Viện Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tiểu luận môn: Thực Phẩm Biến Đổi Gen Đề tài : Thành tựu triển vọng phát triển thực phẩm biến đổi gen Thế Giới Giảng viên : Nhóm thực : Trần Văn Hưng Lớp : PGS.TS Khuất Hữu Thanh Hoàng Ngọc Quỳnh 12BCNTP2 Hà Nội, 6/2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I SINH VẬT BIẾN ĐỔI GEN VÀ THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN Khái niệm Những thành tích và lợi ích của công nghệ biến đổi gen 2.1 Bốn lĩnh vực áp dụng nông nghiệp và thực phẩm 2.2 Những đóng góp quan trọng cơng trình biến đổi gen .5 2.3 Đối với nhiều lĩnh vực khác .5 Công nghệ biến đổi gen an toàn sinh học CHƯƠNG II THÀNH TỰU GMO VÀ GMF TRÊN THẾ GIỚI Sự phát triển của GMO và GMF thế giới .9 Thực phẩm biến đổi gen từ vi sinh vật 10 Thực phẩm biến đổi gen từ thực vật 10 3.1 Các kết quả biến nạp gen thành công ở các giớng trờng quan trọng.10 3.2 Tình hình trồng biến đổi gen trồng thương mại toàn cầu 20 Thực phẩm biến đổi gen từ động vật 21 CHƯƠNG III XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN TRÊN THẾ GIỚI .37 Tiềm đóng góp thực phẩm biến đổi gen 37 Trị giá thực phẩm biến đổi gen toàn cầu 38 Nhận định GMF triển vọng chúng tương lai 38 Xu hướng phát triển TPBĐG Thế giới……………………………… 39 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .43 MỞ ĐẦU Hơn thập kỷ qua, bùng nổ công nghệ sinh học (CNSH), mà hàng đầu công nghệ biến đổi gen, tạo bước đột phá phát triển khoa học nhiều ngành kinh tế - kỹ thuật khác lồi người, có ảnh hưởng lớn lao đến sản xuất – môi trường – xã hội sống Thành tựu thật kỳ diệu, thách thức đa chiều hội, triển vọng to lớn! Thật khơng thể phủ nhận vai trị công nghệ sinh học việc cải thiện, chuyển gen tạo sinh vật mang nhiều đặc điểm ưu việt Chúng ta kể số thành công bật việc tạo động vật mang gen mong muốn Bằng cách thay đổi ADN, cho kết hợp với ADN khác, khoa học tạo gen mới, tiền thân sản phẩm biến đổi gen hoàn chỉnh mà người ta quen gọi GMO (Genetically Modified Organison) và thực phẩm biến đổi gen GMF (Genetically Modified Food) Theo số liệu thống kê, 45% ngô 85% đậu nành Mỹ sản phẩm GMO, 70 đến 75% thực phẩm chế biến bán thị trường Mỹ có chứa thành phần chuyển gen CHƯƠNG I SINH VẬT BIẾN ĐỔI GEN VÀ THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN Khái niệm - Công nghệ biến đổi gen công nghệ chuyển gen theo kỹ thuật DNA tái tổ hợp với công cụ kỹ thuật phân tử, thông qua việc phân lập gen có ích từ sinh vật cho chuyển trực tiếp vào sinh vật nhận, để tạo sinh vật biến đổi gen Quá trình hồn tồn mang tính nhân tạo khơng thấy tự nhiên - Theo định nghĩa Nghị định Cartagena, sinh vật biến đổi gen - GMO (Genetically Modified Organison) (bao gồm động vật, thực vật vi sinh vật) sinh vật mà vật liệu di truyền biến đổi theo ý muốn chủ quan người, mang tổ hợp nguyên liệu di truyền tạo nhờ sử dụng kỹ thuật phân tử để đưa gen vào gen sinh vật, tạo dạng chưa tồn tự nhiên Thuật ngữ quốc tế gọi chúng GMO (Genetically modified organism).Sinh vật GMO trồng gọi trồng biến đổi gen Thực phẩm tạo từ sinh vật biến đổi gen hay có chứa thành tố chúng gọi Thực phẩm biến đổi gen - Thực phẩm biến đổi gen (GMF – Genetically modified food) Bản chất tính hữu ích công nghệ biến đổi gen tạo giống trồng có điểm khác kỹ thuật tạo giống truyền thống kỹ thuật lai hữu tính truyền thống nhà tạo giống trộn hai genome đơn bội tế bào phấn tế bào noãn với nhau, qua ta nhận nhiều tính trạng khơng mong muốn, phải kỹ thuật lai ngược hay lai tích luỹ loại bỏ nhiều tính trạng khơng mong muốn để thu giống với tính trạng bổ sung theo mong muốn Cơng nghệ chuyển gen tìm cách phân lập gen có ích riêng biệt từ cho chuyển trực tiếp vào nhận, tránh phiền phức cách tạo giống truyền thống Do thời gian tạo giống theo kỹ thuật chuyển gen nhanh nhiều so với kỹ thuật lai hữu tính Hơn với kỹ thuật chuyển gen sinh vật khác lồi, điều mà theo kỹ thuật truyền thống làm Những thành tích lợi ích kỳ diệu công nghệ biến đổi gen Công nghệ biến đổi gen đạt thành tựu mang lại lợi ích to lớn lĩnh vực: nơng nghiệp, công nghệ sinh học, y tế, bảo vệ môi trường, công nghiệp chế biến thực phẩm thức ăn chăn nuôi 2.1 Bốn lĩnh vực công nghệ sinh học đại áp dụng nông nghiệp thực phẩm là: 1) Giống trồng vật nuôi chuyển gen mang lại đặc điểm nông – sinh quý phương pháp truyền thống không tạo được; 2) Các chế phẩm sinh học dùng bảo vệ trồng - vật nuôi, vaccine, thuốc trừ sâu bệnh, phân bón vi sinh; 3) Cơng nghệ bảo quản chế biến nông hải sản chế phẩm vi sinh enzyme Giá trị nguyên liệu nông sản nâng lên nhiều lần; công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi; 4) Các chế phẩm sinh học phục vụ việc xử lý bảo vệ mơi trường nơng nghiệp – nơng thơn 2.2 Những đóng góp quan trọng cơng trình biến đổi gen bao gồm: 1) đóng góp vào an ninh lương thực, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi rẻ 2) Bảo tồn đa dạng sinh học, hạn chế việc phá rừng làm nông nghiệp, bảo tồn đa dạng sinh học cánh rừng khu bảo tồn khắp giới 3) đóng góp vào cơng xố đói giảm nghèo 4) Giảm dư lượng thuốc trừ sâu sản xuất nông nghiệp 5) Giúp giảm thiểu ảnh hưởng biến đổi khí hậu, giảm bớt khí thải nhà kính 6) Góp phần vào việc sản xuất có hiệu nhiên liệu sinh học 7) Góp phần mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho nhà nơng 2.3 Đối với nhiều lĩnh vực khác, GMO mang lại nhiều lợi ích lớn như: 1) Tăng cường chất lượng thực phẩm, loại trừ thực phẩm nhiễm độc 2) Sản xuất nhiều loại hoá chất, đặc biệt dầu từ chuyển gen lanh, cải dầu, hướng dương 3) Tạo chất đặc biệt dược phẩm, mỹ phẩm, thuốc nhuộm 4) Tăng khả chăm sóc sức khoẻ 5) Sản xuất loại dược phẩm chống bệnh đặc biệt 6) Tạo chất hố học gây nhiễm mơi trường 7) Bảo vệ mơi trường Chính lợi ích nêu mà cơng nghệ sinh học nói chung cơng nghệ chuyển gen nói riêng có bước phát triển nhảy vọt thần kỳ Công nghệ biến đổi gen an toàn sinh học Mặc dù mang lại thành tựu to lớn mang tính tồn cầu, sinh vật chuyển gen nói chung trồng chuyển gen nói riêng từ phơi thai hôm gây ý kiến trái chiều, tranh cãi gay gắt, lo sợ khả rủi ro… giới khoa học, khách, quản lý dư luận xã hội tầm quốc gia, tổ chức, cá nhân Về mặt quốc gia có nhóm với quan điểm khác nhau: nhóm thứ hồn tồn ủng hộ GMO gồm Mỹ, Canada, Mexico, Bazil, Achentina, Trung Quốc, Ấn độ, Australia Nhóm thứ hai nhóm khơng ủng hộ chủ yếu lục địa châu âu; nhóm cịn lại có thái độ trung gian chờ đợi Sở dĩ có tình trạng đối xử khác biệt với trồng biến đổi gen tác động khác yếu tố trị, tơn giáo kinh tế Các nước thuộc nhóm trung gian ủng hộ việc nghiên cứu phát triển thận trọng triển khai sản xuất lí phụ thuộc vào thị trường tiêu thụ nông sản nằm chủ yếu nước thuộc nhóm thứ hai! Trên phạm vi tổ chức quốc tế có tổ chức ủng hộ tích cực dũng cảm ISAAA (Tổ chức quốc tế tiếp thu ứng dụng CNSH nơng nghiệp), có tổ chức phản đối GMO Liên đồn quốc tế nơng nghiệp hữu (quy định nơng sản hữu khơng có nguồn gốc GMO) số tổ chức bảo vệ môi trường châu âu Ngay quốc gia có ý kiến trái chiều: Thí dụ cộng đồng châu âu Uỷ ban EC chấp nhận việc sản xuất khoai tây chuyển gen, đức tán thành Italia lại khơng trí Phe ủng hộ nêu thành tựu to lớn GMO (như nêu trên) đồng thời sau gần 15 năm ứng dụng kỹ thuật chuyển gen diện tích gần 100 triệu 25 nước với việc sử dụng 55 nước có dân số nửa dân số giới chưa có chứng cụ thể tác hại trực tiếp gián tiếp GMO Những ý kiến phản đối GMO nêu lên lý gồm: 1) Công nghệ biến đổi gen vượt điều người lẽ không nên làm; 2) Hiện có chứng khẳng định sản lượng nơng nghiệp tăng lên GMO; 3) Nhiều ví dụ ứng dụng GMO bị thất bại – Thí dụ sản xuất lúa không gây dị ứng; 4) Về y tế không đủ thông tin liên quan đến độc tố sản phẩm có nguồn gốc từ GMO; 5) Khả ảnh hưởng đến môi trường đưa GMO môi trường đặc biệt đa dạng sinh học; 6) Hoạt động nông công nghiệp thay đổi theo hướng bất lợi; 7) Những ảnh hưởng kinh tế - xã hội có nguy cao đặc biệt đến phát triển nông trại truyền thống vừa nhỏ v.v… Tựu trung người ta lo ngại khả rủi ro, khơng an tồn GMO khía cạnh sau, đặc biệt sau thời gian ứng dụng lâu dài: 1) ảnh hưởng lên sinh vật không cần diệt môi trường; 2) Sự tồn mơi trường lâu bình thường xâm chiếm nơi cư ngụ mới; 3) Khả phát tán ý muốn sang loài khác; 4) Tác động đến cân sinh học tự nhiên đa dạng sinh học; 5) ảnh hưởng đến sức khoẻ người, đồng vật; 6) Khả lai chéo tạo nên loại sinh vật không mong muốn cỏ dại nông lâm nghiệp; 7) ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đất chu trình ni tơ v.v… Từ thực trạng dẫn đến quan điểm rộng rãi, ngày chiếm ưu phạm vi toàn cầu, mở rộng ứng dụng CNSH GMO đồng thời phải đảm bảo biện pháp chống, ngừa rủi ro an tồn sinh học An tồn sinh học gì? An tồn sinh học (Biosafety) biện pháp nhằm giảm thiểu loại bỏ rủi ro tiềm tàng trước mắt lâu dài, trực tiếp gián tiếp mà ứng dụng công nghệ sinh học (CNSH) gây cho người, động vật, thực vật, vi sinh vật, môi trường đa dạng sinh học Nghị định thư Cartagena về an toàn sinh học gồm 55 khung và 40 điều và phụ lục An toàn sinh học bao gồm nội dung đánh giá rủi ro, quản lý rủi ro giám sát Trong đánh giá rủi ro nhằm xác định tác động bất lợi xảy Quản lý rủi ro bao gồm biện pháp quản lý tác hại nhận biết mức chấp nhận Mục tiêu đánh giá quản lý rủi ro nhằm đảm bảo an tồn khơng cản trở, thành rào cản nghiên cứu phát triển sản phẩm (CNSH) có giá trị Các định ứng dụng CNSH (chấp nhận hay không chấp nhận) đưa sở khoa học kết đánh giá quản lý rủi ro Quan điểm nhà lãnh đạo giới thống thể chương trình hành động 21 (AGENDA 21) thông qua vào năm 1992 Hội nghị thượng đỉnh mơi trường tồn cầu Chương trình AE 21 khẳng định: CNSH cần phải phát triển nhằm phục vụ lợi ích nhân dân cần phải lưu ý kỹ thuật phải khơng phá vỡ tính tổng hồ mơi trường làm tăng thêm mối đe doạ cho sức khoẻ Quan điểm vận dụng cho phát triển công nghệ biến đổi gen ứng dụng sản phẩm biến đổi gen giới CHƯƠNG II THÀNH TỰU GMO VÀ GMF TRÊN THẾ GIỚI Sự phát triển của GMO và GMF thế giới Bằng cách thay đổi ADN, cho kết hợp với ADN khác, khoa học tạo gen mới, tiền thân sản phẩm biến đổi gen hoàn chỉnh mà người ta quen gọi GMO và GMF Theo số liệu thống kê, 45% ngô 85% đậu nành Mỹ sản phẩm GMO, 70 đến 75% thực phẩm chế biến bán thị trường Mỹ có chứa thành phần chuyển gen Dưới số sản phẩm tiêu biểu công nghệ chuyển gen người tạo thời gian gian gần Diện tích trồng biến đổi gen tăng 94 lần từ 1,7 triệu năm 1996 lên 160 triệu năm 2011 29 quốc gia toàn thế giới đưa vào canh tác Trong số đó có 19 nước phát triển và 10 nước công nghiệp nước đnag phát triển đứng đầu về diện tích : Ấn Độ, Trung Quốc, Braxin, Achentina và Nam Phi Trên lục địa Châu Phi có thể nói trồng biến đổi gen đã trở thành công nghệ trồng được đưa vào ứng dụng nhanh nhất lịch sử Từ 1996 đến 2010, trồng biến đỏi gen góp phần đảm bảo an ninh lương thực, phát triển bền vững Tổng trị giá 78,4 tỷ USD, tạo môi trường tốt hơn, bằng cách tiết kiệm 443 triệu kg thuốc trừ sâu, riêng 2010 đã giảm lượng khí thải CO2 là 19 tỷ kg, tương đương gần triệu xe ô tô Thực phẩm biến đổi gen từ vi sinh vật Năm 1982, công ty Genetech In sản xuất thành công insulin người tái tổ hợp vi khuẩn E.coli - Năm 1986 sản phẩm insulin thương mại đầu tiên (Humulin) công ty Eli Lily và Genetech sản xuẩ, được sử dụng chữa tiểu đường cho người Năm 1987 tổng hợp thành công insulin nhân tạo tế bào nấm men - Chủng vi khuẩn biến đổi gen Bacillus lichenifomis mang gen mã hóa enzyme amylase sử dụng sản xuất enzyme amylase - Chủng Bacillus subtillis chủng biến đổi gen được ứng dụng rộng rãi công nghệ sản xuât bia - Chủng nấm men biến đổi gen, để sản xuất thịt nhân tạo Thực phẩm biến đổi gen từ thực vật - Để chống lại tình trạng thiếu lương thực nhiều quốc gia phát triển giới, nhà khoa học quốc gia phát triển Mỹ, Anh nghiên cứu loại trồng biến đổi gen giúp mang lại suất, chất lượng cao Tháng 8/2010, nhà khoa học Anh công bố, họ giải mã thành công đồ gen lúa mỳ, ứng dụng thành tựu để giữ lại đặc tính trội trồng, mang lại suất, sản lượng cao Sau thành công này, lương thực biến đổi gen xem bước tiến lớn khoa học, song mang lại khơng tranh cãi, khơng dám an toàn việc sử dụng thực phẩm biến đổi gen sức khỏe người 3.1 Các kết quả biến nạp gen thành công ở các giống trồng quan trọng Sản phẩm Cải dầu Đặc điểm Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng laurate cao, hàm lượng oleic acid cao Ngô Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng Bông Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng Khoai tây Kháng côn trùng, kháng virus Đậu tương Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng oleic acid cao Bí Kháng virus 10 Họ sản xuất đàn gà mang gen chuyển (với hệ thống vetor ALV) hợp nhất, ổn định truyền lại cho hệ sau Gần 5% gà trống sinh từ phôi vi tiêm sử dụng để nhân giống Các gà trống truyền gen lại cho cháu với tần số 1%.Sản xuất dược phẩm protein khác trứng để sử dụng cho y học người vật nuôiTrong lĩnh vực này, gà mái trứng chúng sử dụng nhà máy sản xuất protein kháng thể Các nhà khoa học tạo gà chuyển gen sản xuất protein trứng Ðây bước quan trọng để tiến đến mục tiêu nhân giống gà mái đẻ “quả trứng vàng” mà thuốc đóng gói Sản xuất thuốc lịng trắng trứng có nhiều lợi Gà đẻ nhiều hệ thời gian ngắn Một hệ gà khoảng tháng, ngắn nhiều so với động vật có vú lớn dê chẳng hạn phải cần 18 tháng sinh trưởng từ phơi chuyển gen có khả cho sữa Gà sản xuất nhiều protein, hàng năm gà mái đẻ xấp xỉ khoảng 330 trứng chứa 6,5 gam protein khác Về mặt sinh học lịng trắng trứng phức tạp sữa có nhiều phương pháp tách chiết protein khác từ trứng cách dễ dàng Harvey cộng (2002) thuộc trường Ðại học Georgia Athens đưa gen mã hoá enzyme beta-lactamase vi khuẩn vào phôi gà Leghorn trắng Khoảng 2% phôi sinh trưởng đến thành thục biểu enzyme beta-lactamase số tế bào Bước tiếp theo, nhà nghiên cứu cho lai gà bình thường với gà trống gà mái biểu beta-lactamase tinh trùng hay trứng chúng Thế hệ sinh mang gen beta-lactamase tất tế bào gà mái hệ đẻ trứng nhỏ có chứa beta-lactamase Các gen chuyển ổn định gà Mỗi gà mái chuyển gen đẻ trứng chứa enzyme tối thiểu 16 tháng gen chuyển hoạt động chức tối thiểu qua hệ gà mái.Tuy nhiên, loại virus sử dụng làm vector mang gen có kích thước nhỏ vào DNA gà Ðây vấn đề quan trọng thực tế nhiều gen hữu ích có kích thước lớn gấp 10 lần so với gen beta-lactamase Hai hướng nghiên cứu mà nhà khoa học tập trung vào chuyển gen mã hoá protein sử dụng cho chữa bệnh phát triển phương pháp để tạo nhiều protein ngoại lai mô đặc biệt ống dẫn trứng chẳng hạn Nghiên cứu gà chuyển gen sử dụng để:- Chế tạo vaccin.- Sản xuất kháng thể trứng Các kháng thể thêm vào thức ăn lợn để để chống nhiễm khuẩn (như E coli).Sản xuất kháng thể thúc đẩy sinh trưởng nỗn hồng để cung cấp ngun 30 liệu cho vật ni nhằm mục đích tăng tốc độ sinh trưởng chúng.- Sản xuất protein tái tổ hợp lactoferrin lysozym Ðây chất bổ sung với thuốc kháng sinh thúc đẩy sinh trưởng kháng thể phần thức ăn gia cầm.- Sản xuất kháng thể chống ung thư người.- Tiết hormone sinh trưởng người để chữa bệnh lùn.- Sản xuất trứng có hàm lượng cholesterol thấp phục vụ cho người.- Sản xuất isoflavon đậu nành trứng để bán cho người tiêu dùng.- Sản xuất kháng thể immoglobulin chim IgY cách đặc biệt, thay cho việc sử dụng động vật thí nghiệm.- Tạo dòng sản xuất gà thịt (broiler) Khi trứng gà mái thịt thụ tinh mang tế bào “kiểu thịt” cho phép tạo dịng gà thịt Trong chương trình này, cá thể định từ đàn gà phả hệ tạo dòng vật chất di truyền đưa vào trứng thụ tinh Các nhà khoa học nuôi cấy tế bào mang gen ngoại lai sau đưa tế bào vào phôi trứng nhận thụ tinh tạo gà thể khảm Trứng nhận thụ tinh thu thập từ đàn gà Leughorn chẳng hạn Gà Leughorn sinh sản số lượng lớn trứng với giá thành không đắt Khi trứng chuyển gen ấp nở thu gà thịt.Nhận biết khai thác tính trạng sinh học có lợi cho sản xuất thịt gia cầmVào đầu thập niên 1990, Công ty Merck- công ty gia cầm lớn giới đăng ký sáng chế Châu Âu gà chuyển gen hormone sinh trưởng bị tên “gà vĩ mơ” (Macro Chicken).Trong lúc nhà Di truyền học nghiên cứu gen giảm mỡ để xen vào gà broiler tốc độ sinh trưởng nhanh làm tăng số lượng tế bào mỡ gà Ở giai đoạn tuần tuổi, gà chuyển gen hormone sinh trưởng có tốc độ sinh trưởng nhanh gấp 3,5 lần so với gà bình thường Nhưng tỉ lệ tử vong gà mái đẻ chuyển gen gấp lần 2% gà chuyển gen chết suy tim giai đoạn đầu phát triển Tối thiểu 1/4 gà broiler bị què nghiên cứu cho thấy chúng bị đau Với nhiều vấn đề gây nên sinh trưởng với tốc độ mạnh mẽ gà chuyển gen hormone sinh trưởng vậy, ngành kỹ nghệ gia cầm xem xét phương pháp sửa đổi di truyền khác để nhân giống gà cho thị trường giới Trong kỷ 21 này, chắn công ty giống trở nên ngày quan tâm đến tính trạng khác tốc độ sinh trưởng Các công ty Công nghệ Sinh học cho kế hoạch họ không tăng số lượng gà ni để giết thịt mà cịn rút ngắn thời gian sinh trưởng gà việc gà có trọng lượng thể lớn hơn.Nghiên cứu phát triển phôiVào năm 2003, nhà khoa học gia cầm trường Ðại học North Carolina phát triển công cụ hữu dụng để 31 hiểu phôi gà phát triển nào.Các nhà nghiên cứu thành công chuyển gen vào gà tạo dòng gà mang gen marker đặc hiệu Hiện phôi gà chuyển gen sử dụng mơ hình để hiểu phát triển phơi bình thường phơi khơng bình thường Các dịng gà chuyển gen sử dụng nghiên cứu với mục đích tìm hiểu khuyết điểm sinh sản tình trạng biến dạng chi, tật nứt đốt sống Các nhà nghiên cứu cho việc hiểu chế phía sau tế bào hoạt động có tốt khơng q trình phát triển phơi cuối cung cấp manh mối để làm ngừng phát triển bệnh tật dẫn đến nhiều hữu ích khác kể việc cải tiến sức khoẻ người động vật Các nhà nghiên cứu tạo gà chuyển gen cách vi tiêm gen lacZ với tín hiệu định vị nhân (gen lacZ dễ phát biểu protein ßgalactosidase) nối với vector retrovirus SNTZ vào khoang đĩa phôi lớp tế bào bề mặt nỗn hồng trứng vừa đẻ Sau trứng ấp nở gen lacZ phát phản ứng PCR số 15 gà trống vi tiêm sống đến thành thục sinh dục mang gen lacZ tinh trùng Các gà trống đem lai với gà mái bình thường khơng chuyển gen Một gà trống mang gen lacZ đem lai tạo 224 gà hệ F1, có gà trống mang gen lacZ, chiếm tỉ lệ 0,89% Hai gà trống F1 đem lai với gà mái bình thường tạo hệ F2 46,5% gà F2 mang gen lacZ mong đợi alen trội đồng hợp tử Sản phẩm gen lacZ ß-galactosidase định vị nhân biểu mơi trường ni cấy ngun bào sơ cấp có nguồn gốc từ gà F2 biểu tồn phơi gà F2 Ðây lần dịng gà chuyển gen biểu ß-galactosidase phát triển Trứng y học Sau thời gian dài nghiên cứu, nhà khoa học Anh lai tạo thành cơng gà có khả cho đời loại trứng có chứa thành phần ngăn ngừa bệnh ung thư cho người Hệ ADN gà bổ sung gen người để protein người tiết vào lòng trắng trứng hỗn hợp protein có chứa thành phần chữa bệnh giống dược phẩm mà người ta dùng chữa bệnh ung thư da loại bệnh khác Nói cụ thể trứng gà nói có chứa miR24, phân tử có khả trị khối u ác tính 32 viêm khớp interferon b-1a người có tác dụng điều trị bệnh xơ cứng rải rác Cá hồi chuyển gene hoocmon sinh trưởng GH ở người có tốc độ tăng trưởng cao gấp 10-30 lần • Việc tạo thỏ chuyển gen thành công công bố vào năm 1985 • Vào năm 2001, tạo thỏ chuyển gen có khả phát ánh sáng màu lục tối Cịn có lồi thỏ chuyển gen người lấy sữa vắt sữa quy mô công nghiệp công ty sinh học Phamging có sở Hà Lan Sữa thỏ chứa protein người dùng để bào chế thành loại thuốc điều trị bệnh angioedema di truyền, bệnh rối loạn máu gặp dẫn việc sưng phồng mơ thể Cịn có lồi thỏ chuyển gen người lấy sữa vắt sữa quy mô công nghiệp công ty sinh học Phamging có sở Hà Lan Sữa thỏ chứa protein người dùng để bào chế thành loại thuốc điều trị bệnh angioedema di truyền, bệnh rối loạn máu gặp dẫn việc sưng phồng mô thể Tạo cừu chuyển gen mà sữa chúng có chứa protein Lactoferrin có tác dụng chất kháng sinh Cá chuyển gen Hiện nghiên cứu tạo cá chuyển gen ngày nhiều phịng thí nghiệm giới quan tâm Khoảng 10 năm trở lại hàng loạt cá chuyển gen tạo ra: cá hồi cầu vồng, cá hồi, cá rô phi, cá vàng, cá mú vằn, cá medaka, cá chép, cá nheo Mỹ, cá trê châu Phi, cá vền biển (seabream), cá hồi chấm hồng Bắc cực (Arctic charr) Những gen ngoại lai sử dụng để biến nạp vào cá gen hormone sinh trưởng (GH) người, gen GH bò, gen GH cá, gen δ-crystalline gà, gen ß-galactosidase vi khuẩn, gen kháng hygromycin, gen α-globin, gen protein chống lạnh cá, gen neomycin phosphotransferase (neo) Ví dụ Mc Envoy 33 cộng chuyển gen ß-galactosidae vào cá hồi Ðại tây dương (Atlantic salmon), Ozato cộng (1986) chuyển gen δ-crystalline gà vào cá medaka, Zhang cộng (1989) chuyển gen GH cá hồi cầu vồng vào cá chép cá trê Trong ba trường hợp gen ngoại lai biểu số cá biến nạp Trong số trường hợp, sản phẩm sinh từ gen ngoại lai động vật chuyển gen làm biến đổi kiểu hình chúng Ở cá chép chuyển gen GH cá hồi cầu vồng, polypeptid GH cá hồi cầu vồng tìm thấy cá chép chúng lớn lên nhanh so với cá đối chứng Những kết cho thấy tiềm to lớn việc sử dụng kỹ thuật chuyển gen để đưa gen quy định tính trạng mong muốn vào số lồi cá quan trọng.Có nhiều phương pháp khác để chuyển gen cho động vật nói chung cá nói riêng Phương pháp có hiệu vi tiêm trực tiếp DNA vào phôi Gần người ta thử nghiệm thành công chuyển gen trực tiếp vào tinh trùng trước cho thụ tinh Muller F cộng (1992) lần công bố thành công việc sử dụng tế bào tinh trùng xung điện để tạo cá chuyển gen Phương pháp tiến hành cách ủ tế bào tinh trùng cá dung dịch citrate loãng với DNA plasmid Tiếp theo sử dụng xung điện có cường độ điện trường cao để tăng lượng DNA xâm nhập vào tinh trùng Tách chiết dịch mô DNA genome cá bột phát triển từ trứng thụ tinh với tinh trùng xử lý để kiểm tra hiệu gen chuyển Bằng phương pháp lai phân tử Dot blot thử nghiệm biểu gen chứng minh có mặt biểu gen ngoại lai 2,6 4,2% số cá bột cá chép thường (Cyprinus carpio L.), cá trê Châu Phi (Clarias gariepinus) cá rơ phi (Oreochromis niloticus) Khơng có gen chuyển tìm thấy cá bột thu từ thí nghiệm tương tự khơng xung điện tinh trùng.Inoue (1992) chuyển gen vào phôi cá bột thành công phương pháp xung điện Zuoyan Zhu (1993) thành công việc chuyển gen ngoại lai vào cá phương pháp biến nạp xung điện: tổ hợp gen MThGH chuyển vào trứng cá thụ tinh loại bỏ màng chorion Thông số biến nạp tối ưu 250V / 22 µF / 20Ω / 1ms Kết đạt khoảng 10% số trứng nở phát triển cá thành cá chạch chuyển gen Muller cộng (1993) dùng gen luciferase đom đóm lacZ E coli, hai gen gắn với promoter CMV-IE1, để chuyển vào trứng thụ tinh loại bỏ màng chorion cá trê Châu 34 Phi cá mú vằn phương pháp xung điện Kết đạt khoảng 25 - 50% phôi phát triển thành cá chuyển gen Anderson cộng (1996) thành công việc chuyển gen trực tiếp vào vân cá hồi cầu vồng (Oncorhynchus mykiss) Gen ngoại lai sử dụng gen luciferase đom đóm gắn với promoter CMV-IEP (cytomegalovirus immediate early promoter) Sự biểu gen phát tế bào dọc theo đường tiêm tế bào phân tán trước vị trí tiêm Tan cộng (1997) chuyển gen chloramphenicol acetyltransferase (CAT) trực tiếp vào vân cá mú vằn (zeabrafish) sử dụng plasmid pCMV-CAT1 Sự hoạt động biểu gen CAT đạt cực đại tương quan với lượng plasmid tiêm vào µg pCMV-CAT1 Sự hoạt động gen CAT tăng lên cách đặn qua ngày đầu sau tiêm, với mức biểu cao liên tục đến năm Gen CAT gắn với promoter virus cho kết biểu cao Sự định vị hóa học mơ sử dụng CMV ß-gal cho thấy sợi vị trí tiêm biểu enzyme ß-gal Sự biểu mạnh mẽ liên tục gen tiêm vào cho phép đưa giả thuyết cá mú vằn hệ thống đơn giản dễ bị ảnh hưởng nghiên cứu trực tiếp chuyển gen vào Zohrah Haji Sulaiman (1999) thành công việc chuyển gen trực tiếp vào vân cá mú (Seabass, Lates calcarifer) tôm sú (Black Tiger Prawn, Penaeus monodon) Sự biểu gen sau tiêm plasmid pCMV ß-gal theo dõi đến 14 ngày biểu gen ß-gal phát cá sau tiêm ngày tôm ngày Sự biểu liên tục đến ngày sau tiêm cá 14 ngày sau tiêm tôm Tỉ lệ mẫu dương tính biểu gen ß-gal cá 33,3% tơm 20%.Cho đến nay, cá người ta tập trung nghiên cứu theo hướng sau: Chuyển gen hormone sinh trưởng (GH = growth hormone) vào cáHormone sinh trưởng protein có trọng lượng phân tử thay đổi tùy theo loài, người 21.500 Da GH tiết từ thùy trước tuyến yên động vật có xương sống Ở động vật có vú GH cần thiết cho sinh trưởng phát triển GH có 191 axit amin, cấu trúc phân tử có cầu nối disunfuaSự tiết GH hormone hypothalamus hormone giải phóng hormone sinh trưởng (GRH = growth hormone releasing hormone), hormone ức chế hormone sinh trưởng (GIH = growth hormone inhibiting hormone) theo chế điều hịa ngược Cá xử lý thí nghiệm với hormone sinh trưởng tuyến 35 yên chiết từ nguồn khác bò, lợn, cá Tất thí nghiệm làm tăng tốc độ sinh trưởng cá Sự sinh tổng hợp hormone sinh trưởng tái tổ hợp gà, bò cá hồi cầu vồng cho thấy chức sinh học gen hormone sinh trưởng tăng cường tốc độ sinh trưởng cá Thật có lý mong đợi cá chuyển gen hormone sinh trưởng người có chức giống hormone sinh trưởng loài khác Sự tăng cường tốc độ sinh trưởng quan sát cá chép chuyển gen MThGH.Cơ chế tăng cường sinh trưởng cá chuyển gen khám phá dựa vào chức hormone sinh trưởng người sở tăng trưởng xương kích thích tổng hợp protein Một số cá chép chuyển gen tăng cường độ dày lưng tăng trưởng bề ngang thể chúng có hình thái khác thường cách đột ngột Bề ngang thể chiều dài thể tính trạng phân loại phổ biến Con số cá chép 35% 47%, vài cá chép chuyển gen lại tăng lên đến 51% - 53,3% Mặc dù Trung Quốc nước đầu cách mạng Sinh học phân tử vào năm 1985, giáo sư Zuoyan Zhu làm ngạc nhiên nhà nghiên cứu Mỹ Châu Âu cơng bố nhóm nghiên cứu ông chuyển gen hormone sinh trưởng người vào cá Theo Zhu hệ F1 cá chuyển gen lớn gấp hai lần so với cá đối chứng Mặc dù Zhu cộng khơng trình bày chứng việc hợp biểu gen GH ngoại lai người ta thấy gen GH cá chuyển vào trứng số loài cá hợp với DNA genome loài cá CHƯƠNG III XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN THỰC PHẨM BIẾN ĐỞI GEN TRÊN THẾ GIỚI 36 Tiềm đóng góp thực phẩm biến đổi gen Lý thuyết phục công nghệ sinh học mà cụ thể trồng biến đổi gen khả đóng góp chúng lĩnh vực sau: - Nâng cao sản lượng trồng góp phần đảm bảo an ninh lương thực, thức ăn gia súc chất xơ toàn cầu - Bảo toàn đa dạng sinh học cơng nghệ tiêu tốn đất có khả đem lại sản lượng cao - Sử dụng cách có hiệu yếu tố đầu vào đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững nông nghiệp môi trường - Tăng khả ổn định sản xuất làm giảm thiệt hại phải gánh chịu điều kiện khó khăn - Cải thiện lợi ích kinh tế xã hội loại bỏ tình trạng đói nghèo nước phát triển Kinh nghiệm năm từ 1996-2003, tổng diện tích 300 triệu trồng biến đổi gen trồng 21 nước toàn cầu, đáp ứng mong mỏi hàng triệu hộ nông dân lớn nhỏ nước công nghiệp phát triển Năm 2003, có chứng cho thấy trồng GM trồng thương mại hóa tiếp tục đem lại lợi ích đáng kể mặt kinh tế, môi trường xã hội cho hộ nông dân lớn nhỏ nước phát triển, diện tích trồng biến đổi gen toàn cầu tiếp tục tăng 10%, mức tăng hàng năm hai số Số hộ nông dân thu lợi từ trồng GM ngày nhiều đạt triệu người năm 2003, tăng so với triệu năm 2002 Đáng ý năm 2003, 85% tổng số triệu người trồng thu lợi từ trồng GM nông dân nghèo trồng Bt, chủ yếu tỉnh Trung Quốc nông dân nghèo Makhathini Flats, thuộc tỉnh KwaZulu Natal Nam Phi Trị giá thực phẩm biến đổi gen toàn cầu 37 Năm 2003, trị giá thị trường trồng biến đổi gen tồn cầu ước tính đạt từ 4,5 tới 4,75 tỷ đôla, tăng so với số tỷ đôla năm 2002, chiếm 15% tổng trị giá 31 tỷ đơla thị trường bảo vệ trồng tồn cầu chiếm 13% tổng trị giá 30 tỷ đôla thị trường hạt giống toàn cầu Trị giá thị trường trồng GM toàn cầu dựa giá bán hạt giống biến đổi gen cộng với khoản chi phí cơng nghệ áp dụng khác Giá trị thị trường trồng GM toàn cầu dự kiến đạt tỷ đôla vào năm 2005 Năm 2010, doanh thu bán hàng ròng lợi nhuận rịng cơng ty Monsanto 10,5 tỷ USD 1,1 tỷ USD, Syngenta 11,6 tỷ USD 1,4 tỷ USD Với xu phát triển doanh thu khơng ngừng tăng theo năm Nhận định GMF triển vọng chúng tương lai Mặc dù tranh cãi trồng biến đổi gen tiếp tục diễn Liên minh châu Âu người ta lạc quan tin diện tích số người trồng biến đổi gen toàn cầu tiếp tục gia tăng năm sau Với tất yếu tố có diện tích trồng GM tồn cầu vịng năm tới dự kiến đạt khoảng 100 triệu ha, số người trồng tăng lên 10 triệu người 25 nước Số lượng tỷ lệ hộ gia đình nhỏ từ nước phát triển trồng GM so với toàn cầu dự kiến tăng mạnh Các nước trồng trồng GM tiếp tục tăng diện tích trồng số lượng sản phẩm trồng GM thị trường đa dạng Các nước trồng GM nam Bán cầu Ấn Độ, Brazil tăng diện tích trồng bơng Bt đậu tương chống chịu thuốc diệt cỏ Một số nước Uruguay chuẩn y sản phẩm ngô GM, loại ngô triển khai trồng nước khác Các sản phẩm chuyển gen mang đặc tính góp phần tạo tăng trưởng ổn định, bao gồm gen Bt (cry1Ac cry1Ab) hai đặc tính đưa vào ngơ Bắc Mỹ gen cry3Bb1 dùng để kiểm soát sâu đục thân ngơ gen cry1Fa2 dùng để kiểm sốt tốt sâu bọ cánh phấn giới thiệu Mỹ năm 2003 Ngoài ra, sản phẩm Bt gen ngô kháng côn trùng dự kiến đưa vòng năm tới Do vậy, diện tích trồng ngơ biến đổi gen tồn cầu với tính trạng kháng trùng chống chịu thuốc diệt cỏ đặc tính tổng hợp tăng đáng kể thời gian ngắn tới 38 Với việc chuẩn y trồng đậu tương biến đổi gen Brazil vụ 2003/2004, diện tích trồng đậu tương biến đổi gen tồn cầu dự kiến có mức tăng trưởng cao thời gian tới Năm 2003, ba nước đông dân châu Á Trung Quốc, Ấn Độ Indonesia (tổng dân số 2,5 tỷ người GDP ba nước 1,5 nghìn tỷ đơla), ba kinh tế lớn châu Mỹ La-tinh Argentine, Brazil Mexico (dân số 300 triệu người GDP 1,5 nghìn tỷ đơla) kinh tế lớn châu Phi Nam Phi (dân số 45 triệu người GDP 130 tỷ đôla) tất thức trồng trồng biến đổi gen Tổng số dân nước 2,85 tỷ người với GDP 3.000 tỷ đôla, người nhận lợi ích đáng kể mà trồng biến đổi gen đem lại Mười nước trồng biến đổi gen đứng đầu giới, nước trồng 50.000 năm 2003, có tổng dân số xấp xỉ tỷ người, gần nửa dân số giới GDP 13 nghìn tỷ đơla, khoảng nửa mức GDP tồn cầu 30 nghìn tỷ đơla Trong năm 2003, trồng biến đổi gen trồng 18 nước với tổng số dân 3,4 tỷ người, sống châu lục miền Bắc miền Nam Bán cầu châu Á, châu Phi, Mỹ La-tinh, bắc Mỹ, châu Âu châu Đại Dương Do vậy, bất đồng trồng biến đổi gen diện tích số lượng người trồng loại năm tiếp tục tăng hai số kể từ chúng giới thiệu vào năm 1996, năm 2003 có triệu nơng dân thu lợi từ công nghệ Xu hướng phát triển TPBĐG Thế giới - Bắt đầu từ năm 1996, sau 13 năm đến 2008 có 125 triệu trồng biến đổi gen, năm 2009 134 triệu tăng 80 lần so với 1996 Hiện giới có 25 nước trồng biến đổi gen có 16 nước phát triển, nước cơng nghiệp Có nước đứng đầu danh sách trồng triệu ha/năm Hoa Kỳ 64 triệu ha, Braxin 21,4 triệu, Achentina 21,3 triệu,Canada 8,2 triệu, Trung Quốc 3,7 triệu Paraquay 2,2 triệu, Nam Phi 2,1 triệu Tổng diện tích trồng biến đổi gen luỹ 2009 949,9 triệu Hàng tỉ sản phẩm làm tiêu thụ Năm 2009 diện tích trồng biến đổi gen chủ yếu ngơ, bông, đậu tương, cải dầu GMO đậu tương chiếm tới 75% tổng diện tích đậu tương, bơng GMO chiếm 50% tổng diện tích, ngơ chiếm 25%, cải dầu 21% 39 Các nước khối EU nơi cịn nhiều nước khơng ủng hộ GMO trồng 94.750 trồng chuyển gen (năm 2009), riêng ngơ chiếm 22% diện tích Năm 2009 có 32 nước cho phép nhập sử dụng biến đổi gen đưa số nước trồng sử dụng GMO lên 57 Trong năm 2009, 3,6 tỷ người sống 25 nước trồng GMO, giá trị thị trường giống GMO khoảng 10,5 tỷ USD Cây biến đổi gen mang nhiều lợi ích cho nơng dân, nơng nghiệp môi trường Giá trị sản phẩm CNSH giới thuốc BVTV sinh học tỷ USD, chế biến nông sản 150 tỷ USD, sản xuất giống trồng 120 tỷ USD, phục vụ chăn nuôi 100 tỷ USD Dự báo tổng giá trị CNSH giới năm 2010 đạt 1000 tỷ USD Sử dụng giống chuyển gen giảm 50% chi phí tăng 50% suất cách bền vững số sản phẩm tăng sử dụng công nghệ biến đổi gen tương đương khối lượng trồng 62,6 triệu GMO làm giảm 365 triệu kg thuốc trừ sâu tương ứng 8,4% tổng sản lượng thuốc trừ sâu Chỉ tính năm 2008 lượng khí CO2 biến đổi gen hấp thu 14,4 tỷ kg tương đương với triệu tơ thải Người ta tính 14 triệu nông dân hưởng lợi từ công nghệ chuyển gen 13 triệu nơng dân nghèo Người ta dự đốn từ năm 2009 có sóng phát triển trồng biến đổi gen với việc Trung Quốc cho phép thương mại hoá giống lúa GMO BT giống ngô chuyển gen phytase, điều ảnh hưởng tới tỷ người ăn gạo giới thức ăn cho 500 triệu lợn 13 tỷ gia cầm Ấn độ sử dụng bơng BT 87% tổng diện tích mang lại lợi nhuận từ 2002 đến 2008 5,1 tỷ USD, giảm sử dụng 50% thuốc BVTV, suất tăng gấp đôi - Theo thống kê từ năm 1996 đến 2008, số nước trồng trồng biến đổi gen lên tới 25 nước, trồng 125 triệu trồng chuyển gen tổng diện tích trồng tồn giới lên 73,5 lần, có 61 nước phê chuẩn 677 sản phẩm biến đổi gen cho xuất thị trường, khoảng 40% sản phẩm phê chuẩn từ Châu Á - Năm 2008, số nước phát triển canh tác trồng chuyển gen vượt số nước phát triển trồng loại (15 nước phát triển so với 10 nước công nghiệp) Hiện số nước trồng chuyển gen tăng lên 29 nước, dự đoán xu hướng tiếp tục gia tăng thời gian tới nâng tổng số nước trồng chuyển gen lên 40 vào năm 2015 40 - Một số nước châu Âu có quy định cho sản phẩm biến đổi gen Theo điều tra năm 2002 cho thấy, 97% người tiêu dùng châu Âu mong muốn sản phẩm biến đổi gen dán nhãn rõ ràng, 80% hoàn tồn khơng thích sản phẩm biến đổi gen Tuy nhiên, sau 133 nước thông qua Nghị định thư Cartagenea, xuất số xu hướng tích cực việc phát triển thương mại trồng sản phẩm biến đổi gene - - Các nước trí khơng sử dụng gene kháng sinh làm thị chọn lọc cho trồng chuyển gen Các nước châu Âu cuối đồng ý nhập sản phẩm biến đổi gene Hoa Kỳ, với điều kiện tất sản phẩm phải dán nhãn - Tính đến nay, tổng diện tích đất trồng biến đổi gen toàn giới đạt mức 800 triệu ha, nhiều Mỹ (62,5 triệu ha), Arghentina (21 triệu ha), Brazil (15,8 triệu ha), Ấn độ (7,6 triệu ha), Canada (7,6 triệu ha) … - - Đậu tương giống trồng nhiều năm 2008 (66 triệu ha), chiếm 53% diện tích đất trồng cơng nghệ sinh học tồn cầu, ngơ (37 triệu ha), (15,5 triệu ha) cải canola (5,9 triệu ha) Ấn Độ nước có số người trồng biến đổi gen nhiều - Cây trồng biến đổi gen phát triển mạnh mẽ góp phần khơng nhỏ vào đảm bảo an ninh lương thực Trong số 44 tỷ USD lợi nhuận tăng thêm nhờ công nghệ sinh học, có 44% lợi nhuận từ việc tăng suất trồng, 56% giảm chi phí sản xuất KẾT LUẬN Gen yếu tố mang đầy đủ đặc điểm di truyền loài sinh vật Trong tự nhiên, việc biến đổi gen diễn theo trình tiến hóa thích nghi 41 lồi Qua hàng triệu năm tồn phát triển, hầu hết loài sinh vật trái đất có gen ổn định Q trình thích nghi theo biến đổi môi trường lồi diễn khơng ngừng, để đạt gen phải nhiều năm, trải qua nhiều hệ Và dù thời điểm nào, khơng lồi sinh vật trái đất sở hữu gen cho phép chúng có đặc điểm sinh học hồn hảo Tất loài tồn điểm yếu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Thực phẩm biến đổi gen PGS.TS Khuất Hữu Thanh Nghị định thư Cartagena về an toàn sinh học http://dakusta.org.vn/index.php?option=com_content&task=view&id=558 42 http://vnexpress.net/gl/khoa-hoc/ky-thuat-moi/2013/05/ca-chua-tim-ra-doi/ http://vietnamnet.vn/vn/khoa-hoc/111997/ca-rot-bien-doi-gen-chong-camcum.html http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/vi-vn/72/45/45/69298/10-thanh-tuusang-choi-linh-vuc-chuyen-gen.aspx http://suckhoedoisong.vn/20110414052555873p-1c19/nhung-nghien-cuu-vegen-lam-thay-doi-the-gioi.htm http://voer.edu.vn/module/khoa-hoc-xa-hoi/mot-so-thanh-tuu-trong-linhvuc-tao-thuc-vat-chuyen-gen.html http://voer.vn/content/m37174/latest/ 43 ... gọi chúng GMO (Genetically modified organism).Sinh vật GMO trồng gọi trồng biến đổi gen Thực phẩm tạo từ sinh vật biến đổi gen hay có chứa thành tố chúng gọi Thực phẩm biến đổi gen - Thực phẩm... thấy xu hướng gen biến đổi chiếm tỷ lệ lớn diện tích trồng biến đổi gen phạm vi tồn cầu 3.2 Thực phẩm biến đởi gen từ động vật 20 Không tạo loại trồng biến đổi gen, thành tựu gen cịn giúp... dụng cho phát triển công nghệ biến đổi gen ứng dụng sản phẩm biến đổi gen giới CHƯƠNG II THÀNH TỰU GMO VÀ GMF TRÊN THẾ GIỚI Sự phát triển của GMO và GMF thế giới Bằng cách thay đổi ADN,