Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM Khoa: Sinh Học Bộ môn: Di Truyền BÀI BÁO CÁO CHỌN GIỐNG CÂY NGÔ Giảng viên: ThS Lưu Thị Thanh Tú Mục Lục I.Giới thiệu Ngô (Bắp): 1.Nguồn gốc: Bắp gọi Ngơ, tên khoa học Zea may L Trong tiếng Anh “maize” xuất phát từ tiếng Tây Ban Nha (maíz) thuật ngữ tiếng Taino để lồi này, từ thơng dụng Vương quốc Anh để Ngô Tại Hoa Kỳ, Canada Autralia, thuật ngữ hay sử dụng corn, từ trước dùng để gọi cho loại lương thực, thuật ngữ dùng để Ngô, dạng rút gọn “Indian corn” lương thực người Anh Điêng” Lịch sử nghiên cứu thuộc lĩnh vực khảo cổ, di truyền học, thực vật học, dân tộc học địa lý học… đưa nhiều giả thuyết Có giả thuyết cho nguồn gốc Ngô khoảng năm 5.500 tới 10.000 trước công nguyên (TCN) Những nghiên cứu di truyền học gần cho q trình hóa Ngơ diễn vào khoảng năm 7000 TCN miền trung Mexico tổ tiên loại cỏ teosinte hoang dại gần giống với Ngơ ngày mọc lưu vực sông Balsas Liên quan đến khảo cổ học, người ta phát bắp ngơ có sớm hang Guila Naquitz thung lũng Oaxaca, có niên đại vào khoảng năm 4.250 TCN, bắp ngô cổ hang động gần Tehuacan, Puebla, có niên đại vào khoảng 2750 TCN Một số giả thuyết cho rằng, có lẽ sớm khoảng năm 1500 TCN, Ngô bắt đầu phổ biến rộng nhanh, Ngơ lương thực phần lớn văn hóa tiền Columbus Bắc Mỹ, Trung Mỹ, Nam Mỹ khu vực Caribe Với người dân xứ đây, Ngô suy tôn bậc thần thánh có tầm quan trọng mặt tơn giáo ảnh hưởng lớn đời sống họ Việc gieo trồng Ngô lan rộng từ Mexico vào tây nam Hoa Kỳ sau vào đơng bắc nước đông nam Canada, làm biến đổi cảnh quan vùng đất thổ dân châu Mỹ dọn nhiều diện tích rừng đồng cỏ để trồng Ngô Ngô lan truyền sang châu Âu phần lại giới sau có tiếp xúc người châu Âu với châu Mỹ Ngô đưa vào châu Âu Tây Ban Nha chuyến thám hiểm thứ hai Columbus vào khoảng năm 1494 Người châu Âu nhận biết giá trị nhanh chóng phổ biến rộng rãi Vào năm đầu kỷ XVI, đường thủy tầu Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Italia đưa Ngô hầu hết lục địa giới cũ Năm 1517, Ngô xuất Ai Cập, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Đức sau nam châu Âu Bắc Phi Năm 1521, Ngô đến Đông Ấn Độ quần đảo Indonesia Vào khoảng năm 1575 Ngô đến Trung Quốc 2.Phân loại học: Giới (Regnum): Plantae Ngành (Division): Magnoliophyta Lớp (classis): Liliopsida (Monocotyledones) Bộ (Ordo): Poales Họ (Familia): Gramineae (Họ hòa thảo), Poaceae Phân họ (Subfamilia): Pooideae Tông (Tribus): Maydeae Chi (Genus): Zea Loài (Species, sp): Zea may L, Z Mexicana L, Z Perrenis L Tên khác: Bắp, Ngô, Bẹ Tên tiếng anh: Corn, Maize, Indian corn Ở Việt Nam ngô lương thực đứng thứ hai sau lúa trồng phổ biến nhiều vùng nước Cây ngô đánh giá trồng có vai trò quan trọng cấu trồng nước ta; năm 2010 1126,9 nghìn (trong 90% diện tích trồng ngơ lai), sản lượng đạt 4,6 triệu Tuy sản xuất ngô nước chưa đáp ứng đủ nhu cầu, hàng năm nước ta phải nhập lượng lớn ngô nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi 3.Đặc điểm thực vật học Ngô:  Các phận Ngơ: Các giống Ngơ Việt Nam có đặc điểm chiều cao cây, thời gian sinh trưởng, chống chịu sâu bệnh thích ứng với điều kiện ngoại cảnh khác Song Ngơ có đặc điểm chung hình thái, giải phẫu Các phận Ngô bao gồm: rễ, thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) hạt Rễ Ngô: hệ rễ chùm tiêu biểu cho rễ họ hòa thảo Độ sâu mở rộng rễ phụ thuộc vào giống, độ phì nhiêu độ ẩm đất Ngơ có lọai rễ chính: Rễ mầm, rễ đốt rễ chân kiềng Rễ mầm (còn gọi rễ mộng, rễ tạm thời, rễ hạt) gồm có: rễ mầm sơ sinh rễ mầm thứ sinh - Rễ mầm sơ sinh (rễ phôi): quan xuất sau hạt Ngô nảy mầm Ngô có rễ mầm sơ sinh Sau thời gian ngắn xuất hiện, rễ mầm sơ sinh nhiều lơng hút nhánh Thường rễ mầm sơ sinh ngừng phát triển, khô biến sau thời gian ngắn (sau Ngô lá) Tuy nhiên có rễ tồn lâu hơn, đạt tới độ sâu lớn để cung cấp nước cho (thường gặp giống chịu hạn) - Rễ mầm thứ sinh Rễ mầm thứ sinh gọi rễ phụ rễ mầm phụ Rễ xuất từ sau xuất rễ có số lượng khoảng từ đến Tuy nhiên, số không xuất lọai rễ Rễ mầm thứ sinh với rễ mầm sơ sinh tạo thành hệ rễ tạm thời cung cấp nước chất dinh dưỡng cho khoảng thời gian - tuần đầu Sau vai trò nhường cho hệ rễ đốt Rễ đốt (còn gọi rễ phụ cố định) phát triển từ đốt thấp thân, mọc vòng quanh đốt mặt đất bắt đầu lúc Ngô - Số lượng rễ đốt đốt Ngô từ - 16 Rễ đốt ăn sâu xuống đất đạt tới 2,5m, chí tới 5m, khối lượng rễ đốt lớp đất phía Rễ đốt làm nhiệm vụ cung cấp nước chất dinh dưỡng suốt thời kỳ sinh trưởng phát triển Ngơ Rễ chân kiềng (còn gọi là rễ neo hay rễ chống) mọc quanh đốt sát mặt đất Rễ chân kiềng to, nhẵn, phân nhánh, khơng có rễ lơng hút phần mặt đất Ngồi chức bám chặt vào đất giúp chống đỡ, rễ chân kiềng tham gia hút nước thức ăn Thân Ngô: thân Bắp đặc có đường kính từ 2-4 cm tùy thuộc vào giống điều kiện sinh thái chăm sóc Chiều cao thân Ngơ khoảng 1.5-4 m Thân Ngơ có nguồn gốc từ chồi mầm Từ đốt đất thân phát sinh 1-10 nhánh (thân phụ) với hình dáng tương tự thân Thân Bắp trưởng thành bao gồm nhiều lóng nằm đốt kết thúc cờ Số lóng chiều dài lóng tiêu quan trọng việc phân loại giống Bắp Thường giống ngắn ngày (thân cao từ 1.2-1.5m) có khoảng 14-15 lóng Các giống trung ngày (thân cao 1.8-2.0m) có khoảng 18-20 lóng Các giống dài ngày (thân cao 2.02.5m) khoảng 20-22 lóng Nhưng khơng phải lóng có bắp ngơ, lóng mang bắp ngơ có rãnh dọc cho phép bắp bám phát triển bình thường Lá Ngơ: Căn vào vị trí thân hình thái chia Ngơ làm loại: - Lá mầm: Là nhỏ, chưa phân biệt phiến với vỏ bọc - Lá thân:Lá mọc đốt thân, có mầm nách kẽ chân - Lá ngọn: mọc ngọn, khơng có mầm nách kẽ - Lá bi: Là bao bắp Lá Ngơ điển hình cấu tạo bẹ lá, (phiến lá) lưỡi (thìa lìa, tai lá) Tuy nhiên có số loại khơng có thìa lìa làm cho bó, gần thẳng đứng theo cây: - Bẹ (còn gọi cuống lá): Bao chặt vào thân, mặt có nhiều lơng Khi non, bẹ lồng gối vào tạo thành thân giả bao phủ, bảo vệ thân - Phiến lá: Thường rộng, dài, mép lượn sóng, số giống phiến có nhiều lơng tơ Lá gần gốc ngắn hơn, mang bắp dài sau chiều dài lại giảm dần - Thìa lìa: Là phần nằm bẹ phiến lá, gần sát với thân Tuy nhiên, khơng phải giống ngơ có thìa lìa; giống khơng có thìa lìa, ngơ gần thẳng đứng, ôm lấy thân Số lượng lá, chiều dài, chiều rộng, độ dày, lơng tơ, màu lá, góc gân thay đổi tùy theo giống khác Số đặc điểm ổn định ngơ, có quan hệ chặt với số đốt thời gian sinh trưởng Những giống ngơ ngắn ngày thường có 15 - 16 lá, giống ngơ trung bình: 18 - 20 lá, giống ngơ dài ngày thường có 20 Bơng cờ bắp ngơ: ngơ lồi có hoa khác tính gốc Hai quan sinh sản: đực (bông cờ) (bắp) nằm vị trí khác Bơng cờ (hoa đực): Hoa đực nằm đỉnh cây, xếp theo chùm gồm trục nhiều nhánh Hoa đực mọc thành nhỏ gọi chét, gié Các gié mọc đối diện trục hay nhánh Mỗi bơng nhỏ có cuống ngắn hai vỏ nâu hình bầu dục vỏ trấu (mày ngồi mày trong) có gân lơng tơ Trong bơng nhỏ có hai hoa: hoa cuống dài hoa cuống ngắn Một nhỏ có ba hoa Ở hoa thấy dấu vết thối hố vết tích nhụy hoa cái, quanh có ba đực mang ba nhị đực hai mày cực nhỏ gọi vẩy tương ứng với tràng hoa Bao quanh phận hoa có hai mày nhỏ - mày tương ứng với bắc hoa mày tương ứng với đài hoa Bắp ngô (hoa cái): Hoa tự (bắp ngô) phát sinh từ chồi nách lá, song - chồi khoảng thân tạo thành bắp Hoa có cuống gồm nhiều đốt ngắn, đốt cuống có bi bao bọc Trên trục đính hoa (cùi, lõi ngơ), hoa mọc đơi bơng nhỏ Mỗi bơng có hai hoa, có hoa tạo thành hạt, hoa thối hóa Phía ngồi hoa có hai mày (mày mày trong) Ngay sau mày dấu vết nhị đực hoa thứ hai thối hố; bầu hoa, bầu hoa có núm vòi nhụy vươn dài thành râu Râu ngơ thn dài trơng giống búi tóc, ban đầu màu xanh lục sau chuyển dần sang màu đỏ hay vàng Trên râu có nhiều lơng tơ chất tiết làm cho hạt phấn bám vào dễ nảy mầm Hạt ngô thuộc loại dính gồm phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ chân hạt Vỏ hạt màng nhẵn bao xung quanh hạt Lớp alơron nằm vỏ hạt bao lấy nội nhũ phôi Nội nhũ phần hạt chứa tế bào dự trữ chất dinh dưỡng Nội nhũ có phần: nội nhũ bột nội nhũ sừng Tỷ lệ nội nhũ bột nội nhũ sừng tùy vào chủng ngơ, giống ngơ Phơi ngơ chiếm 1/3 thể tích hạt gồm có phần: ngù (phần ngăn cách nội nhũ phôi), mầm, trụ mầm, rễ mầm chồi mầm Các hạt ngô có kích thước cỡ hạt đậu Hà Lan, bám chặt thành hàng tương đối xung quanh lõi trắng để tạo bắp ngô Mỗi bắp ngô dài khoảng 10 – 25 cm, chứa khoảng 200 - 400 hạt Các hạt có màu ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng vàng  Sinh trưởng phát triển Ngô: Thời gian sinh trưởng (TGST) ngô dài, ngắn khác phụ thuộc vào giống điều kiện ngoại cảnh Trung bình TGST từ gieo đến chín 90 - 160 ngày Sự phát triển ngô chia làm giai đoạn: Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng: Từ gieo đất đến xuất nhị Giai đoạn sinh trưởng sinh dục: Bắt đầu với việc thụ tinh hoa hạt chín hồn tồn Có nhiều ý kiến khác thời gian sinh trưởng phát triển ngơ, song chia thời kỳ sau: Thời kỳ nảy mầm, thời kỳ - lá, thời kỳ - 10 lá, thời kỳ xoáy nõn, thời kỳ nở hoa thời kỳ chín Thời kỳ nảy mầm: Sau gieo với điều kiện nhiệt độ độ ẩm thích hợp, hạt ngô trương lên xuất rễ mầm sơ sinh Tiếp theo mầm mọc với chồi mầm bọc kín Sau xuất rễ hạch nách hay gọi rễ mầm thứ sinh Trụ gian mầm đẩy bao mầm lên khỏi mặt đất Đây giai đoạn mọc Cây mọc 4-5 ngày sau gieo điều kiện đủ ẩm ấm, lạnh khơ mọc sau tuần chậm Điều kiện ảnh hưởng đến nảy mầm: - Sức nảy mầm hạt: tùy thuộc vào giống - Độ ẩm: Lượng nước cần thiết cho hạt ngô nảy mầm tương đối thấp (khoảng 45% trọng lượng khô tuyệt đối hạt) Độ ẩm thích hợp đất đảm bảo cho nảy mầm khoảng 60 - 70% độ ẩm tương đối - Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho ngơ nảy mầm 25 – 30oC Nhiệt độ cao hay thấp ảnh hưởng xấu đến phát triển mầm - Độ sâu gieo: Để cho ngô nảy mầm mọc nhanh thời kỳ gieo sớm, cần gieo nông để lợi dụng nhiệt độ đất có lợi bề mặt Độ sâu lấp đất gieo hạt trung bình - 6cm Tuy nhiên, vùng khô hạn nên gieo độ sâu sâu Giai đoạn 3-6 lá: Khi ngô điểm sinh trưởng nằm mặt đất thân kéo dài Lơng hút mọc từ rễ đốt Hệ thống rễ mấm thực ngừng phát triển Đây giai đoạn mà tất chồi bắp mà sản sinh tạo lập Vào khoảng lúc ngô lá, khởi đầu mầm bắp hoàn chỉnh Ở đầu đỉnh thân, mầm cờ đực nhỏ hình thành Khi ngơ lá, điểm sinh trưởng cờ mặt đất Chiều dài thân bắt đầu tăng nhanh Hàng loạt rễ đốt mọc dài từ đốt thân Hệ thống rễ đốt hệ thống rễ chức Một vài mầm bắp chồi nhánh thấy rõ thời gian Nhánh (chồi bên) thường hình thành đốt mặt đất tiến triển Giai đoạn 8-10 lá: Ở giai đoạn lá, thối hóa Hệ thống rễ đốt phân bổ đất Khi lá, ngơ có nhiều chồi bắp Trừ đến đốt cuối bơng cờ, từ thân ngơ lúc đốt lại xuất chồi bắp Tuy nhiên, số chồi bắp phát triển thành bắp thu hoạch Bông cờ bắt đầu phát triển nhanh Thân tiếp tục kéo dài theo kéo dài lóng Trong giai đoạn này, nhiệt độ thích hợp cho ngơ khoảng 20-30 oC Cây ngơ cần nước cần đảm bảo đủ ơxy cho rễ phát triển Chính mà kỹ thuật làm đất phải phù hợp để đất tơi xốp thơng thống xới xáo hợp lý (không sâu gần gốc ảnh hưởng đến rễ) Khi ngô 10 lá, thời gian xuất ngắn hơn, thường sau 2-3 ngày có Cây ngơ bắt đầu tăng nhanh, vững chất dinh dưỡng tích lũy chất khơ Q trình tiếp tục đến giai đoạn sinh thực Do vậy, nhu cầu chất dinh dưỡng lượng nước đất lớn Thời kỳ xoáy nõn: Vào giai đoạn 12 lá, số noãn (hạt năng) bắp độ lớn bắp xác định Số hàng bắp thiết lập Các chồi bắp nhỏ chồi bắp dưới, tiến tới sát dần độ lớn Điều kiện quan trọng cần đảm bảo giai đoạn độ ẩm chất dinh dưỡng , thiếu hụt yếu tố dẫn đến giảm sút nghiêm trọng số hạt tiềm độ lớn bắp Các giống ngơ lai chín sớm thường có bắp nhỏ nên cần trồng với mật độ cao giúp chúng đảm bảo lượng hạt tương đương với giống lai chín muộn đơn vị diện tích Giai đoạn 15 giai đoạn định đến suất hạt Các chồi bắp phía vượt chồi bắp phía Sau - ngày lại hình thành Râu ngô bắt đầu mọc từ bắp phía Ở đỉnh bẹ bao quanh, số chồi bắp bắt đầu xuất Đỉnh bơng cờ nhìn thấy Trong giai đoạn này, đảm bảo đủ nước điều kiện quan trọng để có suất hạt tốt Rễ chân kiềng bắt đầu mọc từ đốt mặt đất 18 Chúng giúp chống đổ hút nước, chất dinh dưỡng lớp đất bên giai đọan sinh thực Râu ngơ mọc từ nỗn đáy bắp đến râu từ đỉnh bắp tiếp tục phát triển Bắp ngơ phát triển nhanh chóng Cây ngơ lúc vào khoảng tuần trước lúc phun râu Thời kỳ nở hoa: Thời kỳ bao gồm giai đoạn: Trỗ cờ, tung phấn, phun râu, thụ tinh mẩy hạt Giai đoạn trổ cờ: Bắt đầu nhánh cuối bơng cờ thấy hồn tồn, râu chưa thấy Đây giai đoạn trước phun râu khoảng - ngày Cây ngô đạt độ cao bắt đầu tung phấn (Khi hoa đực chín, mày phồng lên, nhị dài ra, bao phấn tách khỏi hoa tung hạt phấn hình trứng có đường kính khoảng 0,1mm Mỗi bơng cờ có hoa, hoa có nhị đực, nhị đực có bao phấn, bao phấn có có khoảng 1000 - 2500 hạt phấn Như tổng cộng cờ cho 10 - 13 triệu hạt phấn Khi bắt đầu nở, hoa 1/3 phía đỉnh trục tung phấn trước, sau theo thứ tự từ xuống từ ngồi vào Một bơng cờ mùa xuân, hè đủ ấm thường tung phấn - ngày; mùa lạnh, khơ kéo dài 10 - 12 ngày) Tùy thuộc vào giống điều kiện bên mà thời gian tung phấn phun râu dao động khác Ở điều kiện đồng, tung phấn thường xuyên xảy vào cuối buổi sáng đầu buổi chiều Giai đoạn phun râu: Giai đoạn bắt đầu vài râu ngơ nhìn thấy bên ngồi bi Khi hạt phấn rơi giữ lại râu tươi, trình thụ phấn xảy Hạt phấn giữ lại cần khoảng 24 để thâm nhập vào từ râu noãn - xảy thụ tinh noãn trở thành hạt Thường thường, tất râu bắp phun hết thụ phấn hết khoảng - ngày Râu mọc khoảng 2,5 - 3,8 cm ngày tiếp tục kéo dài đến thụ tinh Noãn hay hạt giai đoạn phun râu hồn tồn chìm vật liệu cùi bao quanh (mày, mày dưới, bắc nhỏ) bên ngồi có màu trắng Vật liệu bên hạt biểu lỏng Phơi mầm chưa thấy rõ Đây thời gian định số nỗn thụ tinh Những nỗn khơng thụ tinh khơng cho hạt bị thối hóa Thụ phấn: Bắp dễ thụ phấn chéo, gió mang hạt phấn xa Tỷ lệ thụ phấn chéo lên đến 95% Do tỷ lệ hạt phấn/hoa cao (từ 1000-25000) nên hoa thụ phấn dễ dàng Khi tung phấn, hạt phấn hoa sống khơng khí 18-24h (nhưng gặp nhiệt độ cao, khô sống vài giờ, 3h 35 oC) Riêng nướm nhụy gặp thuận tiện sống từ 10-20 ngày (ở 17-20 oC 20-25 ngày) Sau rơi lên nướm nhụy cái, hạt phấn nảy mầm tiến vào gặp tiểu noãn vòng 12-28h, với chiều dài nướm 25cm Nhiệt độ thích hợp để hạt phấn nảy mầm 18-20 oC, độ ẩm khơng khí 80oC Thụ tinh: Hạt phấn từ cờ rơi râu ngô - bắt đầu nảy mầm Ống phấn mọc dài dọc theo chiều dài râu ngô đến tận túi phôi Tế bào phát sinh hạt phấn phân chia nguyên nhiễm sinh hai tinh trùng di chuyển phía đầu ống phấn, nỗn đầu ống vỡ ra, phóng hai tinh trùng vào nỗn Ở q trình thụ tinh diễn Mẩy hạt (10-14 ngày sau phun râu): Hạt có dạng hình mẩy bên ngồi có màu trắng Nội nhũ chất lỏng bên có màu thấy phôi nhỏ Rễ mầm, bao mầm phơi hình thành phơi phát triển chậm Nhiều hạt mọc ngoài, vật liệu bao quanh cùi hạt cùi gần đạt tới kích thước cuối Râu ngơ hồn thành chức hoa, thâm màu bắt đầu khô Trong nội nhũ lỗng hạt bắt đầu tích luỹ tinh bột Hạt bắt đầu giai đoạn tích luỹ chất khơ nhanh, bắp đầy hạt dần Mặc dù tổng lượng đạm lân tích lũy nhanh, chất dinh dưỡng bắt dầu di chuyển từ phần dinh dưỡng sang phận sinh thực Hạt có khoảng 85% độ ẩm Độ ẩm hạt giảm dần thu hoạch Thời kỳ chín: Hạt trải qua giai đoạn: Giai đoạn chín sữa (18 - 22 ngày sau phun râu) =>Giai đoạn chín sáp (24 - 28 ngày sau phun râu)=>Giai đoạn hình thành ngựa (35 - 42 ngày sau phun râu) => Giai đoạn chín hồn tồn - chín sinh lý (55 - 65 ngày sau phun râu) Hạt tích lũy dần tinh bột , giảm độ ẩm, phơi phát triển đầy đủ  Đặc điểm di truyền: Ngô có nhiễm sắc thể 2n=20 (n=10) Chiều dài tổng cộng nhiễm sắc thể 1.500 cM Một số nhiễm sắc thể ngơ có mà người ta gọi "bướu nhiễm sắc thể": vùng tạp sắc lặp lặp lại cao với vết màu sẫm Mỗi bướu riêng biệt đa hình số giống ngô lẫn cỏ ngô Barbara McClintock sử dụng bướu để chứng minh thuyết transposon bà "gen thay đổi đột ngột", với cơng trình bà đoạt giải Nobel năm 1983 lĩnh vực sinh lý học y học Ngơ sinh vật mẫu quan trọng cho di truyền học sinh học phát triển ngày Tại Hoa Kỳ có kho trung tâm đột biến ngô, The Maize Genetics Cooperation — Stock Center, Cục Nghiên cứu Nông nghiệp Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) thành lập nằm Khoa khoa học trồng Đại học Illinois Urbana-Champaign Tổng cộng sưu tập có gần 80.000 mẫu Bộ sưu tập bao gồm vài trăm gen đặt tên, cộng với tổ hợp gen bổ sung biến thể di truyền khác Ở có khoảng 1.000 sai lệch nhiễm sắc thể (chẳng hạn hoán vị hay nghịch đảo) nguồn với số nhiễm sắc thể bất thường (như dạng tứ bội) Dữ liệu di truyền miêu tả nguồn đột biến ngô vô số liệu khác di truyền học ngơ truy cập MaizeGDB (Maize Genetics and Genomics Database: Cơ sở liệu di truyền học gen ngô)  Giá trị dinh dưỡng: Protein: Ngơ có trung bình 10,6% protein, protein ngơ zein, loại prolamin gần khơng có lysin tryptophan Nếu ǎn phối hợp ngô với đậu đỗ thức ǎn động vật giá trị protein ngơ tǎng lên nhiều Lipit: Lipit hạt ngơ tồn phần từ 4-5%, phần lớn tập trung mầm Trong chất béo ngô có 50% axit linoleic, 31% axit oleic, 13% axit panmitic 3% Stearic Gluxit: Gluxit ngô khoảng 69% chủ yếu tinh bột Ở hạt ngơ non có thêm số đường đơn đường kép Chất khống: Ngơ nghèo calci, giàu phospho Giống gạo, ngô thức ǎn gây toan Vitamin:Vitamin ngơ tập trung lớp ngồi hạt ngơ mầm Ngơ có nhiều vitamin B1 Vitamin PP thấp cộng với thiếu tryptophan axit tạo 10 Môi trường hưởng lợi từ hạt giống biến đổi gen kháng sâu chủ yếu từ việc giảm lượng thuốc trừ sâu sử dụng canh tác, từ hạt giống biến đổi gen kháng thuốc trừ cỏ nhờ vào việc ứng dụng lại thuốc trừ cỏ lành tính chuyển đổi hệ thống canh tác từ phương pháp canh tác truyền thống sang phương pháp canh tác không làm đất Bắc Nam Mỹ Sự thay đổi hệ thống sản xuất giảm thiểu mức độ khí thải nhà kính vào môi trường việc giảm nhiên liệu sử dụng cho máy kéo tăng lưu trữ khí carbon đất Nhược điểm Ngô BĐG kháng sâu, sâu ăn sâu chết sâu tiến hóa lâu dài phát triển loại sâu mà ăn ngô khơng chết Điều dự báo từ trước đưa trồng BĐG vào sản xuất từ đưa gen vào sản xuất người ta nghĩ phải đưa 2,3 gen vào để việc phát triển tính kháng chậm Người ta có chế độ canh tác có cánh đồng tị nạn để lồi sâu bình thương Tức trồng ngô biến đổi gen song song với trồng biến đổi gen cho loại sâu sống Tức áp lực chọn lọc tự nhiên lên quần thể sâu giảm tạo tính kháng chậm Loại sâu thích nghi với gen giao phối với loại sâu chưa thích nghi hệ sau làm chậm Giống ngô biến đổi gen: Ngô biến đổi gen MON 89034 Ngô biến đổi gen MON 89034 hệ thứ hai ngô chuyển gen kháng sâu hại, tạo protein CryA.105 Cry2Ab2 thuộc nhóm protein trừ sâu có nguồn gốc từ Bacillus thuringiensis (Bt) Ngô biến đổi gen MON 89034 kiểm soát loại sâu hại cánh vảy phổ rộng Ngô biến đổi gen MON89034 thương mại hóa nước Úc/ New Zealand, Brazil, Canada, Colombia, Cộng đồng Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mexico, Philippines, Đài Loan, Hoa Kỳ Ngô biến đổi gen NK603 Ngơ biến đổi gen NK603 có khả chống chịu thuốc trừ cỏ Ngô NK603 trồng khảo nghiệm nhiều nước giới Châu Âu, thương mại hóa nước Argentina, Úc/ New Zealand, Brazil, Canada, Trung Quốc, Colombia, Cộng đồng Châu Âu, Honduras, Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia, Mexico, Philippines, Liên bang Nga, Singapore, Nam Phi, Đài Loan, Hoa Kỳ Tính chống chịu glyphosate ngơ NK603 kết việc đưa vào gen mã hóa tính chống chịu với glyphosate 5-enoylpyruvylshikimate-3-phosphate synthase từ vi khuẩn Agrobacterium sp chủng CP4 (CP4 EPSPS) Ngô biến đổi gen MON 89034 x NK603 MON 89034 x NK603 lai dòng ngơ MON 89034 NK603 tạo phương pháp lai tạo truyền thống Các kết nghiên cứu cho thấy khơng có tương tác tính trạng dòng MON 89034 với NK603 MON 89034 x NK603 Ngô biến đổi gen MON 89034 xNK603 vừa có khả kháng sâu hại cánh vảy vừa có khả chống chịu thuốc diệt cỏ glyphosate Ngô MON 89034 x NK603 thương mại hóa nước Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mexico, Philippines, Đài Loan, Hoa Kỳ Ngô biến đổi gen Bt11 Là ngô chuyển gen kháng sâu đục thân Châu Á mang gen Cry1Ab Ngô Bt11, mang gen kháng sâu đục thân có lịch sử lâu dài việc sử dụng an toàn, chấp thuận cho canh tác dùng làm thực phẩm thức ăn gia súc nhiều nước giới, ngô Bt11 độc số loài sâu đục thân đặc thù thuộc cánh vảy Lipedopteran Ngơ Bt11 thương mại hóa từ năm 1996 Mỹ Canada sử dụng làm thức ăn gần 20 nước giới với diện tích canh tác năm 2009 1,7 triệu ha, châu Á ngơ Bt11 thương mại hóa từ năm 2005 Philippine thương mại hóa nước Uruguay, Collombia, Argentina, Brazil Nam Phi Ngô biến đổi gen GA21 Ngơ GA21 tạo với mục đích chống chịu thuốc diệt cỏ glyphosate GA21 chấp thuận cho canh tác Mỹ, Canada, Argentina, Brazil, Philippine Nhật Bản Sản phẩm ngô hạt chấp thuận cho sử dụng thức ăn gia súc Mỹ, Canada, Argentina, Nam Phi, Mexico, Nhật Bản, Philippines, Nga, EU, Thụy Sĩ, Đài Loan, Hàn Quốc Trung Quốc cho sử dụng thực phẩm Mỹ, Canada, Argentina, Mexico, Nhật Bản, Nam Phi, Nga, Cộng đồng Châu Âu, Úc, New Zealand, Hàn Quốc, Philippines, Đài Loan Trung Quốc Ngô biến đổi gen Bt11xGA21 Là giống ngô kết hợp hai đặc tính trên, áp dụng phương pháp lai tạo thơng thường để ngơ có hai đặc tính chống chịu thuốc trừ cỏ gyphosate kháng sâu đục thân Châu Á Ngô biến đổi gen TC1507 Ngô biến đổi gen TC1507 mang đoạn ADN chứa gen cry1F gen chủ đích mã hóa cho protein Cry1F kháng trùng cánh phấn gen thị Pat mã hóa cho protein Pat giúp chịu thuốc diệt cỏ chứa glufosinate Khơng có ADN khác dùng kiện chuyển gen Dòng ngơ TC1507 chấp thuận cho trồng trọt Argentina, Brazil, Canada, Colombia, Nhật, Mỹ Từ chấp thuận thương mại hóa Mỹ năm 2001, diện tích trồng giống ngơ chuyển gen tăng lên đến 5.9 triệu hecta vào năm 2007, dẫn đầu Mỹ Canada Argentina Dòng ngơ TC1507 chấp thuận cho nhập để sử dụng trực tiếp thực phẩm, thức ăn cho chăn ni hay để chế biến Phi-líp-pin từ năm 2003 Các nước khác cho phép nhập sử dụng dòng ngơ TC1507 làm thức ăn chăn nuôi Nhật, Đài Loan, Úc/ New Zealand, Trung Quốc, Cộng đồng Châu Âu, Hàn Quốc, Mexico, Nam Phi 2.1Phương pháp tạo giống ngô biến đổi gen Bt11 a.Sinh vật cho gen Sự kiện Bt11 có chứa thêm hai gen mã hoá cho hai protein gen Cry1Ab gen pat (là gen thị), đó: - Vi khuẩn B.thuringiensis vi khuẩn gram dương sống phổ biến đất, cho protein CryIAb phát nước Đức; - Vi khuẩn Streptomyces viridochromogenes vi khuẩn gram dương, sống đất thuộc họ Actinomycetae cho protein PAT B thuringiensis vi khuẩn gram dương tạo bào tử điều kiện hiếu khí, tạo protein dạng tinh thể, protein dạng tinh thể có tác dụng loại thuốc trừ sâu sinh học để kiểm sốt số loại trùng sâu bọ nhạy cảm chuyên biệt chúng ăn phải Vì có q trình hình thành loại protein nên B thuringiensis sử dụng loại thuốc trừ sâu sinh học nhiều thập kỷ Phương thức hoạt động protein tinh thể B thuringiensis: Bacillus thuringiensis var kurstaki (Btk) tạo nhờ việc tinh thể hố protein q trình tạo tiền độc tố q trình hình thành bào tử, gọi “protoxins” Những protoxins bị phân huỷ dịch tiêu hố ruột có tính kiềm bị qúa trình thuỷ phân cắt thành mạch nhỏ có độc tính, mạch cần quan tâm (Hofte Whiteley, 1989), mạch hoạt động có tính trơ với qúa trình tiêu hố theo protease trypsin Các protein kích hoạt bám vào lớp mao mạch màng nang ruột trùng, thúc đẩy qúa trình tạo lỗ làm ảnh hưởng đến cân thẩm thấu Các tế bào phình lên bị ly giải ấu trùng nhạy cảm với protein ngừng ăn chết từ từ Đối với nhiều loại protein Bt, điểm bám chuyên biệt trình bày có tồn biểu mơ ruột côn trùng nhạy cảm (Hofte Whiteley, 1989) Ngồi gen Btk, ngơ Bt11 mang gen pat phân lập từ Streptomyces viridochromogenes (vi khuẩn gram dương), sống đất thuộc họ Actinomycetae Phương thức hoạt động gen pat mã hoá enzyme phosphinothricin-N-acetyl transferase có tác dụng khử glufosinate ammonium (thành phần hoạt động thuốc diệt cỏ Basta®) Glufosinate ammonium ngăn chặn xúc tác tổng hợp glutamine cây, gây trình tích luỹ ammonia mơ thực vật, khiến cho bị chết phun thuốc diệt cỏ này, nhiên chuyển gen biểu gen pat bảo vệ trước thuốc diệt cỏ có chứa hoạt chất glufosinateammonium Phương thức hoạt động gen pat: gen pat mã hố enzyme phosphinothricin-N-acetyl transferase có tác dụng khử glufosinate ammonium, thành phần hoạt động thuốc diệt cỏ Basta® Glufosinate ammonium ngăn chặn xúc tác tổng hợp glutamine cây, gây q trình tích luỹ ammonia mô thực vật, khiến cho bị chết Cây chuyển gen biểu gen pat bảo vệ trước thuốc diệt cỏ có chứa hoạt chất glufosinate ammonium b.Đặc điểm giống ngô NK66 Giống ngô NK66 giống ngô lai đơn cho phép thương mại hóa Việt Nam từ năm 2006 NK66 giống quốc gia, thích nghi rộng trồng tất vùng sinh thái mùa vụ khác Giống cho suất cao, ổn định nông dân người tiêu dùng ưa chuộng với diện tích trồng năm 2010 vào khoảng 70000 ha/1.1 triệu ngô Sau số đặc điểm nông sinh học chế độ canh tác cho ngô NK66 Việt Nam: - Thời gian sinh trưởng: 95-100 ngày 19 - Dạng hình gọn, đứng - Lá bi bao kín trái bắp - Bắp to, hạt hình trụ có 14-16 hàng hạt/bắp - Khả thích ứng rộng - Cho suất 12-14 tấn/ha - Sử dụng để chế biến thức ăn gia súc, gia cầm c.Q trình chuyển nạp gen Ngơ Bt11 tạo từ dòng bố mẹ ban đầu chuyển gen sử dụng plasmid pZO1502 mang gen kháng sâu chống chịu thuốc diệt cỏ glufosinate ammonium, phương pháp chuyển gen dung hợp tế bào trần (protoplast transformation) sau tái sinh Vị trí đoạn gen chuyển: Đoạn gen chèn vào nằm dọc nhiễm sắc thể số Việc chèn kết hợp vững vào nhiễm sắc thể ngô di truyền gen trội đơn theo quy luật di truyền Mendel Số lượng gen đưa vào: Vị trí chèn gen Bt pat điều khiển đoạn vector 35S nhiễm sắc thể số Ngồi ra, vị trí chèn cho thấy tính ổn định gen di truyền qua hệ biểu tính trạng trội theo quy luật di truyền Mendel Plasmid pZO1502 có nguồn gốc plasmid pUC18 chèn phân đoạn gen 35S1/intron/BtkHD-1/nos 35S-2/intron/pat/nos Gen Btk phiên biến đổi toàn chiều dài gen Cry1A(b) vi khuẩn Bacillus thurigiensis var kurstaki chủng HD-1 Gen Btk có nguồn gốc từ phân đoạn Ncol-BglII dài 1,8 kb Sự thay đổi gen Cry1A(b) bao gồm thay đổi ADN xén bớt để tăng biểu Gen pat (phosphinothricin acetyl transferase) dòng hố từ vi sinh vật có đất Steptomyces viridochromogenes chủng Tu494 Đoạn ban đầu thay đổi để tối thích biểu thực vật Hai gen Btk pat sử dụng promoter 35S có nguồn gốc từ virus khảm CaMV để khởi động biểu liên tục cho gen phân đoạn IVS có nguồn gốc từ ngơ để tăng cường biểu gen thực vật Ngoài plasmid pZO1502 chứa gen thị bla – kháng kháng sinh ampicillin, gen lacZ – mã hóa β-galactosidase có chức thị màu ứng dụng chọn lọc vi khuẩn kỹ thuật gen Tế bào dòng ngơ độc quyền H8540 Syngenta phân hủy thành tế bào enzyme pectinase để thu tế bào trần Xung điện thời gian 5/1000 giây để biến nạp plasmid qua lỗ thông tạm thời bề mặt màng nguyên sinh tế bào trần Tại đây, phân đoạn gen Btk gen pat tách khỏi plasmid chèn vào cánh dài nhiễm sắc thể số tế bào với 01 Gen amp đoạn không mong muốn khác plasmid không bị chuyển vào hệ gen tế bào Thực chọn lọc tế bào biến nạp thành công tái sinh chúng thành biến nạp hoàn chỉnh Cây chuyển gen ban đầu lai hồigiao/lai chéo với dòng khơng chuyển gen có đặc tính cơng ty sử dụng nguồn lai thương mại bố mẹ Sự kiện chuyển gen ngô Bt11 khảo nghiệm Việt Nam giống NK66 d.Đánh giá nguy ảnh hưởng trồng biến đổi gen môi trường đa dạng sinh học  Đánh giá nguy trôi gen, phát tán gen ngô Bt11 sang trồng không chuyển gen lồi họ hàng thơng qua hạt phấn Nguy trơi gen đến lồi hoang dã tương thích mặt sinh sản Việt Nam đánh giá khơng có khả xảy lồi hoang dại chi Zea khơng tồn Việt Nam Xét đến yếu tố lai xa chi tông Maydeae, Việt Nam khơng trồng lồi họ hàng với ngơ ví dụ cao lương, khả kiện chuyển gen Bt11 phát tán sang điều kiện canh tác hay tự nhiên hoàn tồn khơng có Xét mặt cấu tạo, thời gian phát tán phấn ngô diễn ngắn khoảng cách không gian tương đối hẹp làm giảm nguy phát tán gen Về mặt truyền thống canh tác, ngô trồng Việt Nam thu hoạch triệt để, khơng sót lại sau mùa vụ 95% diện tích trồng ngơ Việt Nam ngơ lai, đa số nơng dân khơng tập qn tái sử dụng hạt thương phẩm làm ngô giống cho vụ sau Tất lý minh chứng cho khả trôi gen, phát tán gen ngô Bt11 sang trồng không chuyển gen lồi họ hàng khơng có Như kiện chuyển gen hồn tồn khơng làm phát sinh giống ngô điều kiện canh tác Việt Nam  Đánh giá nguy trôi gen ngang sang lồi vi sinh vật: Phân tích nguy truyền gen từ ngô Bt11 đến vi sinh vật, chứng khoa học cho thấy: khó có khả ADN tái tổ hợp truyền từ ngô Bt11 tới loài vi sinh vật đất máy tiêu hoá người động vật Biểu gen Cry1Ab gen pat ngô Bt11 điều khiển promoter eukaryote promoter không hoạt động môi trường tế bào prokaryote Bên cạnh đó, tính trạng biểu gen ưu chọn lọc vi sinh vật môi trường tự nhiên, nên việc xảy trao đổi chéo xảy Với người động vật, ADN bị phân hủy nhanh máy dày/ruột nên trình truyền gen nguyên vẹn diễn  Đánh giá nguy trở thành cỏ dại dịch hại xâm lấn môi trường tự nhiên Trong trồng biến đổi gen thương mại nay, nguy phát triển thành cỏ dại đặc biệt quan tâm Các nhà khoa học lo lắng gen chuyển chống chịu với thuốc trừ cỏ không làm tăng đặc tính cỏ dại lồi hoang dại liên quan, gen gây hại trung tính với loại hoang dại họ hàng Tuy nhiên, trường hợp mà thuốc trừ cỏ sử dụng để kiểm sốt cỏ dại, tính kháng cỏ dại mang lại lợi nhuận cạnh tranh cho trồng tự nhiên không mong muốn Nếu trồng biến đổi gen trồng nơi có lồi họ hàng hoang dại sinh trưởng, tượng lai tự nhiên xảy Với ngơ Bt11, gen diệt sâu đục thân Btk chống chịu thuốc trừ cỏ pat chuyển lo ngại tồn xâm nhập vào quần thể tự nhiên, làm tăng đa dạng di truyền xâm lấn dẫn đến tuyệt chủng quần thể hoang dại Nguy nghiên cứu, xem xét qua vụ khảo nghiệm hạn chế vụ khảo nghiện diện rộng vùng trọng điểm ngô tỉnh thành khác Việt Nam Đặc tính ngủ nghỉ hạt, đặc điểm nông sinh học, sinh trưởng, phát triển đặc điểm kiểu hình số nhằm so sánh đánh giá nguy trở thành cỏ dại phương pháp tiếp cận nghiện cứu đánh giá nước phê chuẩn OECD Tất khảo nghiệm cho kết thấy ngô Bt11 có đặc điểm nơng sinh học (thời gian mọc mầm hạt, mốc sinh trưởng, tổng thời gian sinh trưởng, tỷ lệ gẫy thân, đổ rễ …) hình thái (chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, hình dạng màu sắc hạt…) hoàn toàn tương tự với giống dòng khơng chuyển gen NK66 Bên cạnh đó, đánh giá mức độ nhiễm số bệnh hại ngơ bệnh khơ vằn, gỉ sắt, đốm lớn, đốm nhỏ cho thấy tính mẫn cảm với loại bệnh tương đương ngô Bt11 giống ngô thường NK66 Những kết chứng minh rằng: ngô Bt11, tương tự giống NK66, khơng mang đặc tính cỏ khơng có nguy trở thành cỏ dại xâm lấn môi trường tự nhiên Đánh giá nguy ảnh hưởng ngô biến đổi gen Bt11 sinh vật khơng chủ đích hệ sinh thái  - Sinh vật khơng chủ đích thuộc cánh vảy Lepidopteran: Bộ cánh vẩy chia làm nhóm: bướm ngài Trong nhóm ngài, lồi sâu đục thân trùng ăn trực tiếp Tuy nhiên Ostrinia furnacalisi, loài sâu đục thân khác gặp ngô bướm đa số lồi bướm đêm khơng kiếm ăn trực tiếp ngô đường để tiếp xúc với protein Cry1Ab ăn ấu trùng có bám hạt phấn Tuy nhiên, mức độ biểu gen thành protein Cry1Ab phấn ngô Bt11 thấp (< 90 ng/g phấn) Do đó, ảnh hưởng ngơ Bt11 đến trùng khơng chủ đích thuộc cánh vảy khơng đáng kể -Các lồi trùng khơng chủ đích khơng thuộc cánh vảy Theo xác định đối tượng nghiên cứu nêu trên, với sinh vật khơng chủ đích thuộc nhóm đối tượng chính: nhóm động vật chân khớp ruộng ngơ (sâu hại, thiên địch bắt mồi ăn thịt, thụ phấn, ) nhóm trùng đất (collembola) Đó nhóm sinh vật khơng chủ đích đóng vai trò quan trọng chuỗi thức ăn, trực tiếp hay gián tiếp chịu ảnh hưởng ngơ Bt11 Ngồi thành phần mức độ nhiễm bệnh hại ngô theo dõi đánh giá + Nhóm động vật chân khớp khơng bao gồm lồi chân khớp, rệp muội hại ngơ, số lồi thiên địch quan trọng với nhiều loại sâu hại ngô có sâu đục thân nhóm bọ rùa bắt mồi ăn thịt, nhóm nhện lớn bắt mồi ăn thịt, nhóm bọ xít mù xanh, cánh cứng cánh ngắn: Kết khảo nghiệm Việt Nam giới cho thấy thành phần mật độ loài trùng khơng chủ đích diễn biến tương tự ngô Bt11 ngô không biến đổi gen + Nhóm sinh vật đất: Quần xã Collembola coi phản ánh đặc điểm môi trường sinh sống Các nghiên cứu phòng thí nghiệm thực tế ngồi đồng ruộng ngơ Bt11 khơng ảnh hưởng đến Collembola Cụ thể là, bên cạnh khả phân hủy nhanh đất protein Cry1Ab, protein gây độc Collembola lồi giun đất giun tròn Các khảo nghiệm đồng ruộng khơng thấy có sai khác có ý nghĩa thành phần loài, phân bố, số lượng loài mức độ phong phú Collembola ngô đối chứng NK66 ngơ Bt11 Với nhóm vi sinh vật đất có liên quan đến chu trình các-bon ni-tơ, nghiên cứu ghi nhận độc tố Bt có ảnh hưởng tới thành phần vi sinh vật đất - Ảnh hưởng ngô Bt11 đến bệnh hại ngô Các kết điều tra thành phần bệnh hại mức độ hại số loại bệnh ngơ khơ vằn (Rhizoctonia solani), gỉ sắt (Puccinia maydis), đốm lá, khảm virut số bệnh khác tổng hợp lại từ khảo nghiệm với mục đích đánh giá có hay khơng ảnh hưởng ngơ Bt11 đến nhóm vi sinh vật gây bệnh hại dựa so sánh với kết điều tra giống NK66 Nhóm nghiên cứu ghi nhận hầu hết bệnh hại ngơ xuất ngô Bt11 ngô không chuyển gen Một số bệnh chưa ghi nhận ngô Bt11 tần suất bắt gặp tỷ lệ bệnh thấp Kết luận: Ngô biến đổi gen mang kiện Bt11 có đặc tính nơng sinh học giống ngô truyền thống, không mang nguy trở thành cỏ dại xâm lấn, không tác động đến quần thể sinh vật khơng chủ đích Ngơ Bt11 hồn tồn khơng gây ảnh hưởng bất lợi đến môi trường tự nhiên đa dạng sinh học e.Thông tin rủi ro sinh vật biến đổi gen đến sức khỏe người Thông tin rủi ro sinh vật biến đổi gen gây sức khoẻ người ghi nhận Độ độc tính protein Cry1Ab protein PAT đánh giá thí nghiệm động vật thay cho nghiên cứu người Các nghiên cứu cho thấy hai protein không gây độc cấp tính cho thể động vật, ngồi chúng dễ dàng bị thủy phân môi trường giống ruột người hoạt tính nhiệt độ cao Đánh giá nguồn tác nhân gây dị ứng khơng thấy có nguy trình tự protein không tương đồng với tác nhân dị ứng biết hai loại protein dễ dàng bị thủy phân enzim pepsin Cùng với có mặt với nồng độ thấp hai protein ngô, mức phơi nhiễm người động vật chúng thấp Tổng hợp tất yếu tố với lịch sử sử dụng an tồn tồn giới, đưa kết luận Ngơ Bt11 an toàn để sử dụng làm thực phẩm cho người giống ngô không chuyển gen 2.2.Kỹ thuật chuyển gen: Phương pháp bắn gen • Súng bắn gen thiết bị sử dụng để đưa thông tin di truyền vào tế bào, thiết kế • cho biến nạp DNA ngoại lai vào tế bào thực vật Hạt vàng hay won-fram, đường kính 1-4 µm bọc ADN, kết tủa với CaCl2, spermidine PEG Hạt bọc ADN tăng tốc (300-600 m/s) thiết bị ñặc biệt gọi máy bắn hạt Với tốc độ hạt xâm nhập qua thành màng tế bào Mật độ • hạt sử dụng phải điều chỉnh cho không làm tổn thương tế bào Phương pháp sử dụng để chuyển gen vào lạp thể ti thể • Các mơ biến nạp: mô phân sinh ngọn, mô tế bào, mô sẹo phôi, bao mầm, phôi trưởng thành không trưởng thành, phiến lá, phấn hoa, vi bào tử cánh hoa, rễ • phần thân Quy trình: Hình đầu vi khuẩn mang gene mục tiêu (gen đích cần chuyển) gen trải qua trình tách dòng gắn vào plasmid Khi kiểm tra xác gene rồi, sau tăng sinh khuẩn lên với số lượng lớn Tách lấy gene mục tiêu thu lại gene đó, mang gene trộn với hạt vàng tungsteng Đồng thời với việc nuôi tách gene từ khuẩn phải nuôi cấy mô phôi ngô, thường chọn phôi 7-10 ngày tuổi tốt nhất, phù hợp với chuyển gene Nuôi mô sẹo hoạc ni cấy tạo thức (giai đoạn - ngày mang biến nạp tốt nhất) Với mẫu gen chuẩn bị tiến hành bắn gene trực tiếp Khi bắn gene sảy trường hợp hạt vàng tungsteng với lực áp xuất bắn mạnh làm tế bào dập nát nhiều, hạt có mang gene, gene giữ lại vị trí tế bào nhân, TBC mục tiêu gen nhân Hạt vàng đâu khơng quan tâm, tế bào khơng ảnh hưởng tới trình phát triển tế bào Rất nhiều tế bào bị chết sau bắn gene ( hạt vàng làm tế bào nát, không phục hồi được) Những gene vào vị trí nhân gây nên trình insert vào genenome tế bào thành cơng, có gene vào đến nhân khơng insert Sau ni phục hồi tế bào sau chuyển gene tầm ngày, sau thời gian nuôi phục hồi, tiến hành chọn lọc chuyển gen ( đoạn gene chuyển có gene chọn lọc thực vật hygromycin, ppt, đường manost) Cây sống đạt ( khơng mang gene 100%) có nhiều tế bào gene chuyển lại nằm hệ gene ty thể, lạp thể ( tế bào chất) khơng chết sàng lọc Tiếp theo nuôi cây, cây, tiến hành kiểm tra PCR với mồi đặc hiệu với gene mục tiêu Nếu PCR lên ta kiểm tra trực tiếp, chuyển gene kháng thuốc diệt cỏ thử nghiệm cách phun thuốc diệt cỏ lần (cách xa), chuyển gene kháng sâu thử nghiệm thả sâu xem tỷ lệ sâu chết ( sâu phải loại sâu mà bị chết protein gene đích tạo ra) Nếu sâu chết cỏ chết mà không tiến hành lai phân tử tiếp sau đó, bước saotherblot ( kiểm tra có mặt gene đích hệ gene), notherblot ( kiểm tra phiên mã gene mục tiêu) có từ DNA sang RNA khơng, kiểm tra westblot (kiểm tra xem có tạo protein không) kiểm tra dịch mã RNA sang Protein Nếu đạt hết -> để hoa kết trái thu -> lấy hạt trồng mùa vụ Khi lên tiếp tục kiểm tra T1 từ bước tách DNA đến PCR cuối WESTBLOT, kiểm tra tới đời T3 mà tốt có giống (Sở dĩ phải kiểm tra tới T3 để xem di truyền gene mục tiêu sang đời sau có tiến hành khơng)  Ưu điểm: • Có thể áp dụng với hầu hết loại mơ, tế bào Quá trình chuyển gen nhanh, đơn giản • • mặt kỹ thuật Có thể xử lý lượng mẫu lớn thời gian ngắn Các vector mang gen tái tổ hợp có cấu tạo đơn giản khơng đòi hỏi cấu trúc gen kiểu T- • • AND trường hợp chuyển gen Agrobacterium Chỉ cần lượng nhỏ plasmid ADN Biểu tạm thời gen biến nạp quan sát thấy vòng vài ngày sau biến nạp  Nhược điểm: • Nhiều gen biến nạp chuyển vào tế bào lúc, gây khó khăn • • cho việc phân tích biểu gen, dẫn đến biểu gen không bền vững Hiệu chuyển gen thấp Đòi hỏi thiết bị đắt tiền, chi phí vật tư đăt Ví dụ: Ngơ event TC1507 kháng côn trùng cánh vảy a Sinh vật cho: - Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) ssp Aizawai dòng PS811 mang gen cry1F kháng côn - trùng Cánh vảy Vi khuẩn Streptomyces viridochromogenes mang gen thị pat kháng thuốc trừ cỏ nhóm glufosinate-ammonium b Sinh vật nhận: Ngơ, bắp, bẹ (Maize/Corn) c Vật liệu bố mẹ: Các dòng ngơ lai nghiên cứu SX C.ty Pioneer Hi-Bred d Giống nền: Ngô lai 30Y87 e Phương pháp chuyển nạp gen tạo dòng ngơ Event TC1507: Ngơ chuyển gen event 1507 tổng hợp protein Cry1F phosphinothricin acetyltransferase (PAT) tạo phương pháp chuyển đoạn DNA thẳng có mang gen cry1F (có nguồn gốc từ Bacillus thuringiensis (Bt) ssp aizawai), gen pat (có nguồn gốc từ Streptomyces viridochromogenes) thành phần điều khiển gen cần thiết khác vào tế bào phôi (embryos) ngô tự nhiên Hi-II Ngô event TC1507 tạo phương pháp bắn gene (Biolistics™ PDS- 1000He) vào tế bào phôi ngơ Hi-II Một đoạn DNA thẳng (6235 bp) kí hiệu PHI8999A (Hình 2-1) mang gen cry1F, pat kanr thành phần điều khiển gen cần thiết khác cắt từ vector PHI8999 (Hình 2-2) việc sử dụng enzyme PmeI Các gen chứa thông tin tổng hợp delta -endotoxin vi khuẩn Bacillus thuringiensis var aizawai PS811; phosphinothricin acetyltrasnferase từ nấm Streptomyces viridochromogenes kháng kháng sinh kanamycin Protein Cry1F ngô chuyển gen TC1507 protein nhân tạo, có cấu trúc ngắn so với protein vi khuẩn Bt tự nhiên Protein có diệt sâu đục thân châu Âu (Ostrinia nubilalis), sâu đục thân châu Á (Ostrinia furnacalis), sâu xám (Spodoptera litura) giảm đáng kể gây hại loài sâu với hoạt động gen cry1F ngô BĐG Sự hoạt động gen cry1F ngô chuyển gen TC1507 điểu khiển promoter polyubiqutine có tên ubiZM1và có nguồn gốc từ ngơ (Hình 2-1) Ngơ TC1507 chứng minh mang đoạn mã (copy number) gen cry1F, di truyền thể ổn định qua hệ Ở ngô event TC1507, gen pat, có nguồn gốc từ S viridochromogenes, mã hóa tổng hợp phosphinothricin-N-acetyltransferase (PAT) điểu khiển CaMV 35S promoter Việc chuyển gen pat thực vật giúp tổng hợp protein PAT có khả kháng thuốc trừ cỏ nhóm glufosinate -ammonium (Glufosinate) Trong kiện TC1507, pat sử dụng gene thị, giúp trình chọn lọc để chọn xác ngơ có mang gene chuyển nạp Protein PAT biểu với nồng độ thấp 40.8 pg/µg tổng lượng protein giúp ngô chuyển gene chịu thuốc diệt cỏ chứa glufosinate Sau chuyển nạp, tế bào phôi chuyển vào mơi trường ni cấy có chứa thuốc diệt cỏ nhóm glufosinate-ammonium chất chọn lọc, cho phép tế bào phơi mang gen chuyển sống sót tăng trưởng môi trường Phần lớn tế bào cũ (không mang gen chuyển) loại bỏ q trình ni cấy mơi trường chọn lọc Các tế bào phơi sống sót tạo mơ sẹo khỏe, chịu glufosinate-ammonium, sau tái tạo thành nhà kính Các bước kiểm tra chuyên sâu phân tích phân tử (PCR, Northern blot, Sounthern blot vv ), bước chọn lọc điều kiện đồng ruộng việc kiểm tra, đánh giá khả kháng côn trùng chủ đích ví dụ sâu đục ngơ Châu Âu (Ostrinia nubulalis) Ngô event TC1507 cuối lựa chọn tạo mang tính kháng số lồi trùng Cánh vảy (Lepidoptera) 3.Nuôi cấy mô a.Xác định thành phần môi trường nuôi cấy: - Các nguyên tố đa lượng - Các nguyên tố vi lượng - Các vitamin - Các chất tự nhiên - Các chất điều tiết sinh trưởng - Chất làm đông cứng môi trường – agar - Độ ph mơi trường  Vì ngơ thuộc họ hòa thảo nên mơi trường thích hợp cho ni mơ ngơ mơi trường (MS) môi trường chu (N6) a Vật liệu: dùng phơi non nỗn chưa thụ tinh b Các bước tiến hành: - Noãn: Chọn noãn to râu phun – cm, bóc vỏ ngồi nỗn, cắt đoạn khoảng – 2,5 cm rửa cồn ethanol 70 0C Sau đưa vào buồng vô trùng, - dùng H2O2 10% để diệt trùng khoảng thời gian vài phút Phôi: Chọn phơi non nỗn thụ tinh – ngày cắt đoạn có kích thước – mm, phơi non nỗn thụ tinh 14 – 24 ngày cắt đoạn 0,5 – mm Cũng làm thao tác Nhằm tạo giống bệnh + Môi trường nuôi cấy: môi trường sử dụng mơi trường khống MS mơi trường N6 + Môi trường tái sinh: sau nuôi cấy calus hình thành đem chuyển sang mơi trường tái sinh + Môi trường rễ: sau tái sinh đưa mơi trường rễ Đó mơi trường MS bổ sung thêm 1mg/1NAA c Nhiệt độ nuôi cấy: Nhiệt độ 26oC tối với thời gian – tuần d Ánh sáng 2000 – 3000 lux với thời gian chiếu sáng 14/24 e Độ ẩm bình thường  Trước chuyển vườn ươm, chuyển bình nhiệt độ bình thường bên ngồi, để mái hiên nơi có mái che hoăc phủ cót Tránh ánh nắng trực tiếp mục đích để quen dần với nhiệt độ trời thời gian – tuần tùy thuộc vào độ cứng Chọn vật liệu nuôi cấy Khử trùng Tạo trồi Tạo rễ Ni cấy vào mơi trường thích ứng Trồng vườn ươm IV.Tổng kết Sản xuất ngô Việt Nam tăng dần qua năm tăng suất tăng diện tích trồng khơng đủ cung ứng cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi nước (ngành tiêu thụ chủ yếu sản lượng ngô) Nhập bắp niên vụ 2012/13 đạt 1,6 triệu tấn, nhu cầu phát triển chăn nuôi nên nhập bắp niên vụ 2013/14 lên đến 1,8 triệu Và nhiều vấn đề đặt cho sản xuất ngô giới nói chung VN nói riêng: khí hậu tồn cầu biến đổi phức tạp, đặc biệt lũ lụt, hạn hán ngày nặng nề hơn, nhiều sâu bệnh hại xuất hiện, sản xuất ngô nhiều nơi gây nên tình trạng xói mòn, rửa trơi đất; giá nhân công cao, cạnh tranh gay gắt ngô trồng khác Với công tác tạo giống, giống ngô thực chịu điều kiện bất lợi: kháng đất chua, phèn, kháng sâu bệnh, thời gia sinh trưởng ngắn, suất cao, ổn định, chưa nhiều Vì chọn tạo giống giải pháp cần thiết cho giải vấn đề Kết hợp phương pháp truyền thống với công nghệ sinh học chọn giống, kể chuyển gen phổ biến chịu thuốc trừ cỏ, kháng sâu đục thân, số bệnh virus chịu yếu tố phi sinh học hạn, chua, phèn, mặn… Thu thập nguồn nguyên liệu theo định hướng lai cho suất cao ổn định, chống đổ, chịu hạn, sâu bệnh, ngắn ngày, thích ứng rộng…để khơng đáp ứng nhu cầu nước nà vươn nước khác Mở rộng mạng lưới thử nghiệm giống (dòng) nhiều điều kiện sinh thái, nhằm xác định phát triển nhanh giống phù hợp Tài liệu tham khảo http://www.maizegdb.org/ http://vaas.vn/kienthuc/cayngo/sanxuatngotrenthegioivavietnam.php www.cuctrongtrot.gov.vn/ctt/images/2011102116649.doc http://vaas.vn/kienthuc/cayngo/sanxuathatgiongngothuphantudotheophuongphaptruyenthong.php http://www.bannhanong.vietnetnam.net/home.php?cat_id=27&id=1883&kh= Viện nghiên cứu ngô Giáo trình chọn giống trồng – trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội Viện khoa học nông nghiệp Việt Nam http://www.omard.gov.vn/lib/ckfinder/userfiles/files/Phu/Bao%20cao/BCTH_C1507_May2012.pdf http://d.violet.vn/uploads/resources/49/210822/preview.swf http://tailieu.vn/doc/bao-cao-chon-loc-dong-ngo-co-kha-nang-chiu-han-dua-tren-kieu-hinh-vamarker-phan-tu 1499791.html http://antoansinhhoc.vn/Noi-dung/Bao-cao-danh-gia-rui-ro-cua-ngo-bien-doi-gen-mang-su-kienBt11/2453016 ... tạo ra: Giống ngô TSB-2 Giống ngô T1 Giống ngô MSA-49 Giống ngô LVN25 Giống ngô Q2 Giống ngô LVN17 Giống ngô MSB2649 Giống ngô LVN12 Giống ngô chịu hạn CV-1 Giống ngô LVN20 Các giống ngô lai... : Giống ngô nếp Nù N-1 Giống ngô nếp Wax22 Giống ngô B.9681 Giống ngô nếp Wax33 Giống ngô B9698 Các giống ngô đường: Giống ngô B9797 Giống ngô TST3 Giống ngô B9999 Giống ngô Siêu Sakita (ngô Giống. .. ước: Giống ngô LS5 Giống ngô T3 Giống ngô LS6 Giống ngô T5 Giống ngô LS8 Giống ngô T6 Các giống ngô nếp: Giống ngô T7 Giống ngô nếp MX2 Giống ngô lai đơn T9 Giống ngô nếp MX4 +Các giống cơng ty liên