Seminar 4.1 Cây trồng GMO – Thành tựu và thách thức Cây trồng GMO – Những thành tựu PP chọn giống truyền thống (Traditional Breeding) • không cần KT cao, • Chỉ giới hạn trong phạm vi cùng loài, • Tất cả gien/ttrạng được khảo sát chung ~45.000 gien~25.000 gien Chọn giống cây trồng Từ rất lâu, nông dân đã tiến hành ‘chọn giống’ một cách vô thức (không cần biết PP và cơ chế) bằng cách chọn lại các cây tốt trên đồng ruộng để làm giống cho những vụ kế tiếp. Nhận diện các đặc tính tốt và đưa các đặc tính này vào thế hệ sau  nguyên tắc cơ bản, quan trọng của việc chọn giống cây trồng. Thành tựu của CNSH trên thực vật cho phép nhận diện và thay đổi các gien để có được tính trạng mong muốn. Ngày nay, các nhà KH có thể chuyển gien từ loài này sang loài khác  tạo ra các sản phNm chuyn gien (Genetically Modified Organism). Các thc phNm mang các sn phNm chuyn gien ưc gi là ‘Thc phNm chuyn gien’ (GM food) Genetically Modified Organisms các dng GMOs ? - Chn lc nhân to và chn ging truyn thng, - Các dng chuyn gien, - Các PP khác, - B gien nh hưng (targeted mutagenesis), - ‘gene introgression’, - ? N gun tác ng Humans (~30.000 năm) Humans (~30 năm) Bacteria (eons) Humans (~15 năm) Bacteria (eons) Lch s phát trin ca cây trng chuyn gien Cây trng chuyn gien ưc to ra u tiên t nhng năm 1980 bi 3 nhóm nghiên cu. ây là nhng cây trng kháng vi cht kháng sinh và thuc tr ung thư  cho thy tim năng ng dng ca cây chuyn gien. ‘83 ‘84 ‘85 ‘86 ‘87 ‘88 ‘89 ‘90 ‘91 ‘92 ‘93 ’94 ‘95 ’96 ’97 ’98 ’99 ‘00 ’01 ‘02 First transgenic plant Delay-ripening tomato Commercialized in the US First field tests 6/92 Herbicide resistant, insect resistant plants commercialized GM maize approved by EU First Bt corn plants 6/90 Rotting resistant tomato approved by FDA các nghiên cu tip theo o ra ưc các cây trng kháng thuc tr c, kháng côn trùng, kháng víu và ã ưc thương mi hóa. Ti sao phi to ra các SP chuyn gien ? PP lai to truyn thng  tp hp nhng gien tt mong mun thưng ưc s dng. Tuy nhiên, PP này tn nhiu thi gian, công sc và ch áp dng ưc trong phm vi cùng loài, hoc gia các loài rt gn nhau trong h thng phân loi. ng v khía cnh kinh t và nông nghip, cây trng cn phi có N S cao, phNm cht tt, kháng sâu bnh, thích nghi tt vi các hoàn cnh khc nghit.  t ưc nhng c tính này, PP ci thin v mt di truyn t ra là mt gii pháp hiu qu. KT chuyn gien cho phép khác phc ưc nhưc im này, vưt qua gii hn ca loài, vi PP tương i ơn gin. Các c tính thưng ưc quan tâm trên TV • N ăng sut cao, cht lưng tt, giàu dinh dưng • Kháng sâu bnh, c di, các k bt li ca môi trưng (nưc, ddưng ) • Kh năng chu ng ưc nhng iu kin gii hn ca môi trưng  kh năng thích nghi rng • Cho li nhun cao Tăng kh năng chng chu i vi các k bt li ca môi trưng, VD; lnh, nóng, khô hn, sâu bnh Ưu im ca sn phNm chuyn gien Gim các thành phn bt li trong sn phNm, VD, các cht gây d ng Tăng năng sut, VD: tăng kích thưc và s lưng ht Ci thin phNm cht, VD: mùi v, cu trúc, hàm lưng các cht dinh dưng trong sn phNm Theo d báo ca các cơ quan nghiên cu ca M, dân s thê gii s t 7,15 t ngưi vào 2015, trong ó 575 triu ngưi s i mt vi nn ói và thiu dinh dưng. Vi tác dng giúp gia tăng sn lưng cây trng và cht lưng dinh dưng, các sn phNm GM là gii pháp tim năng  gii quyt khó khăn này. PP chn ging truyn thng Gien cn chuyn Giống địa phương (giống cho) Giống ưu tú (giống nhận) Giống mới Gien cn chuyn X = (nhiu gien khác cùng ưc chuyn) Công ngh di truyn Gien cần chuyển Giống ưu tú Giống mới (chuyn gien) = Gien cn chuyn (Ch có gien cn chuyn ưc chuyn vào) Cây trng chuyn gien • ưc to ra da trên KT ADN tái t hp, • Chỉ 1 gien/ttrng ưc chuyn, • KT không b gii hn trong cùng loài. Sn phNm chuyn gien ưc to ra như th nào ? chuyn gien vào TV …bng PP vt lý hay bng Agrobacterium tumefaceins s dng các KT di truyn: VD: KT di truyn s dng VK, virus Roundup Ready™ Soybeans Mt vài ví d v cây trng chuyn gien hin nay + C di là vn  quan trng trong nông nghip  nh hưng n N S + Thuc tr c Roundup TM và Liberty Link TM có kh năng dit ưc rt nhiu loi c + Gióng cây trng kháng thuc tr c  rt cn thit Tăng N S + Hp thu N tt hơn + ↑ hp thu Oxygen + ↑ hiu qu s dng P + ↑ quang hp Lúa mì chuyn gien Lúa mì i chng Kháng côn trùng Bp lai mang gien Bt Bp lai không mang Bt (b tn công i sâu c trái) Gien Cry t VK Bacillus thuringiensis (Bt) tng hp protein Cry  tác ng c i vi nhiu loi côn trùng sn phNm chuyn gien Bt u  chuyn gien  kháng ringspot virus Kháng virus Ging bí  Freedom II chuyn gien, kháng ưc virus khm vàng ca mưp và virus khm II ca dưa hu. Các nhà KH ang c gng ta\jo ra ging kháng ưc cùng lúc 5 loi virus Chng chu mn Cà chua chuyn gien Cà chua không chuyn gien Chng chu iu kin hn hán Bp không chuyn gien Bp chuyn gien N ormal rice “Golden” rice Golden Rice Bng KT di truyn, có th to ra ging lúa có hàm lưng beta-carotene cao. Trong cơ th ngưi, beta-carotene chuyn hóa thành vitamin A. > 120 triu tr em trên th gii b thiu vitamin A  Golden Rice là gii pháp tim năng giúp 1-2 triu ngưi/năm thoát cht vì thiu vitamine A. SX dưc phNm trong cây trng Cây trng chuyn gien = “bioreactors”  SX các loi protein (> thp k) Gn ây, các nhà KH d kin to vaccine ‘ăn ưc’. Vaccine ‘ăn ưc’ (Edible vaccine) = vaccine do cây trng to ra, hp th vào cơ th qau ưng ming  r tin, d SX vi s lưng ln, d s dng, hiu qu cho nưc nghèo Th nghim àu tiên vào 1997, Vaccine chng li c t ca VK E.coli to ra trên cây khoai tây. Kt qu cho hiu qu tt và không có nh hưng ph Vol. 19, No. 3 Feb. 1, 1999 D kin hin nay là to vaccine chng viêm gan siêu vi B trên cây thuc lá và cây khoai tây. N goài ra, vaccine chng c t ca E.coli, virus viêm phi, virus gây bnh si và N orwalk virus cũng ã thành công. Các kt qu nghiên cu cho thy trin vng to ln ca ng dng này  phòng nga bnh. Vaccine ‘ăn ưc’ D kin tương lai là to vaccine trên chui, loi cây trng rt ph bin  nhiu nơi trên thn gii, c bit là các nưc ang phát trin. [...]...Diện tích trồng GM trên thế giới Diện tích trồng GM 1996 Tổng cộng 2005 2006 2007 1.7 90 102 114 56 34 61 41 65 49 (triệu ha) N ước ↑ N ước đang ↑ Cây trồng GMO – N hững thách thức Tóm tắt lịch sử phát triển của các SV chuyển gien • VK chuyển gien (E coli), – không cho thấy nguy hiểm, – Cho thấy lợi điểm (có thể) • Virus chuyển gien, – không cho thấy nguy hiểm, – Cho thấy lợi điểm (có... thống) – do các giống cây trồng vụ trước còn sót lại, – do lai tạp với các giống hoang dại tại chỗ Tác động trực tiếp (lên các SV khác) • guy cơ đối với các SV khác, – Côn trùng thụ phấn, – Côn trùng ghé qua, • Hệ sinh thái trong đất, – Tốc đọ phân hủy, – chu trình carbon, – chu trình Tác động gián tiếp (lên các SV khác) • Diệt cỏ dại = Diiejt những loài sống nhờ vào cỏ dại, • Tác động tích lũy, – Các... TV, tích lũy độc tố, – Khi các ccon trùng này bị các côn trùng khác ăn, độc tố được chuyển sang SV khác, – Tích lũy và truyền độc tố qua dây chuyền thức ăn Bee on Red Clover Tạo ra các loại virus mới gây bệnh • Cây trồng kháng virus áp lực hcojn lọc tạo virus mới, – do đột biến, – do tái tổ hợp, • Lai xa (heteroencapsulation), – virus làm di chuyển gien từ SV này sang SV khác, – thể hiện nguy cơ tiềm... lợi điểm (có thể) • Transgenic plants, – cho thấy nguy hiểm (chưa có), – Cho thấy lợi điểm N hững vấn đề liên quan đến sản phNm GM Phát tán do lai xa với các loài khác sinh thái Tạo ra các loài kháng thuốc cỏ và thuốc trừ sâu trong tự nhiên sinh thái Thay đổi cân bằng sinh thái do tạo ra các SV chưa từng có sinh thái Vấn đề về tín ngưỡng do chuyển gien giữa ĐV và TV ngưỡng tín Vấn đề về tín ngưỡng,... biến, – do tái tổ hợp, • Lai xa (heteroencapsulation), – virus làm di chuyển gien từ SV này sang SV khác, – thể hiện nguy cơ tiềm n Các nguy cơ tiềm Nn khác • Tính độc quyền về kinh tế của các quốc gia và các công ty SX hạt giống GM • Thay đổi tập quán canh tác của nông dân, • Khả năng gây dị ứng của các SP GM, • Ảnh hưởng dđén việc bảo quản nguồn vật liệu di truyền tự nhiên, • Chưa đánh giá hết được . Seminar 4.1 Cây trồng GMO – Thành tựu và thách thức Cây trồng GMO – Những thành tựu PP chọn giống truyền thống (Traditional. diện các đặc tính tốt và đưa các đặc tính này vào thế hệ sau  nguyên tắc cơ bản, quan trọng của việc chọn giống cây trồng. Thành tựu của CNSH trên thực