Đang tải... (xem toàn văn)
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT RAU SẠCH tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn...
TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG KHOA: KHOA HỌC ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SẢN XUẤT RAU SẠCH GVHD: TS. TRẦN THỊ DUNG SVTH: NGUYỄN QUỲNH DAO LÊ THI BÍCH LOAN TPHCM 3/2011 MỤC LỤC A.GIỚI THIỆU: I- SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC II- TÌNH HÌNH CHUNG VỀ ỨNG DỤNG RAU SẠCH III.1- Tình hình úng dụng trong nước III.2-Trên thế giới B. CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀO SẢN XUẤT RAU SẠCH I- CÁC KỸ THUẬT TRONG TẠO GIỐNG I.1- Công nghệ gen I.2- Chế phẩm vi sinh I.3- Sử dụng thiên địch,thuốc trừ sâu sinh học,chế phẩm sinh học I.4- Trồng rau thuỷ canh C- ỨNG DỤNG CỦA NUÔI CẤY MERISTEM VÀ XỬ LÝ NHIỆT ĐỂ TẠO KHOAI TÂY SẠCH VIRUS I- GIỚI THIỆU VỀ CÂY KHOAI TÂY II- QUI TRÌNH TẠO CÂY KHOAI TÂY SẠCH VIRUS D. TÀI LIỆU THAM KHẢO A).GIỚI THIỆU I). Sơ lược về công nghệ sinh học. - Công nghệ sinh học là ngành khoa học mũi nhọn được thế giới và trong nước quan tâm nhiều trong nhiều thập kỷ gần đây. Công nghệ sinh học với tốc độ phát triển nhanh không kém sự bùng nổ tin học, không chỉ trong nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm mà còn gây sự đảo lộn cả các lý thuyết truyền thống lẫn phương thức sản xuất trong các ngành y dược, vật liệu mới, năng lượng. -Rau sạch luôn là lĩnh vực đầu tư mang lại hiệu quả. Công nghệ sinh học đã đáp ứng cho nhu cầu của nhân loại về nhiều giống cây trồng mới mang nhiều gen ưu việt như tạo ra giống cà chua chín chậm,khoai tây sạch bệnh …Bên cạnh đó sâu bệnh và thuốc bảo vệ thực vật ngày càng co xu thế gia tăng trong sản xuất rau quả,do đó công nghệ sinh học ghóp phần khắc phục điều đó vừa đảm bảo sức khoẻ cho nhân dân vừa bảo vệ môi trường bền vững. - Trong xu thế của nền nông nghiệp thâm canh, việc ứng dụng ồ át các sản phẩm hóa học không chọn lọc đã làm cho sản phẩm rau xanh và môi trường canh tác bị ô nhiễm có chiều hướng ngày càng gia tăng. Theo thống kê của Bộ y tế 2006, từ 1999-2004 trên toàn quốc có 1.428 vụ ngộ độc với hơn 23.000 người mắc, trong đó có 316 trường hợp tử vong, tăng 61 trường hợp so với 5 năm trước 1994-1998. Rau quả không an toàn là một trong nững nguyên nhân gây ngộ độc trên. Phần lớn là ngộ độc cấp tính do thuốc bảo vệ thực vật và vi sinh vật có hại gây ra, dễ nhận biết. Ảnh hưởng của tồn dư quá ngưỡng nirat và các kim loại nặng đối với cơ thể con người còn gây hậu quả nghiêm trọng và kéo dài hơn. -Ngoài ra,công nghệ sinh học ghóp phần to lớn trong việc nâng cao năng suất cũng như sản lượng rau cho nền nông nghiệp nước nhà.Ở bài báo cáo này chúng ta sẽ đi sâu vào ứng dụng đối với sản xuất rau sạch II) .Tình hình về ứng dụng CNSH trong sản xuất rau sạch ở nước ta hiện nay 1.Tình hình ứng dụng CNSH trong rau sạch ở nước ta: -Các dự án nghiên cứu của nước ta hầu hêt đi theo hướng cải thiện một số đặc tính gen trên cây trồng như tính kháng thuốc bảo vệ thực vật,tính chiu mặn,tạo ra giống sạch bệnh …nhờ vào các kỹ thuật nuôi chuyển gen,công nghệ tế bào. -Viện Sinh học Nông nghiệp Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội- Thời gian thực hiện: 2007 – 2010.Kinh phí đã cấp/Tổng kinh phí: 2.500,0 triệu đồng.Mục tiêu của đề tài: Tạo giống khoai tây kháng virus bằng công nghệ tế bào.Nội dung nghiên cứu của đề tài: Xây dựng quy trình tách tế bào trần, nuôi cấy tế bào trần, tái sinh cây từ tế bào trần của các vật liệu đã chọn lọc làm cơ sở cho dung hợp Nghiên cứu dung hợp tế bào trần bằng xung điện giữa các thể diploid theo định hướng tạo các con lai soma mang đặt tính kháng virus Nghiên cứu chọn lọc con lai soma ở thể tứ bội qua phân tích NST, isozyme và chỉ thị phân tử Nghiên cứu đánh giá đặc tính kháng virus của các con lai soma thông qua phương pháp lây bệnh nhân tạo; ELISA hoặc PCR Nghiên cứu nhân nhanh in vitro các con lai soma, tạo củ in vitro Nghiên cứu đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất, chất lượng và tính chống chịu của các dòng ở diện hẹp. - Công nghệ ghép cà chua trên gốc cà tím EG203 và kỹ thuật trồng cà chua ghép trái vụ của Viện Nghiên cứu Rau quả đã được áp dụng thành công vào sản xuất ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng -Nghiên cúu tạo dòng đơn bội kép ớt và dưa chuột phục vụ chọn tạo giống có ưu thế lai. -Qui trình tạo cây thuốc lá kháng bệnh virus bằng kỹ thuật RNAi đã được thực hiện thành công ở điều kiện Việt Nam. Vì vậy, các cấu trúc RNAi này có thể được sử dụng chuyển vào những giống cây trồng có giá trị kinh tế (các cây họ cà như cà chua, khoai tây, thuốc lá, ớt ) để tạo ra cây trồng kháng bệnh virus mong muốn. Gần đây, ngành nông nghiệp đã xây dựng dược 19 mô hình ứng dụng công nghệ cao ở 21 tỉnh thành và 9 doanh nghiệp. Hiện nay, nhiều mô hình Nông nghiệp công nghệ (NNCNC) mang lại hiệu quả kinh tế cao đã hình thành. Điển hình là tại Đà Lạt (Lâm Đồng) với mô hình trồng hoa trong nhà có mái che plastic đạt giá trị sản lượng 605 triệu đồng/ha, trồng rau an toàn đạt 150 triệu đồng/ha. Đà Lạt đang đi theo hướng chuyên môn hóa cao trong sản xuất hoa và rau. Việc sản xuất cây giống bằng phương pháp nuôi cấy mô phát triển khá nhanh, với gần 40 phòng nuôi cấy mô tư nhân đang hoạt động có hiệu quả. Cây giống hoa và rau đã được sản xuất công nghiệp để cung cấp cho người trồng. -Ưng dụng công nghệ nuôi cấy in vitro để nhân giống cây khoai môn, hoàn thiện quy trình nuôi cấy in vitro nhằm nhân nhanh cây giống khoai môn Bắc Kạn, mở rộng diện tích trồng cây khoai môn trên địa bàn tỉnh, đào tạo nguồn nhân lực và chuyển giao công nghệ nhân giống tiên tiến đều đã cho kết quả tốt. Ưu điểm của công nghệ nuôi cấy in vitro là cây khoai môn nuôi cấy mô có thời gian sinh trưởng và phát triển là 300 ngày, cây sinh trưởng và phát triển tốt, ít sâu bệnh; năng suất củ cái đạt 88,7 tạ/ha; năng suất củ giống đạt 54,15 tạ/ha, số củ con đạt trung bình 11,9 củ/khóm, cao hơn khoai trồng từ củ bi của Bắc Kạn 2,05 lần. Kết quả này cho thấy tiềm năng cung cấp giống của cây nuôi cấy mô là rất lớn. -Hiện nay có nhiều loại thuốc trừ sinh sinh học thế hệ mới có ưu điểm như phổ tác động rộng hơn, thời gian phát huy hiệu lực nhanh hơn và hiệu quả ổn định hơn có thể sử dụng thay thế cho thuốc trừ sinh học trong sản xuất rau an toàn. Qua kết quả đánh giá đó lựa chọn được một số thuốc trừ sâu sinh học có phổ tác động rộng, hiệu lực khá và ổn định để trừ sâu hại rau ăn lá an toàn bao gồm V-Bt; Matrine và Azadirachtin trừ sõu khoang, sâu tơ, sâu xanh; Azadirachtin và Abamectin trừ bọ trĩ và rệp hại; Abamectin + dầu khoáng và Matrine trừ bọ nhảy, ruồi đục lá, sâu đục quả cà chua, đậu đỗ. -Việc nghiên cứu sử dụng thuốc trừ sâu sinh học ở các vùng trồng rau tập trung thuộc đồng bằng sông Hồng đang có xu hướng gia tăng mạnh mẽ. Cho đến nay đó có tới 75,2% tham gia sử dụng thuốc sinh học. Mặc dù vậy, tần suất và lượng thuốc trừ sâu sinh học trong sản xuất vẫn còn thấp, nông dân vẫn chủ yếu dựa vào các thuốc hoá học. Các yếu tố cản trở chính là do hiệu lực của thuốc thấp, tác động chậm, khả năng dập dịch thấp nên chưa đáp ứng được mong đợi của người dân. Bên cạnh đó cũng còn hàng loạt yếu tố cản trở về kỹ thuật, kinh tế, xã hội như hiệu lực thuốc còn thấp, chưa ổn định, chưa có quy trình sử dụng đồng bộ, giá thuốc cao, nhận thức của nông dân còn hạn chế, khuyến cáo thiếu thống nhất đã ảnh hưởng đến việc tiêu thụ và sử dụng các thuốc trừ sâu sinh học. Vì vậy, tổng lượng thuốc sinh học đã tiêu thụ hiện chỉ đạt 7,83% so với tổng thuốc trừ dịch hại. 2 Trên thế giới - Hiện nay trên thế giới ngành trồng rau sạch đang phát triển hết sức mạnh mẽ ở Trung Quốc,Nhật Bản, Mỹ,Hàn Quốc… đặc biệt là ở Nhật Bản với những nhà máy trồng rau khí canh, thủy canh hiện đại, đặc biệt là nhũng nhà máy trồng rau trong 1 môi trường vô trùng, mà khi sử dụng không cần rửa: -Những nhà máy trồng rau trong môi trường vô trùng để cung cấp quanh năm đang phát triển khá nhanh tại Nhật Bản. Rau trong các nhà máy mọc trong khay và được cung cấp đầy đủ dưỡng chất. Ảnh: Daily Số lượng nhà máy sản xuất rau siêu sạch đang tăng lên tại xứ sở hoa anh đào. Chúng có thể cung cấp liên tục nhiều loại rau trong 24 giờ mỗi ngày, 7 ngày mỗi tuần. - Các công nghệ nhân giống khoai tây in vitro và bán in vitro đảm bảo nhân giống sạch bệnh với tốc độ nhanh. Hiện nay, hầu hết các chương trình nhân giống khoai tây trên thế giới dựa vào công nghệ nhân giống này. Nó có thể tạo ra được giống xác nhận từ 3 - 5 năm sau vụ trồng đầu tiên trên đồng ruộng. -Các phương pháp nhân giống in vitro và bán in vitro có thể được áp dụng xen kẽ vào các thời kỳ khác nhau của chương trình nhân giống chủ yếu là để tạo ra các vật liệu giống sạch bệnh ban đầu, là nguồn giống hạt nhân hoặc giống gốc. B.CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀO SẢN XUẤT RAU SẠCH. I).Các kỹ thuật trong tạo giống 1.Công nghệ gen -Theo phương pháp truyền thống nhà tạo giống tìm cách tổ hợp lại gen giữa 2 cá thể thực vật nhằm tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. - Với các thao tác trên gen như chuyển gen, tổng hợp một đoạn DNA, cấy ghép gen… đã tạo ra những giống cây trồng mới cho năng suất và hiệu quả cao. Ví dụ như dựa vào công nghệ gen để tạo ra các giống cây trồng kháng nấm, kháng sâu bệnh, các giống mới chịu hạn, chịu mặn, tạo cây có quả ít bị hư hại, giống cây có quả chín chậm(dựa vào công nghệ DR để tạo ra cà chua chín chậm)… - Vì vậy nhờ kỹ thuật chuyển gen đã tạo ra những giống có những gen mong muốn từ những sinh vật khác nhau. Các thực vật chuyển gen này đã được chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong thời gian dài. - Năm 1994, giống cà chua Calgene chuyển gen chín chậm trở thành cây đầu tiên được sản xuất và tiêu thụ ở các nước công nghiệp. - Ngoài ra trên thế giới nhiều công bố khoa học đã dùng công nghệ chuyển gien đã mã hóa protein HBsAg vào nhân và lục lạp tế bào, vào một số cây trồng, Sau đó, các nhà khoa học đã chiết tách phần protein tinh khiết đó và nghiên cứu khả năng đáp ứng miễn dịch ở cơ thể động vật bằng cách tiêm chích protein tinh khiết hoặc ăn trực tiếp sản phẩm cây chuyển gien. - Bằng phương pháp chuyển gien bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, kết quả nghiên cứu của Viện Sinh học Nhiệt đới đã nhận được một số loại cây trong đó có cây cà chua mang gien mã hoá kháng nguyên bề mặt vi-rút viêm gan B. Theo các nhà nghiên cứu, nghiên cứu này nhằm hướng tới tạo ra "vắc-xin ăn được". - Cà chua tím, còn được gọi là "siêu cà chua", có mùi vị hệt như cà chua bình thường, nhưng có thêm hai gene sản xuất sắc tố màu tối của hoa mõm chó. Những sắc tố này có đặc tính chống oxy hóa nên có thể chống lại nhiều bệnh, bao gồm ung thư,tiểu đường và tim mạch. Trung tâm nghiên cứu John Innes ở Norwich (Anh) - nơi tạo ra cà chua tím - tin rằng phát minh của họ khiến dư luận thay đổi quan điểm về các sản phẩm biến đổi gene. Cây cà chua tím và cây cà chua đỏ. Ảnh: Daily Mail. "Siêu cà chua" có nhiều anthocyanin, nhóm sắc tố phổ biến trong quả mâm xôi và cây nam việt quất. Các hóa chất thuộc nhóm anthocyanin có khả năng tiêu diệt các phân tử oxy hóa có hại trong cơ thể. Trong tự nhiên, chúng được sản xuất bởi cây cà chua, nhưng người ta chỉ tìm thấy chúng trên lá. -Các nhà khoa học thuộc Trung tâm nghiên cứu John Innes đưa hai gene tạo sắc tố đen từ hoa mõm chó sang cà chua nhờ một loại vi khuẩn. Giáo sư Cathie Martin, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết, những con chuột bị ung thư sống lâu hơn khi chúng ăn cà chua tím. Các chuyên gia sẽ tiếp tục tiến hành thử nghiệm tác dụng của "siêu cà chua" trên cơ thể những bệnh nhân ung thư tuyến tiền liệt. - Việc ứng dụng cây chuyển gen sẽ có những lợi ích rõ rệt: + Tăng sản lượng + Giảm chi phí sản xuất + tăng lợi nhuận nông nghiệp + Cải thiện mội trường 2.Chế phẩm vi sinh Vai trò của chế phẩm vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp: - Chế phẩm vi sinh vật không gây hại đến sức khỏe của con người, vật nuôi và cây trồng. Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái. - Chế phẩm vi sinh vật có tác dụng cân bằng hệ vi sinh vật trong môi trường sinh thái. - Chế phẩm vi sinh vật không làm chai đất mà làm tăng độ phì nhiêu của đất. - Chế phẩm vi sinh vật có tác dụng tiêu diệt sâu hại và côn trùng gây hại. - Chế phẩm vi sinh vật phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, các phế thải sinh hoạt, phế thải nông công nghiệp làm sạch môi trường. - Chế phẩm vi sinh vật đồng hóa các chất dinh dưỡng cho cây trồng, góp phần làm tăng năng suất và chất lượng nông sản 2.1 Phân lân vi sinh: -Phân lân vi sinh là sản phẩm có chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật còn sống đạt tiêu chuẩn, có khả năng chuyển hóa các hợp chất phospho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông phẩm. -Phân lân vi sinh không gây hại đến sức khỏe con người , động thực vật và không ảnh hưởng xấu đến môi trường sinh thái. [...]... chức năng trong cơ thể côn trùng -Sự sinh sản trong cơ thể côn trùng làm cho hoạt động trao đổi chất, các cơ quan mô bị phá hoại, mất chức năng sinh lý và phát sinh sự rối loạn -Sự sinh sản của nấm trước hết là sự biến đổi thành phần của dịch thể làm giảm tác dụng oxy hóa khử limfo trong máu Do sinh sản nhiều, nấm sẽ làm tắc hệ tuần hoàn của côn trùng, gây đói sinh lý tế bào vật chủ, chất độc sinh ra... -Ngoài ra còn có một số biện pháp như: Sử dụng bẩy pheromone phòng trừ sâu hại rau +Sử dụng các sản phẩm sinh học( phân bón, thuốc bảo vệ thực vật) trong canh tác, hạn chế sử dụng các sản phẩm hóa học +Sử dụng biện pháp ghép (cà chua lên gốc cà tím, dưa hấu lên gốc bầu) để tránh bệnh hại rễ +Sử dụng màng phủ nông nghiệp để trừ cỏ dại, phòng rệp và giữ ẩm đất… 4.Trồng rau thuỷ canh 4.1)Định nghĩa: -Thuỷ canh... nấm, phun vào đất hoặc rắc lên mặt đất 3.2 Sử dụng vi khuẩn gây bệnh côn trùng: -Dựa vào mức độ ký sinh của vi khuẩn trên vật chủ người ta chia ra vi khuẩn chuyên ký sinh, vi khuẩn kiêm ký sinh, vi khuẩn tiềm ẩn *Vi khuẩn chuyên ký sinh: trong tự nhiên chúng sinh sản trong cơ thể côn trùng Muốn sinh sản cần có điều kiện đặt biệt Do đó chúng rất khó phát triển trong môi trường nhân tạo Những loại này có... phân hữu cơ sinh học: -Phân hữu cơ sinh học là loại phân bón được tạo ra qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải sinh hoạt, phế thải đô thị ), trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học được chuyển hóa thành dạng mùn -Một số vi sinh vật sử dụng trong quá trình... rễ, vật hoại sinh trong đất, bào mầm nảy mầm thành thể dinh dưỡng xuyên qua vách ruột vào trong xoang cơ thể Vi khuẩn sinh sản hàng loạt bào mầm trong xoang máu làm cho limfa máu đục nên sâu non bọ hung thành màu trắng sữa, hoạt động của chúng giảm dần, phản ứng rất chậm *Vi khuẩn kiêm ký sinh: chúng sinh sản ngoài cơ thể côn trùng nên không cần những điều kiện đặc biệt nên có thể nuôi cấy trong môi trường... chất kích thích sinh trưởng thực vật làm ổn định cấu trúc đất ở vùng rễ cây trồng Các vi sinh vật thường dùng trong cải tạo đất thoái hóa có thể kể đến là: nấm rễ nội cộng sinh (VAM-Vascular Abuscular Mycohiza) và vi khuẩn Pseudomonas 3.Sử dụng thiên địch,thuốc trừ sâu sinh học, chế phẩm sinh học - Khái niệm: Vi sinh vật gây bệnh côn trùng bao gồm nấm, vi khuẩn, virus, động vật nguyên sinh, tuyến trùng,... tích DNA Sau khi có cây Khoai tây sạch bệnh cần phải duy trì cây sạch bệnh, thường xuyên giám sát cách ly nguồn bệnh Sau đó tiến hành nhân nhanh cây Khoai tây sạch bệnh Bước 6: Đưa vào sản xuất đại trà Sau khi đã có các cây Khoai tây sạch bệnh bằng các phương pháp kiểm tra độ sạch virus khác nhau thì đưa chúng vào sản xuất đại trà để có được những cây Khoai tây sạch bệnh và đạt được hiệu quả kinh... bệnh khác tiềm ẩn trong côn trùng có điều kiện gây dịch, sau khi côn trùng đã nhiễm vi khuẩn tính chống thuốc hóa học của sâu cũng giảm xuống, đạt được mục đích phòng trừ 3.3 Sử dụng virus gây bệnh côn trùng: -Virus đa diện kiểu nhân NPV: sau khi virus xâm nhiễm vào côn trùng, ký sinh trong nhân tế bào côn trùng và sinh sản tái tạo trong nhân Thể vùi có hình nhiều mặt hay đa diện vào trong tế bào nên... -Không tích luỹ chất độc,không ô nhiễm môi trường -Không đòi hỏi lao động nặng nhọc,người già và trẻ em cũng có thể tham gia hiệu quả *Nhược điểm -Chỉ trồng các loại cây rau quả ngắn ngày -Gía thành sản xuất còn cao - Ứng dụng: Hiện nay phương pháp này ngày càng trở nên phổ biến và được ứng dụng: PGS.TS An giới thiệu mô hình trồng rau cải xanh không dùng đất *Hệ thống thủy canh bao gồm 2 hệ thống: Thủy canh... cây trong dung dịch, tương tự như những dung dịch được dùng trong các phương tiện sản xuất ở nhà lưới đối với cà chua với kỹ thuật thu hoạch nhiều lần Với kỹ thuật mới này, khi được thiết lập, một số lớn các củ sạch bệnh trên một củ có thể sản xuất với giá có thể chấp nhận được C .ỨNG DỤNG CỦA NUÔI CẤY MERISTEM VÀ XỬ LÝ NHIỆT ĐỂ TẠO KHOAI TÂY SẠCH VIRUS I.Giới thiệu về khoai tây - Cây khoai tây (Solanum . v.v. -Vật chứa dung dịch là những hộp xốp có kích thước khác nhau tác động cách nhiệt, tránh ánh sáng cho bộ rễ, dung dịch chứa trong hộp( có lót nilông đen) do được bổ sung dung dịch đệm nên. rửa: -Những nhà máy trồng rau trong môi trường vô trùng để cung cấp quanh năm đang phát triển khá nhanh tại Nhật Bản. Rau trong các nhà máy mọc trong khay và được cung cấp đầy đủ dưỡng chất mức độ ký sinh của vi khuẩn trên vật chủ người ta chia ra vi khuẩn chuyên ký sinh, vi khuẩn kiêm ký sinh, vi khuẩn tiềm ẩn. *Vi khuẩn chuyên ký sinh: trong tự nhiên chúng sinh sản trong cơ thể