Cây trồng chuyển gen - Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh

Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA NÔNG NGHIỆP – TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN Chiến lược nông nghiệp toàn cầu đã gây ra cuộc tranh luận sôi nổi về cây chuyển gen. Cuộc tranh luận này đang diễn ra hầu khắp mọi nơi với những nét đặc thù trong khoa học, kinh tế, chính trị và thậm chí cả tôn giáo. Người ta đề cập tới nó ở tất cả mọi nơi (trong phòng thí nghiệm, cơ sở giao dịch, văn phòng luật, ban biên tập báo, thể chế tôn giáo, trường học,…) và thậm chí tại cả tư gia. Đây là vấn đề nhạy cảm về chiến lược nông nghiệp toàn cầu có liên quan đến cây trồng chuyển gen. 1. Cây chuyển gen 1.1. Định nghĩa - Thực vật chuyển gen (GMP – Genetically Modified Plant) là một thực vật mang một hoặc nhiều gen được đưa vào nhân tạo thay vì thông qua lai tạo. - Những gen được tạo đưa vào (gen chuyển) có thể được phân lập từ những loài thực vật có quan hệ họ hàng hoặc từ những loài khác biệt hoàn toàn. - Thực vật tạo ra được gọi là “chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá trình thuần hoá, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài. 1.2. Sự cần thiết phải tạo cây chuyển gen - Theo phương pháp truyền thống, nhà tạo giống tìm cách tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật nhằm tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây này sang nhuỵ hoa của cây khác. - Tuy nhiên phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài hoặc có họ hàng gần. Phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thường là những đặc tính quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần. - Kỹ thuật chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một thực vật những gen mong muốn từ những sinh vật sống khác nhau, không chỉ giữa các loài cây lương thực hay những loài có họ gần. - Phương pháp hữu hiệu này cho phép các nhà tạo giống thực vật đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 2 1.3. Cây chuyển gen được tạo ra như thế nào? Cây chuyển gen được tạo ra thông qua một quá trình được gọi là kỹ thuật di truyền. Các gen quan tâm được chuyển từ cá thể này sang cá thể khác. Hiện có hai phương pháp chính để chuyển một gen vào bộ gen thực vật. - Phương pháp thứ nhất cần dùng một dụng cụ có tên là “súng bắn gen”. Gen chuyển được bao bọc ra ngoài những hạt kim loại vô cùng nhỏ, những hạt này sau đó được đưa vào tế bào thực vật theo phương pháp lí học. Một vài gen có thể bị thải loại và không gắn vào bộ gen của cây được biến nạp. - Phương pháp thứ hai là sử dụng một loại vi khuẩn để đưa gen mong muốn vào bộ gen của thực vật. Hình 1: Phương pháp tạo ra một cây trồng biến đổi gen 2. Lợi ích – tác hại của cây trồng chuyển gen 2.1. Lợi ích Ở các nước phát triển việc ứng dụng cây trồng chuyển gen đã mang lại những lợi ích rõ rệt, bao gồm: tăng sản lượng; giảm chi phí sản xuất; tăng lợi nhuận nông nghiệp; và cải thiện môi trường. Những cây trồng chuyển gen thế hệ thứ nhất gồm cây trồng biến đổi gen kháng sâu, kháng virut và chống chịu thuốc diệt cỏ đã làm giảm chi phí sản xuất. Ngày nay, các nhà khoa học đang hướng đến việc tạo ra những cây chuyển gen thế hệ thứ hai có đặc điểm tăng giá trị dinh dưỡng hoặc có những tính trạng thích hợp cho công nghiệp chế biến. Lợi ích của những Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 3 cây trồng này hướng trực tiếp hơn vào người tiêu dùng. Ví dụ, lúa gạo giàu vitamin A và sắt, khoai tây tăng hàm lượng tinh bột, vacxin ăn được ở ngô và khoai tây; những giống ngô có thể trồng được trong điều kiện nghèo dinh dưỡng; dầu ăn có lợi cho sức khoẻ hơn từ đậu nành và cải dầu… 2.2. Mối quan ngại của cây trồng chuyển gen: Đi kèm với những ứng dụng rộng rãi của cây trồng chuyển gen, những quan ngại trong việc phát triển những kỹ thuật mới gồm: - Mối nguy hiểm trong việc vô tình đưa những chất gây dị ứng hoặc làm giảm dinh dưỡng vào thực phẩm. - Khả năng phát tán những gen biến nạp trong cây trồng sang họ hàng hoang dại. - Sâu bệnh có nguy cơ tăng cường tính kháng với các chất độc tiết ra từ cây trồng chuyển gen. - Nguy cơ những chất độc này tác động tới sinh vật không phải sinh vật cần diệt. 3. Tình hình cây trồng chuyển gen trên thế giới: Trong vòng 14 năm qua, do thu được nhiều lợi ích bền vững về kinh tế và môi trường, ngày càng có nhiều nông dân ở các quốc gia phát triển và đang phát triển trồng cây chuyển gen. Trong năm 2009, lần đầu tiên hơn 3 phần 4 (77%) trong tổng số 90 triệu ha đậu tương được trồng trên toàn cầu là đậu tương chuyển gen. Đối với bông, con số này là 49% trong tổng số 33 triệu ha toàn cầu, ngô là 26% trong tổng số 158 triệu ha và cuối cùng là cải dầu với 21% trong tổng số 31 triệu ha. Hình 2: Diện tích cây trồng chuyển gen trên thế giới (1996 – 2008) 4. Định hướng nghiên cứu và phát triển cây trồng chuyển gen tại Việt Nam Hiện nay, việc nghiên cứu và phát triển cây trồng chuyển gen tại Việt Nam đã và đang nhận được sự quan tâm ủng hộ của Chính phủ. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 4 - Việc nghiên cứu sinh vật biến đổi gen ở Việt Nam tập trung vào phân lập, tuyển chọn các gen quý có giá trị ứng dụng cao tiến tới sử dụng để chuyển vào sinh vật nhận nhằm tạo nên những giống lý tưởng. Một số gen có giá trị nông nghiệp đã được tuyển chọn bao gồm gen chịu hạn, lạnh, kháng bệnh ở lúa; gen cry và vip mã hóa các protein độc tố có hoạt tính diệt côn trùng của vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), gen mã hoá protein bất hoạt hoá ribosome ở cây mướp đắng và gen mã hoá α-amylase của cây đậu cô ve có hoạt tính diệt côn trùng; gen mã hóa protein vỏ của virus gây bệnh đốm vòng ở cây đu đủ; gen mã hóa kháng nguyên vỏ của các chủng virus dại... - Đối với việc ứng dụng cây trồng chuyển gen, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành Thông tư số 72/2009/TT-BNN&PTNT ngày 17 tháng 11 năm 2009 về việc ban hành danh mục loài cây trồng chuyển gen được phép khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường cho mục đích làm giống cây trồng ở Việt Nam gồm ngô, bông và đậu tương. Trong quý II năm 2010, các giống cây trồng chuyển gen đầu tiên sẽ được khảo nghiệm tại Việt Nam. Trang tin của Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ quốc gia cho hay, Bộ Nông nghiệp và phát tiển nông thôn đã cho phép các tập đoàn lớn của thế giới về cây trồng chuyển gen nhập sản phẩm vào nước ta để khảo nghiệm trên diện rộng và bước đầu cho kết quả khá suôn sẻ đối với cây ngô. Trên thế giới các cây GMC được trồng nhiều nhất là ngô, đậu tương, cây bông vải và cây cải dầu. Kết quả khảo nghiệm, theo Bộ Nông nghiệp, là suôn sẻ, và vì vậy Việt Nam sẽ đề nghị trồng đại trà từ năm 2012. 5. Một số cây trồng chuyển gen có lợi cho con người: 5.1. Gạo vàng giàu vitamin A - Gạo vàng (Golden rice) là thực phẩm cây trồng chuyển gen (GM) được xếp đầu bảng, sản phẩm chống đói, tăng cường sức khỏe tốt nhất cho con người, đặc biệt là cung cấp vitamin A (beta-carotene) rất cần cho cơ thể trẻ nhỏ, hạn chế nguy cơ gây mù lòa bởi theo số liệu thống kê hiện nay trên thế giới m i năm có khoảng nửa triệu trẻ em mắc phải căn bệnh này, lý do chính là bị thiếu vitamin A. - Công nghệ sản xuất lúa vàng được khởi xướng từ năm 1999, nhưng do những bất đồng về chính trị nên mãi tới 10 năm sau nó mới được đưa ra trồng thử nghiệm tại Philipinnes nhờ cố gắng của Hội đồng nhân đạo về giống lúa vàng (G HB), cơ quan này đã tiến hành phân tích và làm thông tư tưởng cho 6 quốc gia ở khu vực Đông Nam Á. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 5 - Giống lúa vàng được ra đời năm 1999 bằng cách được cài xen hai gen đảm nhận chức năng đóng mở, tạo ra giống lúa màu vàng, hạt giàu hàm lượng beta- carotene (tiền vitamin A) và màu sắc vàng của gạo chính là thể hiện mức độ giàu vitamin A. Hình 3: Gạo vàng 5.2. Giống đu đủ kháng bệnh đốm vòng do virus - ếp thứ 2 trong danh sách là giống đu đủ GM kháng được bệnh đốm vòng do virus có tên là P SVV (Papaya ringspot virus) gây ra làm hại nhiều bộ phận khác nhau của đủ đủ, từ lá, quả, thân cho đến cuống lá. Hình 4: Đu đủ kháng bệnh đốm vòng (phải) - Giống đu đủ GM này đã được trồng nhiều ở Tha Pra, Thái an, từ năm 2004 cho sản lượng cao, khỏe và được xem là sản phẩm rất có lợi cho sức khỏe con người và cho nông dân. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 6 5.3. Lúa chịu hạn và lụt - Một trong những sản phẩm GM có khả năng giúp con người khắc phục nạn đói thiếu lương thực là loại lúa GM chịu được hạn hán, lũ lụt có tên là SNO KE 1 và SNO KE 2. Đây là những giống lúa mới do các nhà khoa học Nhật Bản tạo ra có năng suất cao thân cao rất phù hợp ở những chân ruộng thường xuyên bị úng lụt như Thái an và Campuchia. Hình 5: Lúa chịu hạn, chịu lụt - Để tạo ra giống lúa này các nhà khoa học đã tìm ra cặp gen có tên là SNO KE giúp cho cây trồng phát triển nhanh khi sống trong môi trường nước nhiều giúp lá phát triển trên mặt nước. M i khi nước dâng cao, lúa lại tích lũy hormone ethylene hormone này đến lượt nó kích hoạt các gen SNO KE làm cho thân lúa phát triển nhanh và cứng cáp hơn. 5.4. Cà chua giàu chất chống ôxi hóa - Các chuyên gia Trung tâm Nghiên cứu John Inne Centre ở Anh đã tạo ra một loại cà chua chuyển gen rất đặc biệt có hàm lượng anthocyanins rất cao, đây là chất chống ôxi hóa có tác dụng giảm được rất nhiều bệnh cho con người, trong đó có bệnh ung thư. Người ta coi đây là thực phẩm chữa bệnh và cũng là tiêu chí làm tăng giá trị kinh tế cho sản phẩm nông nghiệp bởi giàu chất chống ôxi giống có trong các loại quả mọng như dâu tây, mâm xôi, nho... - Để tạo ra giống cà chua này các nhà khoa học đã sử dụng các gen có trong loài hoa của cây kim ngũ thảo (Snapdragon) cài xen vào hệ gen của cây cà chua. ua thử nghiệm trên chuột cho thấy những con chuột được ăn khoảng 10% bột của loại cà chua này có tuổi thọ cao hơn so với những con chuột ăn các loại cà chua thông thường. Ngoài tác dụng chữa bệnh giống cà chua nói trên còn được xem là sản phẩm cứu cánh cho người nông dân trong bối cảnh an ninh lương thực bị khủng hoảng, đặc biệt nó có sức đề kháng tốt, chịu được sâu bệnh và cho năng suất cao hơn h n so với cà chua truyền thống. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 7 Hình 6: Cà chua giàu chất chống oxi hóa 5.5. gô chuyển gen giàu dư ng chất - Ngô được xem là sản phẩm chủ đạo của công nghệ chuyển gen, nó không chỉ cho năng suất cao, chịu được sâu bệnh mà còn có hàm lượng dưỡng chất hữu ích cho người tiêu dùng. Để tạo được giống ngô GM giàu dưỡng chất, các nhà khoa học đã cài xen vào ngô 7 gen, tạo ra tới 4 loại vitamin khác nhau. Hình 7: Ngô chuyển gen giàu dưỡng chất - Có hàm lượng vitamin C cao gấp 6 lần và vitamin E gấp 3 lần so với ngô truyền thống. Giống ngô mới này hiện đang được các chuyên gia ở ĐH leida của Tây Ban Nha trồng thử nghiệm và dự kiến sẽ có mặt trên thị trường trong tương lai gần. 5.6. Chuối chuyển gen chống suy dinh dư ng - ếp thứ 6 trong danh sách là chuối chuyển gen, sản phẩm rất phổ biến ở các quốc gia châu Phi, đặc biệt là Uganda nơi được coi là thực phẩm chủ đạo, trung bình m i người dân Uganda ăn tới 1 kg chuối ngày. Mặt trái của loại chuối khi dùng làm thực phẩm là thiếu hụt sắt và vitamin A nên nhiều người dân ở đây bị suy dinh dưỡng. Trường Đại học An Giang Cây trồng chuyển gen Nguyễn Hoàng Nhựt Lynh – DH11SH 8 Hình 8: Chuối chuyển gen chống suy dinh dưỡng - Để hạn chế tình trạng này các chuyên gia ở ĐH Bách khoa ueenland (Australia) đã lai tạo cho ra đời giống chuối chuyển gen có tên là Cavendish Banana, có hàm lượng sắt và beta carotene cao. Giống chuối mới này hiện đang được trồng thử nghiệm tại Australia và sẽ đưa sang trồng tại Uganda vào cuối năm 2011. Kết luận - Cây trồng chuyển gen là một thành tựu to lớn của Công nghệ sinh học nông nghiệp, góp phần không nhỏ vào chiến lược an ninh lương thực của nhiều quốc gia. Đồng thời góp phần nâng cao sức khỏe và cuộc sống con người. ua đó bảo tồn được nhiều nguồn gen quý, có lợi và bảo vệ được môi trường. - Trong xu thế phát triển cây trồng chuyển gen trên toàn cầu, chúng ta cần có hướng nghiên cứu, khảo nghiệm một cách kỹ lưỡng, đồng thời có chính sách, định hướng phát triển phù hợp cho cây trồng chuyển gen nhằm đa dạng hóa sản xuất, nâng cao đời sống chongười dân. Tài liệu tham khảo Hoàng Thị Thanh Nhàn, Nguyễn uân Dũng, ê Thị Thu Hiền, Nguyễn Đặng Thu Cúc, Ngô uân uý, Tạ Thị Kiều Anh, Phan Bình Minh. (bs). 2009. Kiến thức cơ bản về sinh vật biến đổi gen và an toàn sinh học đối với sinh vật biến đổi gen. Hà Nội. Nguyễn Thị Thúy Diễm. (bs). Không ngày tháng. Chương 4: Sản phẩm chuyển gen. An Giang. Sở nông nghiệp Sơn La. 09.03.2011. 6 siêu cây trồng chuyển gen [trực tuyến]. Sở nông nghiệp Sơn La. Đọc từ: (đọc ngày: 20.11.2011). VnExpress.net. 05.10.2011. Cây trồng biến đổi gen và tương lai ở Việt Nam [trực tuyến]. Bộ Khoa học và Công nghệ. Đọc từ: gene-va-tuong-lai-o-viet-nam/ (đọc ngày: 20.11.2011).