Chuyển gen và những vấn đề xoay quanh thực phẩm chuyển gen

CHUYỂN GEN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ XOAY QUANH THỰC PHẨM CHUYỂN GEN Chuyển gen là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất của Công Nghệ Sinh Học phân tử . Bằng nhiều phương pháp ứng dụng công nghệ hiện đại Ngành đã tạo ra nhiều giống thực vật mới có tác dụng cao với đời sống góp phần cải thiện cuộc sống cùng với sự phát triển của xã hội . Khái niệm và các điều kiện cần thiết để chuyển gen Ta có thể hiểu rằng chuyển gen là kỹ thuật đưa 1 hay nhiều gen lạ dạng plasmid tái tổ hợp vào tế bào chủ . Điều kiện cần thiết khi thực hiện chuyển gen Kích thước vectơ nhỏ Có khả năng tái bản Mang những đạc điểm dễ phát hiện Có ít nhất 1 vị trí nhận biết enzyme cắt giới han Các phương pháp chuyển gen sử dụng trong thực phẩm hiện nay Chuyển gen trực tiếp Có nhiều phương pháp như sử dụng liposome,điện biến nạp(electroporation),vi tiêm,bắn gen,dùng silicon carbide. 1. Súng bắn gen ( Sanford 1987 ) Sử dụng tốc độ cao của vi đạn đạo RNA hay DNA (microprojectile) xuyên vào trong tế bào . Các vi đạn đạo là những hạt tungsten hay vang(đường kính 1-4 µ ) tẩm DNA . 2. Chuyển gen bằng phương pháp vi tiêm Có thể được thực hiện dễ dàng đối với tế bào trần cố định trên alginate . Hiệu quả có thể đạt 20% đối với tế bào cây thuốc lá . 3. Biến nạp qua trung gian các sợi silicon carbide Trộn chung các plasmid DNA với tế bào trong sự hiện diện của các sợi silicon carbide và lắc . Khi lắc dung dịch , các sợi mảnh của silicon carbide tương tự như những cây kim làm thông vách tế bào để plasmid DNA xâm nhập vào tế bào . Chuyển gen gián tiếp qua trung gian agrobacterium tumefaciens Các ưu , khuyết điểm của thực vật chuyển gen Ưu điểm Ở một số nước người dân chỉ dựa vào gạo như là thực phẩm chính, nên suy dinh dưỡng, mù lòa là hiện tượng hết sức phổ biến vì gạo không có đủ các dưỡng chất, vitamin A cần thiết. Nếu được thay đổi gen, chúng sẽ chứa nhiều vitamin và khoáng chất bổ sung . Tạo ra được những giống cây BĐG có khả năng sinh trưởng tốt ở trong điều kiện đất nghèo dinh dưỡng, đất khô hạn, độ mặn cao hay khí hậu lạnh sẽ giúp tăng năng suất. Các nhà khoa học Thụy Sĩ đã nghiên cứu ra giống lúa "vàng" chứa tỷ lệ chất beta-caroten (tiền vitamin A) ở tỉ lệ cao, có thể hạn chế các bệnh về mắt và dầu ăn có lợi cho sức khoẻ từ đậu nành, cải dầu cũng đang được nghiên cứu. Khuyết điểm Các nhà bảo vệ môi trường, nhà khoa học và chính phủ cho rằng, GMF trong thực vật biến đổi gen huỷ hoại môi trường do tác hại không lường đến các loài khác. Nguy cơ gây bệnh dị ứng và một số tác động khác ở người có cơ địa nhạy cảm. Nguy cơ gây lờn kháng sinh do việc sử dụng GMF có thể dẫn tới việc tăng tính kháng kháng sinh của vi khuẩn. Chưa hết, nguy cơ về thành phần dinh dưỡng do tất cả các phương pháp nhân giống thực vật, dù truyền thống hay chuyển gen, đều có khả năng thay đổi giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, hoặc thay đổi ngoài dự kiến về nồng độ, hàm lượng các chất ức chế dinh dưỡng. Cây chuyển gen có thể thay đổi các thành phần cơ bản protein, béo, carbohydrat thô, các chất kháng dinh dưỡng (phytase, chất ức chế trypsin). Đồng thời, khả năng phát tán những gene 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 chuyển gene. Việc đưa gen lạ vào cơ thể có thể gây rối loạn quá trình chuyển hoá, tạo nên sự xuất hiện các độc tố. Một số câu hỏi về thực vật chuyển gen Tại sao phải tạo cây chuyển gen? 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. Ai tạo ra cây chuyển gen ? Hầu hết những nghiên cứu về cây chuyển gen đều được tiến hành ở các nước phát triển, chủ yếu là Bắc Mỹ và Tây âu. Tuy nhiên gần đây nhiều nước đang phát triển cũng đang bắt đầu những nghiên cứu về kỹ thuật di truyền , ở các nước phát triển, các công ty Công nghệ sinh học đã đi đầu trong việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gen vào nông nghiệp. Các Công ty này gồm  Aventis, Dow AgroSciences, DuPont/Pioneer, Monsanto và Syngenta. Thế nào là một cây chuyển gen ? Cây chuyển gen là một thực vật mang một hoặc nhiều gen được đưa vào nhân toạ 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. Cây chuyển gen được trồng ở đâu ? Có 14 nước được coi là có diện tích trồng cây chuyển gen thuộc loại lớn (mega-countries) với diện tích trồng từ 50.000 ha trở lên, trong đó có 10 nước đang phát triển và 4 nước công nghiệp. các nước có diện tích trồng lớn xếp theo thứ tự từ lớn tới bé là Hoa Kỳ,Achentina, Brazil,Canada,  Trung Quốc, Paraguay, Ấn độ,  Nam Phi, Urugoay, Ôxtralia, Mexico, Rumani, Philippine và Tây Ban Nha (Theo James, 2005) Những lợi ích tiềm tàng của cây chuyển gen là gì ? Tăng sản lượng Giảm chi phí sản xuất Tăng lợi nhuận nông nghiệp Cải thiện môi trường Lợi ích của những cây trồng chuyển gen 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 Những nguy cơ tiềm  ẩn của cây chuyển gen là gì ? 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 chuyển gen Nguy cơ những chất độc này tác động tới sinh vật không phải sinh vật cần diệt. 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 2 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”. Phương pháp thứ hai là sử dụng một loại vi khuẩn để đưa gen mong muốn vào bộ gen của thực vật. Liệu cây chuyển gen có phù hợp với những quốc gia đang phát triển không ? Ở các quốc gia thường xuyên không đủ lương thực để phân phối và giá lương thực ảnh hưởng trực tiếp tới thu nhập của đại bộ phận dân chúng thì lợi ích tiềm tàng của cây chuyển gen là không thể phủ nhận được. Thực tế là những loại lương thực được tăng cường hàm lượng dinh dưỡng có thể không cần thiết ở các nước phát triển nhưng lại giữ vai trò thiết yếu trong việc giảm  nạn đói ở những nước đang phát triển. Một số hình ảnh về thực vật chuyển gen Thành tựu của thực vật chuyển gen trong cuộc sống Viện Công nghệ khoa học thực vật Thụy Sĩ đã thành công trong việc tạo ra giống lúa “vàng” chứa phong phú beta-caroten (vitamin A) và giống lúa này đã được Quỹ Rockefeller tài trợ để triển khai ở một số nước đang phát triển. Với giống lúa này người ta hy vọng se cứu được nhiều người trong số 500 000 người bị mù lòa trên thế giới hàng năm. Công nghệ gen đã làm tăng năng suất, dẫn tới sự giảm giá ngũ cốc trên toàn cầu, khiến tỷ lệ suy dinh dưỡng trong cộng đồng thế giới ngày một giảm . GS. Parrot với một số thành tựu mới nhất của công nghệ sinh học, ứng dụng trên đậu nành và ngô chuyển gen ở Mỹ. Hai loài thực vật này, sau khi được chuyển gen, đã có khả năng đề kháng sâu bệnh và cho năng suất cao hơn hẳn. Gần đây một số thực vật chuyển gen còn được dùng để thu hút kim loại nặng trong đất và làm giải tỏa tình trạng ô nhiễm môi trường bởi kim loại nặng. Alyssum bertolonii, một cây hoa dại thuộc dòng(hyperaccumulators ) có tán và hoa màu vàng có thể hút lên và lưu giữ lại được trong thân tới 1% nickel, tức là gấp 200 lần lượng kim loại nặng có thể giết chết hầu hết các loài thực vật khác Việt Nam đã đạt được một số thành tựu đáng ghi nhận về nghiên cứu gen, như việc phát hiện các gen kháng sâu và thuốc diệt cỏ, cùng các gen chỉ thị liên quan đến khả năng chống bệnh đạo ôn, bạc lá của lúa, nhân gen, chỉ thị phân tử ADN, nghiên cứu di truyền miễn dịch thực vật, sản xuất vacxin cho gia súc, gia cầm... Tuy nhiên, công nghệ sinh học ứng dụng trong nông nghiệp ở nước ta vẫn còn gặp nhiều khó khăn, như thiếu các chuyên gia giỏi, bị hạn chế về đầu tư, hạn chế về công nghệ, về tổ chức, triển khai... Một số sản phẩm công nghệ sinh học thực phẩm Hiện nay, những sản phẩm lương thực, thực phẩm do Công nghệ Sinh học (CNSH) tạo ra đã có mặt trên thị trường. Những cây trồng chuyển gen vẫn giống những cây trồng truyền thống nhưng chúng có thêm một số đặc điểm được cải thiện . Chúng không những có lợi cho nông dân mà còn cho cả người tiêu dùng. Người nông dân thì gặt hái được những vụ mùa bội thu, trong khi người tiêu dùng quanh năm lại có nhiều loại sản phẩm để lựa chọn. Ngoài ra những giống mới được tạo ra bằng CNSH cũng còn có tiềm năng bảo vệ môi trường. Cây đậu tương CNSH Đậu tương là cây lấy dầu có ý nghĩa kinh tế lớn nhất trên thế giới. Thành phần các axit amin cần thiết có trong đậu tương có tỷ lệ cao hơn trong thịt. Do vậy nó đã trở thành một cây trồng quan trọng nhất hiện nay.Với một số loại đậu tương hiện nay như là: Đậu tương chống chịu chất diệt cỏ:cho phép khống chế cỏ dại tốt hơn và làm giảm thiệt hại do cỏ dại gây nên. Đậu tương Oleic axit :Giống đậu tương chuyển gen này có hàm lượng cao axit oleic, axit béo có một liên kết không no. Ngô chống chịu thuốc diệt cỏ Giống ngô này cũng tương tự như đậu tương chống chịu thuốc diệt cỏ, cho phép người nông dân linh hoạt hơn trong việc sử dụng thuốc diệt cỏ dại phá hoại mùa màng. Được trồng ở Achentina, Ôxtralia, Canada, Trung Quốc, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippine, Nam Phi, Thụy Sĩ và Mỹ. Ngô kháng sâu :Loại ngô chuyển gen này chứa một protein có nguồn gốc từ vi sinh vật đất tự nhiên (Bt). Protein này đem lại cho cây ngô khả năng kháng ổn định đối với sâu đục thân.Protein Bt này đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học an toàn trong hơn 40 năm qua. Cây cải dầu CNSH :Giống cải dầu chuyển gen được phát triển rộng rãi nhờ những nhà tạo giống người Canada, đặc trưng của chúng là chất lượng dinh dưỡng, cụ thể là chúng có hàm lượng thấp các axit béo no. Cải dầu có hàm lượng Laurate cao: Giống cải dầu này chứa các hàm lượng laurate cao. Dầu hình thành từ các giống mới này giống như dầu dừa và dầu cọ. . Được trồng ở Canada và Mỹ. Cải dầu có hàm lượng axit oleic cao: Loại cải dầu mới này chứa hàm lượng axit oleic cao. Được trồng ở Canada. Cây Bông CNSH : được chia làm 2 loại Bông chống chịu thuốc diệt cỏ Bông kháng sâu Nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu để diệt những sâu bệnh này sẽ được hạn chế hay giảm tối đa nhờ những giống cây này . Được trồng ở Achentina, Ôxtralia, Brazil, Canada, Trung Quốc, Nhật Bản, Mêxicô, Philippine, Nam Phi, và Mỹ (Đã được cho phép trồng tại ấn độ). Các cây trồng chuyển gen phổ biến nhất trên thế giới trong năm 2005 Khoai tây CNSH : chia lam 2 loại Khoai tây kháng côn trùng : Loại khoai này mang một protein kháng sâu tạo cho nó khả năng tự bảo vệ trước bọ khoai tây Colorado.Được trồng ở  Ôxtralia, Canada, Nhật Bản, Philippine và MỹKhoai tây kháng Virus :Đã có một vài giống khoai tây được chuyển gen nhằm kháng virus xoăn lá khoai tây (PLRV) và virut khoai tây Y (PVY). Loại khoai tây này được chuyển gen của virus để tự kháng lại virus. Được trồng ở Ôxtralia, Canada, Philippine, Nam Phi, và Mỹ. Bí đỏ kháng vi rút : Một loại bí “cổ gà” màu vàng áp dụng CNSH hiện đã có trên thị trường. Nó có khả năng kháng Virus khảm dưa hấu và virus khảm vàng zucchini. Cà Chua CNSH:Cà chua chin chậm là loại thực phẩm chuyển gen đầu tiên được sản xuất ở các nước phát triển. Giống cà chua này có thời gian lưu trên giá bán hàng dài hơn. Nó mang một gen làm chậm quá trình mềm quả tự nhiên khi quả chin. Cây đu đủ CNSH Đu đủ kháng virus : Giống đu đủ Hawaii này chứa một gen của virus mã hóa cho protein vỏ của virus đốm vòng ở đu đủ (PRSV). Protein này tạo cho cây đu đủ khả năng tự bảo vệ chống lại PRSV.