Công nghệ sinh học biến đổi gen với thực phẩm chức năng pot

Công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học
biến đổi gen với thực
biến đổi gen với thực
phẩm chức năng
phẩm chức năng
PGS. TS. Dương Thanh Liêm
Bộ môn Dinh dưỡng
Khoa Chăn nuôi – Thú y
Trường Đại học Nông Lâm

Công nghệ sinh học ứng dụng trên cây
Công nghệ sinh học ứng dụng trên cây
trồng để tạo ra thực phẩm chức năng
trồng để tạo ra thực phẩm chức năng

Thực phẩm có chất
Thực phẩm có chất
dinh dưỡng chức năng
dinh dưỡng chức năng
cao hơn thực phẩm
cao hơn thực phẩm
truyền thống.
truyền thống.

Tạo ra sản phẩm có khả
Tạo ra sản phẩm có khả
năng trao đổi chất tốt.
năng trao đổi chất tốt.


Cây trồng có tác dụng
Cây trồng có tác dụng
như là một vaccine
như là một vaccine
phòng bệnh,
phòng bệnh,

Cây trồng có kháng
Cây trồng có kháng


thể như là thuốc chữa
thể như là thuốc chữa
bệnh.
bệnh.

Trái dâu tây biến đổi gen đầu
Trái dâu tây biến đổi gen đầu
tiên ở Mỹ
tiên ở Mỹ

Gọi chung cho biến đổi di truyên là “genetically
Gọi chung cho biến đổi di truyên là “genetically
modified organisms” (GMO).
modified organisms” (GMO).

Bao gồm sự cài đặt vào DNA từ một loài nào đó
Bao gồm sự cài đặt vào DNA từ một loài nào đó
rất khác xa với đặt điểm loài nhận gen (ví dụ có
rất khác xa với đặt điểm loài nhận gen (ví dụ có

thể từ gen của động vật sang loài thực vật, điều
thể từ gen của động vật sang loài thực vật, điều
mà không thể xảy ra theo phưong pháp lai tạo
mà không thể xảy ra theo phưong pháp lai tạo
truyền thống).
truyền thống).
+
Dâu tây kháng được
Dâu tây kháng được
giá lạnh, giàu omega-3
giá lạnh, giàu omega-3
=
4
5
DNA của cá hồi Bắc cực
Dâu tây

Sự tiến bộ kỹ thuật ở phía trước
Sự tiến bộ kỹ thuật ở phía trước

/> Ngược lại, lúc bấy giờ ở châu Âu, họ không
cho phép sử dụng thực phẩm biến đổi gen, từ đó
họ cấm nhập khẩu giống cây trồng biến đổi gen
từ Mỹ. Đây cũng là những hạn chế tốc độ nghiên
cứu ứng dụng cây thực phẩm biến đổi di truyền
GMO ở các nước châu Âu.
/>how.php?author=Arntzen

/>tary/show.php?author=Arntzen

Sự chống đối sản phẩm biến đổi gen không chỉ ở
Mỹ mà trên thế giới cũng vậy đã ảnh hưởng đến
nghiên cứu phát triển sản phẩm GMO.
Năm 1993 FDA của Mỹ công khai tuyên bố rằng
thực phẩm biến đổi gen không có nguy hiểm vốn
có của nó (not inherently dangerous) đối với con
người. Mỹ chấp nhận thực phẩm GMO bổ sung
vào thực đơn hằng ngày của họ.

Sự khác nhau giữa thực phẩm
Sự khác nhau giữa thực phẩm
chuyển gen & thực phẩm truyền thống
chuyển gen & thực phẩm truyền thống
Gen mong muốn
Giống truyền thống
Giống truyền thống
DNA được chuyển vào
gen kể cả gen tốt lẫn gen
không mong muốn trong
phương pháp lai truyền
thống.
Nguồn G.truyền thống
Dòng thương phẩm
Đời con lai
Gene mong muốn
X
=
(Lai tạo)
(Chuyển cả gen tốt lẫn xấu)
Giống biến đổi gen

Giống biến đổi gen
Công nghệ sinh học chỉ
chuyển những gen mong
muốn vào đời sau, không
như phương pháp lai
truyền thống.
Gene mong muốn
Dòng thương phẩm
Đời con lai
(Chuyển gen)
=
Gene mong muốn
(Chỉ có gen tốt được chuyển sang)

Đậu nành chuyển gen theo 2 hướng
Đậu nành chuyển gen theo 2 hướng
Tiện lợi trong trồng trọt – Có giá trị phòng bệnh
Tiện lợi trong trồng trọt – Có giá trị phòng bệnh
u nành khángĐậ
thu c di t cố ệ ỏ
Giàu Omega-3
u nànhĐậ
Hai m c tiêu chuy n genụ ể
t o gi ng u nànhđể ạ ố đậ
ti n d ng cho s n xu t và tiêu thệ ụ ả ấ ụ
RR Gene từ Bacterium
O-3 gene từ cá

Mô tả đặc tính của đậu nành chuyển
Mô tả đặc tính của đậu nành chuyển

gene kháng thuốc diệt cỏ, giàu Omega-3
gene kháng thuốc diệt cỏ, giàu Omega-3
Đặc trưng giống
Đặc trưng giống
RRS
RRS
O3S
O3S
•
•
Dùng trong thức ăn, nguyên tiệu
Dùng trong thức ăn, nguyên tiệu
X
X
X
X
•
•
Từ giống thực vật truyền thống.
Từ giống thực vật truyền thống.
X
X
X
X
•
•
Năng lượng thô GE
Năng lượng thô GE
X
X

X
X
•
•
Mô tả ứng dụng đặc biệt
Mô tả ứng dụng đặc biệt
RRS
RRS
O3S
O3S
•
•
Nguồn gen chuyển vào từ
Nguồn gen chuyển vào từ
Vi khuẩn
Vi khuẩn
Cá
Cá
•
•
Hiệu quả trang trại và thực phẩm
Hiệu quả trang trại và thực phẩm
*
*
**
**
•
•
Sự giám sát của nhà nước, Liên ban
Sự giám sát của nhà nước, Liên ban

X
X
X
X
•
•
FDA thừa nhận
FDA thừa nhận
X
X
X
X

Cà chua biến đổi gen
Cà chua biến đổi gen
Flavr Savr
Flavr Savr
®
®
Tomatoes
Tomatoes

o/dbase.php?action=Show
Prod&data=FLAVR+SAVR
/>mentary/show.php?author=Arntzen

Giống cà chua biến đổi gen đã được FDA chấp thuận và
được thương mại hóa từ năm 1994. Tên thương mại giống
cà chua này là “Flavr Savr® tomato”.
Trong cà chua có gen được copy nhiều lần để tổng hợp ra

enzyme polygalacturonase (PG), enzyme này phân giải pectin
làm cho quả chín trở nên mềm nhũn mau hư, khó bảo quản.
Bằng kỹ thuật di truyền, người ta loại trừ gen này ra, quả chín
có thể kéo dài, bảo quản quả cà chua được tốt hơn, lâu hơn.
Ngoài ra người ta còn cải thiện màu của cà chua đỏ hơn,
giàu lycopene hơn, tạo được độ đồng đều và chín cùng lúc,
rất tiện cho cơ giới hóathu hoạch và chuyên chở.
Gene kháng lại kháng sinh
kanamycin cũng có trong giống cà
chua này làm cho quả cà chua
chín sớm, chín đồng đều hơn.

Giống cà chua chuyển gen
Giống cà chua chuyển gen

/>f/T0501D/results_index.html

o/dbase.ph
p?action=ShowProd&data=FLAVR+SAVR
Có một số câu hỏi về an toàn thực phẩm của giống cà
chua này. FDA đã thử nghiệm và chấp nhận là giống cà
chu này không tổng hợp ra protein gây dị ứng, nó được tiêu
hóa nhanh trong dạ dày, ruột. Thực ra, không thể đoán
trước được nguy cơ về sức khỏe cho người tiêu thụ với
giống cà chua GMO, mà phải chờ một thời gian lâu hơn
mới kết luận chính xác được.
Giống cà chua GMO này có thể làm tăng hàm lượng
lycopene và beta-carotene, nếu được nhận gen điều khiển
tổng hợp chất này cao. Nó có những ưu điểm hơn về mùi,
vị và khả năng chống nấm gây bệnh tấn công.

Giống cà chua GMO này đã đưa ra mua bán
trên thị trường từ năm 1997, do công ty
Monsanto sản xuất ra.
GM tomatoes 'fight cancer'

Tiêu thụ
Cà chua Flavr Savr
Cà chua truyền thống
Cà chua Flavr Savr
chín trên cây như
cây nho – Mùi hấp
dẫn. Nó được sửa
đổi gen rất tiện lợi
cho thu hoạch bảo
quản.
Cà chua truyền
thống lúc còn trên
cây có màu xanh.
Lúc chín rục rất
nhanh, Rất khó
khăn cho thu hoạch
và bảo quản.
Lúc gần
chín vẫn có
màu đỏ.
Chín rục
rất nhanh,
mau hư.
Cà chu truyền thống
sắp chín vẫn còn xanh.

Khi chín đỏ rất nhanh
hư và thối rửa.
Flavr Savr is modified tomato for suiting modern productions and distributions. Credit: Owen Koo
gmfood_powerpoint_e_v2(2001-9-22).ppt

Sản phẩm đầu tiên –
Cà chua Flav’r Sav’r
trên thị trường Mỹ.
Sản phẩm đầu tiên –
Cà chua Flav’r Sav’r
trên thị trường Mỹ.

Cà chua chuyển gen ở Mỹ
Cà chua chuyển gen ở Mỹ

Thực phẩm chuyển gen GM, cà
Thực phẩm chuyển gen GM, cà
chua FLAVR SAVR
chua FLAVR SAVR
TM
TM
được tiêu
được tiêu
thụ ở Mỹ năm 1994.
thụ ở Mỹ năm 1994.

Tốc độ chín rục rất chậm
Tốc độ chín rục rất chậm

Có thân dây leo như cây nho

Có thân dây leo như cây nho

Mùi vị rất thơm ngon
Mùi vị rất thơm ngon
Cho đến nay chưa thấy có vấn
Cho đến nay chưa thấy có vấn
đề gì có hại cho sức khỏe với
đề gì có hại cho sức khỏe với
giống cà chua này.
giống cà chua này.
Flavr Savr Tomato developed by Calgene
(Sources:

Giống cà chua biến đổi gen nhằm 2 mục tiêu
Giống cà chua biến đổi gen nhằm 2 mục tiêu
Quả chín không mềm nhũn thích hợp cho cơ giới
Quả chín không mềm nhũn thích hợp cho cơ giới
Cà chua giàu chất chống oxy hóa (Lycopene và anthocyanin)
Cà chua giàu chất chống oxy hóa (Lycopene và anthocyanin)

Giống cá cà chua được chuyển gen tổng hợp
Giống cá cà chua được chuyển gen tổng hợp
lycopene của cà vào cá, vừa giàu Lycopene có
lycopene của cà vào cá, vừa giàu Lycopene có
màu sắc sặc sở lại vừa giàu DHA.
màu sắc sặc sở lại vừa giàu DHA.
Cà chua
Cà chua
Cá
Cá

Cá cà chua, vừa giàu
Omega3 vừa giàu Lycopene
Sao chép DNA
Trứng cá loại bỏ nhân
Tế bào cá
DNA cá
Tế bào cà chua
DNA cà chua
Xác định gene
Credit: Owen Koo
gmfood_powerpoint_e_v2(2001-9-22).ppt

Nghiên cứu chuyển gen tạo ra
Nghiên cứu chuyển gen tạo ra
giống lúa hạt gạo vàng giàu caroten
giống lúa hạt gạo vàng giàu caroten
Lúa cho hạt gạo vàng giàu caroten được tạo
Lúa cho hạt gạo vàng giàu caroten được tạo
ra từ giống lúa truyền thống được
ra từ giống lúa truyền thống được
chuyển thêm 2 gen: 1 gen của cây thủy
chuyển thêm 2 gen: 1 gen của cây thủy
tiên hoa vàng và 1 gen của vi khuẩn
tiên hoa vàng và 1 gen của vi khuẩn
Erwinia uredovora. Công trình này do
Erwinia uredovora. Công trình này do
GS. Ingo Potrykus, người Thụy sĩ và GS.
GS. Ingo Potrykus, người Thụy sĩ và GS.
Peter Beyer ở Đức sáng tạo ra và công
Peter Beyer ở Đức sáng tạo ra và công

bố vào năm 2000
bố vào năm 2000
/> />s/hotrice.html
s/hotrice.html

Chuyển gene vi khuẩn vào thực vật
Chuyển gene vi khuẩn vào thực vật
/> />
O
P
O
P
OH
OH
O
OH
O
Hợp chất tiền khởi có trong hạt gạo truyền thống
là hợp chất geranylgeranyl diphosphate (GGDP)
hay geranylgeranyl-P-P (GGPP)
Từ đây sẽ được các enzyme trong hạt gạo biến
đổi gen (GM) tổng hợp tiếp thành α-, β-Caroten
/>
Tổ hợp gen điều khiển tổng hợp
Tổ hợp gen điều khiển tổng hợp
α
α
-,
-,
β

β
-caroten trong hạt gạo chuyển gen
-caroten trong hạt gạo chuyển gen

Có 3 gen điều khiển tổng h
Có 3 gen điều khiển tổng h
ợ
ợ
p alpha- và beta-
p alpha- và beta-
caroten sau đây:
caroten sau đây:

psy
psy
(phytoene synthase),
(phytoene synthase),

lyc
lyc
(lycopene cyclase) cả hai t
(lycopene cyclase) cả hai t
ừ
ừ
cây thủy tiên hoa vàng
cây thủy tiên hoa vàng
(
(
Narcissus pseudonarcissus
Narcissus pseudonarcissus

), và
), và

crt1
crt1
t
t
ừ
ừ
loài vi khuẩn trong đất là
loài vi khuẩn trong đất là
Erwinia
Erwinia
uredovora
uredovora



Gen
Gen
psy
psy
,
,
lyc
lyc
và
và
crt1
crt1

đư
đư
ợ
ợ
c chuyển vào hệ gen trong
c chuyển vào hệ gen trong
nhân cây lúa
nhân cây lúa
ở
ở
vị trí phía sau đoạn promoter đặc
vị trí phía sau đoạn promoter đặc
biệt trong nội nhũ
biệt trong nội nhũ
. Quá trình tổng h
. Quá trình tổng h
ợ
ợ
p beta-caroten
p beta-caroten
đư
đư
ợ
ợ
c th
c th
ự
ự
c hiện theo theo trình tựphản
c hiện theo theo trình tựphản

ứ
ứ
ng v
ng v
ớ
ớ
i 3
i 3
gen điều khiển trong slide kế tiếp.
gen điều khiển trong slide kế tiếp.

Quá trình tổng hợp caroten trong hạt gạo vàng
Quá trình tổng hợp caroten trong hạt gạo vàng
/> />(GGDP)
Có trong các loại
lúa gạo truyền thống
Chữ màu đỏ là các
enzyme do gene mới
được chuyển gene
tạo ra

So sánh giữa hạt gạo truyền thống và hạt gạo vàng
So sánh giữa hạt gạo truyền thống và hạt gạo vàng
chuyển gen giàu beta-caroten
chuyển gen giàu beta-caroten
/> />Không có caroten
Không có caroten
(Provitamin A)
(Provitamin A)
Rất giàu caroten

Rất giàu caroten
(Provitamin A)
(Provitamin A)
Video Clips: Kỹ thuật chuyển gen
Sản xuất lúa gạo vàng

“
“
Gạo vàng” từ giống lúa Nhật Bản
Gạo vàng” từ giống lúa Nhật Bản
/> Người ta gọi gạo vàng “Golden Rice” để
chỉ tên cho một giống lúa biến đổi gen được
tạo ra và phát triển bởi các nhà khoa học ở
Thụy sĩ và Đức năm 1999. Hạt gạo này
được thiết kế để sản xuất giống lúa có hàm
lượng beta-carotene cao, nhằm mục đích
cung cấp chất tiền vitamin A cho người. Vì
hạt gạo chuyển gen có màu vàng nên người
ta gọi là hạt gạo vàng.
Hàng triệu người trên thế giới mắc chứng
bệnh thiếu vitamin A (VAD), điều này có ý
nghĩa hết sức quan trọng ở các nước đang
phát triển. Từ việc thiếu hụt vitamin A có
thể làm cho trẻ em mù mắt, làm giảm thấp
sức đề kháng bệnh, có thể nguy hiểm cho
các bà mẹ mang thai… Thiếu vitamin A đã
làm cho khoảng 350.000 trẻ em bị mù mắt
và trên 1 triệu người chết trên thế giới có
liên quan đến bệnh này mỗi năm.

Phép màu kỳ diệu hay là ảo ảnh?
Phép màu kỳ diệu hay là ảo ảnh?
/> /content/full/ 125/3/1157
/>6aaab984.html

Những nghiên cứu về mức beta-carotene trong hạt gạo vàng.
Có khoảng 2.0 μg beta-carotene/g gạo vàng. Một người phụ nữ
phải tiêu thụ trên 15 lbs. gạo này mới đáp ứng đủ nhu cầu
vitamin A và với đứa trẻ cũng phải ăn một lượng như thế mới đủ
nhu cầu. Nếu như ăn với một lượng gạo bình thường thì chỉ
đáp ứng khoảng 10% nhu cầu vitamin A. Với phụ nữ mang thai
thì sự đáp ứng này nhỏ hơn 10% nhu cầu. Tuy nhiên còn những
loại thức ăn khác cũng cung cấp vitamin A.
Hiện nay giống lúa này còn giới hạn, chưa sản xuất
với số lượng lớn. Lý do cơ bản là còn nhiều người
phản đối những thực phẩm chuyển gen GMO, do đó
nó gặp trở ngại trong sự phát triển. Khi con người
xem xét kỹ lưỡng loại gạo này về nhiều mặt, quan
trọng nhất là sự an toàn thực phẩm. Hy vọng lúc đó
sẽ có cơ hội cho giống lúa có hạt gạo vàng sẽ phát
triển nhanh trên thế giới.

Giống lúa chuyển
Giống lúa chuyển
gen ở Nhật
gen ở Nhật

Dễ dàng giải quyết nạn đói trên
Dễ dàng giải quyết nạn đói trên

Thế giới
Thế giới

Phát triển giống cây trồng có thể sinh
Phát triển giống cây trồng có thể sinh
trưởng trên vùng đất có giới hạn,
trưởng trên vùng đất có giới hạn,
thửa ruộng nhỏ
thửa ruộng nhỏ

Làm giảm sự căng thẳng đất đai,
Làm giảm sự căng thẳng đất đai,
nguồn tài nguyên không tái tạo
nguồn tài nguyên không tái tạo
được.
được.

Phát triển giống cây trồng kháng
Phát triển giống cây trồng kháng
bệnh, giảm sử dụng các loại nông
bệnh, giảm sử dụng các loại nông
dược độc hại.
dược độc hại.

Phát triển cây trồng chịu được mặn,
Phát triển cây trồng chịu được mặn,
tăng trồng tỉa trên miền Duyên hải.
tăng trồng tỉa trên miền Duyên hải.

Phát triển giống cây trồng có thể lấy

Phát triển giống cây trồng có thể lấy
nitrogen trong không khí làm nguồn
nitrogen trong không khí làm nguồn
dinh dưỡng nhiều mặt.
dinh dưỡng nhiều mặt.

Công nghệ trồng lúa ở Nhật Bản
Công nghệ trồng lúa ở Nhật Bản
CN nông nghiệp Nhật bản

Đu đủ chuyển gen kháng virus ở Thái lan
Đu đủ chuyển gen kháng virus ở Thái lan
Đu đủ truyên thống nhiểm virus lá vàng & Đu đủ chuyển gen
Đu đủ truyên thống nhiểm virus lá vàng & Đu đủ chuyển gen
kháng virus lá xanh, không nhiểm bệnh
kháng virus lá xanh, không nhiểm bệnh