. Schnep. E, Crickmore N, Van Rie J, Lereclus D, Baum J et al. (1998). Bacillus thuringiensis and its pesticidal crystal proteins,Microbiol Mol Biol Rev, p 775- 806.
[50]. SE, Messens E, Montagu MV, Zambryski P.(1985) Identification of the molecules produced by wounded plant cells that activate T‐DNA transfer in Agrobacterium tumefaciens. Nature 318,p624–629.
[51]. Songstad DO., Armstrong CL., and Petersen WL. (1991) Silver nitrate increases type II callus production from immature embryos of maize inbred 873 and its derivatives. Plant Cell Reports 9, p 699-702.
[52]. Songstad DO., Petersen WL. and Armstrong CL. (1992) Establishment of friable embryogenic (type II) callus from immature tassels of Zea mays (Poaceae).
American Journal of Botany 79 (7), p 76 1-764.
[53]. Todorova L., Kruleva M., Krapchev B., Nedev T. (1998) Maize immature embryo culture. Maize Newsletter 72, p 76.
[54]. Vain P., Flarnent P., and Soudain P. (1989) Role of ethylene in embryogenic callus initiation and regeneration in Zea mays L. Jour. of Plant Physiology 135, p 537-540.
[55]. Zhu B, Ma BL, Blackshaw RE. (2010). Development of real time PCR assays for detection and quantification of transgene DNA of a Bacillus thuringiensis