Cây trồng GMO – Thành tựu và thách thức pot

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.
Din tích trng GM trên th gii
114
65
49
102
61

41
90
56
34
1.7Tng cng
(triu ha)
N ưc ↑
N ưc ang ↑
2007200620051996
Din tích trng GM
Cây trng GMO
– N hng thách thc
Tóm tt lch s phát trin
ca các SV chuyn gien
• VK chuyn gien (E. coli),
– không cho thy nguy him,
– Cho thy li im (có th).
• Virus chuyn gien,
– không cho thy nguy him,
– Cho thy li im (có th).
• Transgenic plants,
– cho thy nguy him (chưa có),
– Cho thy li im.
N hng vn  liên quan n sn phNm GM
To ra các loài kháng thuc c và thuc tr sâu trong t nhiên 
sinh thái
Vn  v tín ngưng, 1 s ngưi không ăn TV cha gien V
 tín ngưng
Phát tán do lai xa vi các loài khác  sinh thái
Vn  v tín ngưng do chuyn gien gia V và TV  tín

ngưng
Thay i cân bng sinh thái do to ra các SV chưa tng có 
sinh thái
S phát trin KT quá nhanh, chưa hiu bit ht v h qu ca nó
 sc khe
 bo m an toàn, trưc khi bt kỳ SP GM nào ưc thương
mi hóa, cn ưc kho sát thn trng v  an toàn  sc khe
Các nguy cơ tim năng
• guy cơ xâm lấn (cỏ dại).
• Ảnh hưởng trực tiếp đến các SV khác
• Ảnh hưởng gián tiếp đến các SV khác.
• Tạo ra các loại virus mới gây bệnh.
• hiều kết quả không mong đợi khác
Các nguy cơ tim Nn
(guy cơ xâm lấn)
 M, ã có 50.000 tác nhân
xâm ln (theo con ưng
truyn thng)
– do các ging cây trng v
trưc còn sót li,
– do lai tp vi các ging
hoang di ti ch
Tác ng trc tip
(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 ng gián tip
(lên các SV khác)
• Diệt cỏ dại = Diiejt những loài
sống nhờ vào cỏ dại,
• Tác động tích lũy,
– Các SV ăn tàn dư 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.
To ra các loi virus mi gây bnh
• 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 n.
Các nguy cơ tim Nn khác
• Tính c quyn v kinh t ca các quc gia và các công ty
SX ht ging GM
• Thay i tp quán canh tác ca nông dân,
• Kh năng gây d ng ca các SP GM,

• nh hưng dén vic bo qun ngun vt liu di truyn t
nhiên,
• Chưa ánh giá ht ưc các mc  nh hưng n môi
trưng
The Precautionary Principle
Ht seminar 4.1