Phân lập các gen có giá trị kinh tế của cây trồng nông lâm nghiệp việt nam, thiết kế vector, tạo các chủng agrobacterium phục vụ cho tạo giống cây trồng chuyển gen

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC







BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

PHÂN LẬP CÁC GEN CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY TRỒNG
NÔNG LÂM NGHIỆP VIỆT NAM, THIẾT KẾ VECTOR,
TẠO CÁC CHỦNG AGROBACTERIUM PHỤC VỤ
CHO TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN



CNĐT : NÔNG VĂN HẢI












8907

HÀ NỘI – 2011





1
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG
NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng năm 2011


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài/dự án:
Mã số đề tài: CNSH.ĐT.03/06-10
Thuộc Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh
học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020.
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
Họ và tên: Nông Văn Hải
Ngày, tháng, năm sinh: 01/12/1953 Nam/ Nữ: Nam
Học hàm, học vị: PGS.TS

Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên cao cấp
Chức vụ: Phó Viện trưởng, Giám đốc Phòng TN trọng điểm Công nghệ

gen
Điện thoại: Tổ chức: 04 38363222 Nhà riêng: 04 38562380
Mobile: 0904102458 Fax: 04 38363222
E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học
và công nghệ Việt Nam
Địa chỉ tổ chức: 18-Hoàng Quốc Việt, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: 11/44 Nguyễn Phúc Lai, Đống Đa, Hà Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Công nghệ sinh học
Điện thoại:04 38362599 Fax: 04 38363144
Website: www.ibt.ac.vn
Địa ch
ỉ: 18-Hoàng Quốc Việt, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Trương Nam Hải

2
Số tài khoản: 931. 01. 064
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình Hà Nội
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: 48 tháng từ năm 2006 đến tháng 10/ năm 2010
- Thực tế thực hiện: từ tháng 07/năm 2006 đến tháng 2/năm 2011
- Được gia hạn :
- Lần 1 từ tháng 12 năm 2010 đến tháng 02 năm 2011
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:

a) Tổng số kinh phí thực hiện: 3049 tr. đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 3049 tr. đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo k
ế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 Năm 2006 950 Năm 2006
2 Năm 2007 450 Năm 2007 980 980
3 Năm 2008 704 Năm 2008 1068 1065,52
4 Năm 2009 512 Năm 2009 512 512,431
5 Năm 2010 545 Năm 2010 489 491,049

Tổng 3161 Tổng 3049 3049

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đối với đề tài:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được

Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao động
(khoa học, phổ
thông)
880 880

800 800

2 Nguyên, vật liệu,
năng lượng
1724 1724

1732,22
1
1732,221

3 Thiết bị, máy móc




3
4 Xây dựng, sửa

chữa nhỏ
74 74

73 73

5 Chi khác 483 483

443,779 443,779


Tổng cộng 3161 3161 3049 3049
- Lý do thay đổi: Số kinh phí thực tế đạt được thấp hơn so với tổng kinh phí
được duyệt theo hợp đồng số 16HĐ/TC-KHCN ngày 25/06/2007 và số11HĐ/
TC-KHCN ngày 03/07/2008 là do kinh phí đã bị trừ tiết kiệm năm 2008 và
kinh phí điều chỉnh theo QĐ số 1776/QĐ- BNN-KHCN ngày 23/06/2010.

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,
phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 1561/BNN-
KHCN ngày
23/06/2006
Công văn về việc xây dựng đề
cương nghiên cứu cho các đề tài

thuộc Chương trình CNSH Nông
nghiệp

2 492/BNN-KHCN
ngày 18/01/2007
Thông báo kế hoạch vốn sự nghiệp
khoa học năm 2006 cho các đề tài
CNSH NN 2006

3 16HĐ/TC-
KHCN ngày
25/06/2007
Hợp đồng trách nhiệm về việc thực
hiện đề tài NCKH

4 3409/ BNN-
KHCN ngày
28/06/2007
Thông báo kế hoạch vốn sự nghiệp
khoa học đợt 1 năm 2007

5 1839/QĐ- BNN-
KHCN ngày
18/06/2008
Quyết định bổ sung nội dung, kinh
phí các đề tài dự án thuộc “Chương
trình trọng điểm phát triển và ứng
dụng công nghệ sinh học trong lĩnh
vực nông nghiệp và phát triển nông
thôn đến năm 2020”

6 11HĐ/ TC-
KHCN ngày
03/07/2008
Hợp đồng trách nhiệm bổ sung nội
dung và kinh phí thực hiện đề tài

7 2911/ BNN-
KHCN ngày
26/09/2008
Công văn về việc đánh giá thực
hiện các đề tài dự án CNSH


4
8 792/ BNN-
KHCN ngày
05/02/2009
Thông báo kế hoạch Khoa học
công nghệ năm 2009 lần 1

9 1776/QĐ- BNN-
KHCN ngày
23/06/2010
Quyết định điều chỉnh nhiệm vụ
KHCN thực hiện trong giai đoạn
2006-2010 thuộc “Chương trình
trọng điểm phát triển và ứng dụng
công nghệ sinh học trong lĩnh vực
nông nghiệp và phát triển nông

thôn đến năm 2020”

10 6376/ BNN-
KHCN ngày
23/11/2010
Công văn về việc điều chỉnh thời
gian thực hiện nhiệm vụ KHCN

11 471/CNSH ngày
17/12/2007
Công văn về việc chuyển một phần
kinh phí đề tài sang năm 2008

12 463/CNSH ngày
29/10/2010
Công văn về việc gia hạn thời gian
thực hiện đề tài

13 22/CNSH ngày
20/01/2011
Công văn về việc đề nghị hướng
giải quyết phần kinh phí chưa được
cấp của đề tài


4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo

Thuyết minh
Tên tổ chức
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*

Phòng thí
nghiệm Trọng
điểm Công nghệ
Gen, Viện
CNSH, Viện
KH&CN Việt
Nam: (Phụ trách:
PGS. TS. Nông
Văn Hải)
& Phòng Công
nghệ ADN Ứng
dụng, Viện
CNSH, Viện
KH&CN Việt
Nam (Trưởng
phòng: PGS. TS.
Nông Văn Hải,

Phòng thí
nghiệm Trọng
điểm Công
nghệ Gen,
Viện CNSH,
Viện
KH&CN Việt
Nam: (Phụ
trách: PGS.
TS. Nông
Văn Hải)
& Phòng
Công nghệ
ADN Ứng
dụng, Viện
CNSH, Viện
KH&CN Việt
Chịu trách
nhiệm và thực
hiện chính phần
lớn các nội dung
của đề tài; điều
phối toàn bộ đề
tài;
Phân lập, xác
định trình tự 5-
10
(gen/promoter);
thiết kế 5-10
vector biểu hiện;

tạo 5-10 chủng
Agrobacterium;
kiểm tra trên cây
mô hình; chuyển
Phân lập được
6 promoter; 5
gen; thiết kế
được 11 cấu
trúc vector, tạo
được 11 chủng
Agrobacterium;
biểu hiện tạm
thời 5 cấu trúc
vector; chuyển
gen vào cây
thuốc lá kiểm
tra mức độ tồn
tại và sự biểu
hiện của 6 cấu
trúc vector,
chuyển giao 4


5
Phó Trưởng
phòng: TS. Lê
Thị Thu Hiền)
Nam (Trưởng
phòng: PGS.
TS. Nông

Văn Hải, Phó
Trưởng
phòng: TS.
Lê Thị Thu
Hiền)
giao, phối hợp
thử nghiệm trên
cây trồng đích
chủng cho các
đơn vị khác
2
Phòng Công
nghệ Tế bào
Thực vật, Viện
CNSH, Viện
KH&CN Việt
Nam (Trưởng
phòng: PGS.TS.
Lê Trần Bình;
Phó Trưởng
phòng: TS. Chu
Hoàng Hà)
Phòng Công
nghệ Tế bào
Thực vật,
Viện CNSH,
Viện
KH&CN Việt
Nam (Trưởng
phòng:

PGS.TS. Lê
Trần Bình;
Phó Trưởng
phòng: TS.
Chu Hoàng
Hà)
Phân lập xác
định trình tự 2-
4
(gen/promoter);
thiết kế 2-4
vector tạo 2-4
chủng
Agrobacterium;
kiểm tra trên
cây mô hình;
chuyển giao,
phối hợp thử
nghiệm trên
cây tr
ồng đích
Phân lập và
xác định trình
tự được 3 gen;
Phối hợp
chuyển gen
vào cây mô
hình thuốc lá 6
cấu trúc; Phối
hợp trong

nghiên cứu
biểu hiện gen
tạm thời trên lá
thuốc lá

3
Bộ môn CN Tế
bào thực vật,
Viện Di truyền
Nông nghiệp,
Viện Khoa học
Nông nghiệp
Việt Nam
(Trưởng Bộ môn:
PGS. TS. Đỗ
Năng Vịnh, Phó
Trưởng Bộ môn:
TS. Nguyễn Văn
Đồng)
Bộ môn CN
Tế bào thực
vật, Viện Di
truyền Nông
nghiệp, Viện
Khoa học
Nông nghiệp
Việt Nam
(Trưởng Bộ
môn: PGS.
TS. Đỗ Năng

Vịnh, Phó
Trưởng Bộ

môn: TS.
Nguyễn Văn
Đồng)
Phân lập, xác
định trình tự 1-
2
(gen/promoter),
thiết kế 1-2
vector biểu
hiện; tạo 1-2
chủng
Agrobacterium;
kiểm tra trên
cây mô hình
Phân lập và
xác định trình
tự 1 promoter
từ cây lúa, thiết
kế được 1
vector, tạo
được 2 chủng
Agrobacterium;
chuyển gen gus
và promoter vào
cây lúa để kiểm
tra trên cây mô
hình

4
Phòng Di truyền
Tế bào Thực vật,
Viện CNSH,
Viện KH&CN
Việt Nam
(Trưởng phòng:
Phòng Di
truyền Tế bào
Thực vật,
Viện CNSH,
Viện
KH&CN Việt
Phân lập, xác
định trình tự 1-
2
(gen/promoter);
thiết kế 1-2
vector biểu
Phân lập và
xác định trình
tự 2 gen liên
quan đến tính
chịu hạn từ cây
lúa;


6
PGS.TS. Nguyễn

Đức Thành)
Nam (Trưởng
phòng:
PGS.TS.
Nguyễn Đức
Thành)
hiện; tạo 1-2
chủng
Agrobacterium
- Lý do thay đổi (nếu có):

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10
người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm chủ
yếu đạt được
Ghi
chú*
1 PGS. TS. Nông

Văn Hải
PGS. TS.
Nông Văn
Hải
Chịu trách
nhiệm và thực
hiện chính
phần lớn các
nội dung của
đề tài; điều
phối toàn bộ
đề tài;
Chịu trách nhiệm
và thực hiện chính
phần lớn các nội
dung của đề tài;
điều phối toàn bộ
đề tài; tham gia
phân lập được 6
promoter; 5 gen;
thiết kế được 11
cấu trúc vector,
tạo được 11
chủ
ng
Agrobacterium;
biểu hiện tạm thời
5 cấu trúc vector;
chuyển gen vào
cây thuốc lá kiểm

tra mức độ tồn tại
và sự biểu hiện
của 6 cấu trúc
vector, chuyển
giao 4 chủng cho
các đơn vị khác

2 TS. Lê Thị Thu
Hiền
TS. Lê Thị
Thu Hiền
Phân lập, xác
định trình tự 5-
10
(gen/promoter
); thiết kế 5-10
vector biểu
hiện; tạo 5-10
Tham gia phân
lập được 6
promoter; 5 gen;
thiết kế được 11
cấu trúc vector,
tạo được 11
chủng


7
chủng
Agrobacteriu

m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối hợp
thử nghiệm
trên cây trồng
đích
Agrobacterium;
biểu hiện tạm thời
5 cấu trúc vector;
chuyển gen vào
cây thuốc lá kiểm
tra mức độ tồn tại
và sự biểu hiện
của 6 cấu trúc
vector, chuyển
giao 4 chủng cho
các đơn vị khác
3 TS. Lê Văn
Sơn
TS. Lê Văn
Sơn
Phân lập xác
định trình tự
2-4
(gen/promote
r); thiết kế 2-
4 vector tạo
2-4 chủng
Agrobacteriu

m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối
hợp thử
nghiệm trên
cây trồng
đích
Tham gia phân
lập và xác định
trình tự được 3
gen; Phối hợp
chuyển gen vào
cây mô hình
thuốc lá 6 cấu
trúc; Phối hợp
trong nghiên cứu
biểu hiện gen tạm
thời trên lá thuốc
lá

4 TS. Trần Thị
Phương Liên
TS. Trần Thị
Phương Liên
Phân lập, xác
định trình tự 5-
10
(gen/promoter
); thiết kế 5-10

vector biểu
hiện; tạo 5-10
chủng
Agrobacteriu
m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối hợp
thử nghiệm
trên cây trồng
đích
Tham gia phân
lập được 6
promoter; 5 gen;
thiết kế được 11
cấu trúc vector,
tạo được 11
chủng
Agrobacterium;
biểu hiện tạm thời
5 cấu trúc vector;
chuyển gen vào
cây thuốc lá kiểm
tra mức độ tồn tại
và sự biểu hiện
của 6 cấu trúc
vector, chuyển
giao 4 chủng cho

8
các đơn vị khác
5 PGS. TS. Chu
Hoàng Hà
PGS. TS. Chu
Hoàng Hà
Phân lập xác
định trình tự
2-4
(gen/promote
r); thiết kế 2-
4 vector tạo
2-4 chủng
Agrobacteriu
m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối
hợp thử
nghiệm trên
cây trồng
đích
Tham gia phân
lập và xác định
trình tự được 3
gen; Phối hợp
chuyển gen vào
cây mô hình
thuốc lá 6 cấu
trúc; Phối hợp

trong nghiên cứu
biểu hiện gen tạm
thời trên lá thuốc
lá

6 ThS. NCS. (TS)
Nguyễn Đăng
Tôn
TS. Nguyễn
Đăng Tôn
Phân lập, xác
định trình tự 5-
10
(gen/promoter
); thiết kế 5-10
vector biểu
hiện; tạo 5-10
chủng
Agrobacteriu
m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối hợp
thử nghiệm
trên cây trồng
đích
Tham gia phân
lập được 6
promoter; 5 gen;
thiết kế được 11

cấu trúc vector,
tạo được 11
chủng
Agrobacterium;
biểu hiện tạm thời
5 cấu trúc vector;
chuyể
n gen vào
cây thuốc lá kiểm
tra mức độ tồn tại
và sự biểu hiện
của 6 cấu trúc
vector, chuyển
giao 4 chủng cho
các đơn vị khác

7 ThS. NCS.
Huỳnh Thị Thu
Huệ
ThS. NCS.
Huỳnh Thị
Thu Huệ
Phân lập, xác
định trình tự 5-
10
(gen/promoter
); thiết kế 5-10
vector biểu
hiện; tạo 5-10
chủng

Agrobacteriu
Tham gia phân
lập được 6
promoter; 5 gen;
thiết kế được 11
cấu trúc vector,
tạo được 11
chủng
Agrobacterium;
biểu hiện tạm thời


9
m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối hợp
thử nghiệm
trên cây trồng
đích
5 cấu trúc vector;
chuyển gen vào
cây thuốc lá kiểm
tra mức độ tồn tại
và sự biểu hiện
của 6 cấu trúc
vector, chuyển
giao 4 chủng cho
các đơn vị khác
8 PGS (GS) . TS.

Lê Trần Bình
GS. TS. Lê
Trần Bình
Phân lập xác
định trình tự
2-4
(gen/promote
r); thiết kế 2-
4 vector tạo
2-4 chủng
Agrobacteriu
m; kiểm tra
trên cây mô
hình; chuyển
giao, phối
hợp thử
nghiệm trên
cây trồng
đích
Tham gia phân
lập và xác định
trình tự được 3
gen; Phối hợp
chuyển gen vào
cây mô hình
thuốc lá 6 cấu
trúc; Phối hợp
trong nghiên cứu
biểu hiện gen tạm
thời trên lá thuốc

lá

9 PGS. TS.
Nguyễn Đức
Thành
PGS. TS.
Nguyễn Đức
Thành
Phân lập, xác
định trình tự
1-2
(gen/promote
r); thiết kế 1-
2 vector biểu
hiện; tạo 1-2
chủng
Agrobacteriu
m
Phân lập và xác
định trình tự 2
gen liên quan đến
tính chịu hạn từ
cây lúa;

10 TS. Nguyễn
Văn Đồng
TS. Nguyễn
Văn Đồng
Phân lập, xác
định trình tự

1-2
(gen/promote
r), thiết kế 1-
2 vector biểu
hiện; tạo 1-2
chủng
Agrobacteriu
Phân lập và xác
định trình tự 1
promoter từ cây
lúa, thiết kế
được 1 vector,
tạo được 2
chủng
Agrobacterium;
chuyển gen gus


10
m; kiểm tra
trên cây mô
hình
và promoter vào
cây lúa để kiểm
tra trên cây mô
hình
- Lý do thay đổi ( nếu có):
6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số
TT

Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm, tên tổ chức hợp tác,
số đoàn, số lượng người tham
gia )
Ghi
chú*
1 Tư vấn và đào tạo cán bộ về
vấn đề thiết kế vector chuyển
gen thực vật, giúp đỡ về đánh
giá sự biểu hiện gen trên cây
mô hình. Cử một cán bộ đi học
tại Viện Di truyền thực vật và
Nghiên cứu cây trồng (IPK),
Gatersleben, CHLB Đức từ
tháng 9 -11/ 2008. Kinh phí
đoàn ra là 161 tr đ.
Một cán bộ được cử đi học tại
Viện Di truyền thực v
ật và
Nghiên cứu cây trồng (IPK),
Gatersleben, CHLB Đức từ
tháng 9 -11/ 2008 về kỹ thuật
biểu hiên tạm thời gen trên cây
thuốc lá. Kinh phí đoàn ra là

161,152 tr đ.

- Lý do thay đổi (nếu có):

7. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát
trong nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,
cơ quan
thực hiện
1 Báo cáo tổng quan và cơ sở
dữ liệu đủ thông tin về các
sáng chế liên quan đến cây
trồng biến đổi gen, các gen
có giá trị kinh tế và các
promoter cho chuyển gen
thực vật
11/2006 -

12/2010
11/2006 -
12/2010
PGS.TS. NVHải,
TS. LTTHiền
&CS.(PTNTĐCNG
en& PCNADNƯD,
VCNSH)
2 Bộ sưu tập 15 mẫu DNA và
RNA/cDNA từ các nguồn
tài nguyên sinh vật
11/2006-
3/2010
11/2006-
12/2010
PGS.TS. NVHải,
TS. CHHà, PGS.
TS. NĐThành &

11
CS. (VCNSH); TS.
NVĐồng &CS.
(VDTNN)
3 Tách chiết và tinh chế
DNA, RNA và tổng hợp
cDNA từ các mẫu
- Thiết kế và tổng hợp các
cặp mồi
- Nhân và xác định trình tự
các gen và promoter, tối ưu

hóa mã của các gen vi sinh
vật cho thích hợp biểu hiện
thực vật
- Triển khai thiết kế Ti-
plasmid vector tái tổ hợp và
tạo chủng Agrobacterium
mang các kết cấu gen mới

11/2006-
10/2007
11/2006-
12/2007
PGS.TS. NVHải,
TS. LTTHiền, TS.
TTPLiên, TS.
CHHà, TS.LVSơn,
ThS. NCS. NĐTôn,
ThS. HTTHuệ
,
PGS. TS. LTBình,
PGS. TS. NĐThành
& CS. (VCNSH);
TS. NVĐồng &CS.
(VDTNN)
4 - Tiếp tục thiết kế và tổng
hợp các cặp mồi; nhân và
xác định trình tự các gen/
promoter khác; tối ưu hóa
mã của các gen vi sinh vật
cho thích hợp biểu hiện

thực vật
-Tiếp tục triển khai thiết kế
Ti-plasmid vector tái tổ hợp
và tạo chủng
Agrobacterium mang các
kết cấu gen mới
- Xây dựng và hoàn thiện
các quy trình đánh giá cây
mô hình chuyển gen
- Tiếp tục liên kết với các
đề tài trong Chương trình
và các cơ
quan khác để
chuyển giao một số chủng
Agrobacterium có triển
vọng.

10/2007-
7/2010
11/2006 -
12/2010
PGS.TS. NVHải,
TS. LTTHiền, TS.
TTPLiên, TS.
CHHà, TS.LVSơn,
ThS. NCS. NĐTôn,
ThS.HTTHuệ,
PGS. TS. LTBình,
PGS. TS.NĐThành
& CS. (VCNSH);

TS. NVĐồng &CS
(VDTNN)
5
Báo cáo tổng kết hoàn
chỉnh được nghiệm thu
8/2010-
10/2010
12/2010 –
2/2011
PGS.TS. NVHải
&CS.(PTNTĐCN
Gen,VCNSH)


12

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số lượng
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất
lượng chủ yếu
Đơn
vị đo
Cần đạt
Theo kế
hoạch

Thực
tế đạt
được
1
Bộ sưu tập mẫu
DNA và
RNA/cDNA từ các
nguồn tài nguyên
sinh vật
Mẫu
Mẫu DNA, RNA tổng
số đảm bảo độ tinh
sạch và nồng độ cho
các nghiên cứu tiếp
theo
≥ 15 16
2
Bộ sưu tập các
promoter điều khiển
biểu hiện đặc hiệu
mô và cơ quan cũng
như đặc hiệu cho
từng loài khác nhau
Promoter
Bộ sưu tập các
promoter điều khiển
biểu hiện đặc hiệu mô
cơ quan và đặc hiệu
cho từng loài, từng cơ
quan khác nhau

3-5 7
3
Bộ sưu tập các gen
có giá trị kinh tế:
gen kháng sâu,
kháng bệnh vi
khuẩn, virus, gen
liên quan đến khả
năng chín chậm của
quả ở cây nông
nghiệp;
gen liên quan đến
chất lượng gỗ ở cây
lâm nghiệp;
gen liên quan đến
sinh trưởng ở cây
lâm nghiệp
Gen
3-6 gen kháng sâu,
kháng bệnh vi khuẩn,
virus, gen liên quan
đến khả năng chín
chậm của quả ở cây
nông nghiệp;
- 1-2 gen liên quan
đến chất lượng gỗ ở

cây lâm nghiệp;
- 1-2 gen liên quan
đến sinh trưởng ở cây

lâm nghiệp
5-10 11
4
Bộ sưu tập các
vector mang các
promoter và gen có
giá trị đã phân lập
và sưu tập

Vector
Vector mang các
promoter và các gen
có giá trị kinh tế đã
phân lập và sưu tập
5-10 13

13
5
Bộ sưu tập các
chủng vi khuẩn
Agrobacterium
mang các vector (đã
trình bày ở mục 4
của bảng này)
Chủng
Vi khuẩn mang các
vector chứa cấu trúc
gen và promoter đảm
bảo chuyển được vào
cây trồng

5-10 13

b) Sản phẩm Dạng II:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản phẩm

Theo kế hoạch Thực tế
đạt được
Ghi
chú

1 Kỹ thuật tách chiết,
tinh chế và bảo quản
DNA, RNA và tổng
hợp cDNA từ các mẫu
tài nguyên sinh vật
2-3 kỹ thuật đảm
bảo số lượng và
chất lượng phục
vụ cho mục đích
phân lập được các
đoạn điều khiển
và các gen có giá
trị
-1 Kỹ thuật tách chiết
DNA tổng số từ các

mẫu thực vật và sinh
vật khác
-1 Kỹ
thuật tách chiết
RNA tổng số từ các
mẫu thực vật và sinh
vật khác

2 Phương pháp thiết kế
và phân lập các
promoter cơ định và
đặc hiệu ở các cơ quan
khác nhau và các gen
có giá trị
2-3 phương pháp
thiết kế và phân
lập đảm bảo thiết
kế và phân lập
được các
promoter mong
muốn
- 1 Phương pháp phân
lập promoter chưa
biết trình tự (sử dụng
kỹ thuật genome
walking)
-1 Phương pháp phân
lập promoter đã biết
trình tự

3 Phương pháp thiết kế
Ti-plasmid vector tái
tổ hợp mang các kết
cấu gen quan tâm để
chuyển vào
Agrobacterium
1-2 phương pháp
đảm bảo thiết kế
được các Ti-
plasmid vector tái
tổ hợp mang các
kết cấu (promoter
+ gen có giá trị
kinh tế) để chuyển
vào
Agrobacterium
-1 Phương pháp thiết
kế Ti-plasmid dựa
trên các vector mang
gen kháng kháng sinh
và gen mã hóa
enzyme chuyển hóa
manose

4 Phương pháp đánh giá
sự tồn tại và mức độ
biểu hiện của các kết
cấu gen quan tâm
1-2 phương pháp

đánh giá sự tồn tại
và mức độ biểu
hiện của các kết
- 1 Phương pháp đánh
giá sự tồn tại/ biểu
hiện của gen chuyển
trên cây thuốc lá


14
trong cây mô hình cấu gen quan tâm
trong cây mô hình
chuyển gen bằng
PCR, Southern blot
và nhuộm hóa mô tế
bào với X-gluc
- 1 Phương pháp biểu
hiện tạm thời gen trên
lá cây thuốc lá
5 Quy trình chuyển gen
vào cây mô hình thông
qua Agrobacterium
1-2 quy trình
chuyển gen vào
cây mô hình
- 1 Quy trình chuyển
gen vào cây mô hình
thông qua
Agrobacterium

c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số
TT
Tên sản
phẩm

Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
Số lượng, nơi công bố
(Tạp chí, nhà xuất bản)
1 Bài báo
khoa học
về các kết
quả nghiên
cứu
6-9 bài đăng trên
các tạp chí
chuyên ngành,
Hội nghị chuyên
ngành trong nước
và quốc tế
7 bài báo đã
được công bố

- 5 bài trong Tạp chí Công
nghệ sinh học, Nhà xuất
bản Khoa học tự nhiên và
công nghệ
- 2 bài tại Hội nghị Công
nghệ sinh học toàn quốc, tổ
chức tại Thái Nguyên tháng
11/2009

d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo,
Chuyên ngành
đào tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt được
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1 Thạc sỹ 1-2
- 2 Thạc sỹ đã bảo vệ
- 1 Học viên cao học đang
thực hiện luận văn Thạc sỹ
2009
2011
2 Tiến sỹ 1
-1 NCS đã bảo vệ cơ sở,

đang chờ bảo vệ nhà nước
2011


2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công
nghệ so với khu vực và thế giới…)

15
Đề tài đã nắm vững làm chủ các kỹ thuật: phân lập gen và đọc trình tự gen,
đặc biệt là phân lập promoter mới, đặc hiệu từ thực vật; kỹ thuật sửa đổi/ tối ưu hóa
mã của gen vi khuẩn để chuyển vào thực vật; kỹ thuật thiết kế các cấu trúc (kết cấu
gen) trong các hệ Ti- plasmid vector; các kỹ thuật (quy trình) kiểm tra các kết cấu
gen chuyển trên cây mô hình (thuốc lá và lúa); kỹ thuật kiểm tra s
ự biểu hiện tạm
thời (ở mức độ protein/ lai miễn dịch) của các kết cấu gen thiết kế được trên lá cây
thuốc lá Các kỹ thuật được nghiên cứu, sử dụng tiếp cận được trình độ khu vực và
quốc tế
.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm
cùng loại trên thị trường…)
Đề tài đã góp phần hỗ trợ và hợp tác với các đề tài khác trong cùng Chương
trình CNSHNN về nguyên vật liệu, trao đổi thông tin và kinh nghiệm nghiên cứu,
qua đó góp phần thúc đẩy các nghiên cứu theo hướng CNSH hiện đại. Đề tài cũng
góp phần đào tạo cán bộ có trình độ chuyên môn và hợp tác quốc tế.

3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số

TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)
I Báo cáo
định kỳ


Lần 1 3/12/2007 Thu thập, tách chiết DNA, RNA từ 8 mẫu nghiên
cứu, phân lập được 2 promoter và 3 gen có giá trị.
Do đề tài mới bắt đầu nên một phần nội dung khoa
học được đề nghị tiếp tục thực hiện trong năm sau.

Lần 2 10/11/2008 Đã thu thập và tách chiết DNA, RNA từ 12 mẫu
nghiên cứu, phân lập được 6 promoter và 5 gen có
giá trị, thiết kế và thử nghiệm biểu hiện tạm thời
được 2 cấu trúc. Đề tài cơ bản đã hoàn thành các
nội dung nghiên cứu theo thuyết minh.

Lần 3 10/08/2009 Đã phân lập được 7 promoter và 10 gen có giá trị,
thiết kế được 7 cấu trúc và tạo được chủng
Agrobacterium mang các cấu trúc trên. Chuyển
giao được 2 chủng cho các đơn vị nghiên cứu
khác.

Lần 4 23/12/2010 Đã phân lập được 7 promoter và 10 gen có giá trị,
thiết kế được 12 cấu trúc và tạo được chủng
Agrobacterium mang các cấu trúc trên. Thử

nghiệm biểu hiện tạm thời được 5 cấu trúc vector.
Chuyển vào cây thuốc lá 2 gen và promoter đã
chứng minh mức độ tồn tại và biểu hiện của gen

16
chuyển. Chuyển giao được 3 chủng cho các đơn vị
nghiên cứu khác.
II
Kiểm tra
định kỳ


Lần 1 13/11/2007 Đề tài đã thực hiện các nội dung theo thuyết minh
được duyệt. Sản phẩm là các tài liệu về chuyển
gen cây trồng, 8 mẫu DNA, RNA, 2 promoter, 5
gen và 2 vector.

Lần 2 23/12/2010 Đề tài đã thiết kế được vector chứa promoter
4CL1, promoter từ Ngô + gen cryIAc, tạo chủng
Agrobacterium, promoter OsNAC6 từ lúa. Chuyển
giao 3 chủng Agrobacterium cho Viện KH sự sống
ĐH Thái nguyên, Viện NV Ngô.
III Nghiệm
thu hàng
năm


Năm 2008 14/01/2009 Đã tiến hành thu thập thông tin của trên 500 sáng
chế, Đã thu thập được các mẫu cần thiết làm
nguồn nguyên liệu để phân lập gen và promoter

(ngô, cà chua, bạch đàn …) Đã tiến hành xác định
được trình tự của 2 gen FT và FLC từ cây
Arabidopsis. Đã phân lập được promoter 4CL từ
cây bạch đàn. Đã phân lập được promoter Actin từ
lúa, Ubiquitin promoter từ ngô, Sucrose Synthase
promoter từ cây lúa. Đã phân lập được gen mã hóa
ACC oxidase từ cà chua. Đã sửa được 18 điểm
trên gen VIP phù hợp với mã thực vật. Đã thiết kế
được Ti-plasmid vector mang cấu trúc: 35S +
GA20; 35S promoter + VIP sửa mã; E4 promoter
+ antisense ACC oxidase. Đã thử nghiệm biểu
hiện thành vector chuyển gen mang cấu trúc
promoter và gen mã hóa Cry bằng mô hình biểu
hiện tức thời trên lá; Đã thử nghiệm biểu hiện cấu
trúc mang gen mã hóa VIP đã được sửa mã

Năm 2009 21/01/2010 Đã phân lập và đọc trình tự GA20 oxidase
promoter từ cây Keo tai tượng (Acacia mangium);
trình tự 4CL1 promoter từ cây Bạch đàn trắng
(Eucalyptus calmadulensis); Đã phân lập được và
đang tiến hành đọc trình tự gen CryIII từ Bacillus
thuringiensis; Đã thiết kế được Ti plasmid vector
pCB301 chứa GA20 oxidase promoter + gen
GA20 oxidase, tạo chủng Agrobacterium chứa
vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được Ti plasmid
vector pCB301 chứa 35S promoter + gen vip3A

17
sửa mã, tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái
tổ hợp này; Đã thiết kế được vector pNOV2819

chứa E4 promoter + antisense của ACC oxidase

+NOS; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu trúc
pCB301 chứa 35S promoter + gen vip3A sửa mã;
Chuyển giao hai chủng Agrobacterum chứa vector
pCB301 tái tổ hợp pCB301-cryIA(c) và pCB301-
SP-cryIA(c) cho đề tài ”Nghiên cứu ứng dụng
công nghệ gen để tạo cây thông có khả năng
chống chịu cao với sâu róm”

Năm 2010 30/12/2010 Đã thu thập và phân tích thông tin của các sáng
chế liên quan đến cây trồng biến đổi gen, các gen
có giá trị kinh tế và các promoter cho chuyển gen
thực vật; Đã thiết kế được bốn Ti plasmid vector
pBI101 chứa promoter 4CL1 từ Bạch đàn trắng +
gen GUS, tạo chủng Agrobacterium chứa các
vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được Ti plasmid
vector pCB301 chứa Suc1 promoter từ Ngô +
gen cryIA(c), tạo chủng Agrobacterium chứa
vector tái tổ hợp này; Đã thiết k
ế được Ti plasmid
vector pBIH chứa promoter OsNAC6 từ lúa + gen
gus, tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái tổ
hợp này; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu
trúc pCB301 chứa 35S promoter + gen GA20
oxidase; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu
trúc pCB301 chứa GA20 oxidase promoter + gen
GA20 oxidase; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm
cấu trúc pCB301 chứa Suc1 promoter từ Ngô +
gen cryIA(c); Đã chuyển gen và kiểm tra sự có

mặt của các gen vip3A tự nhiên, vip3A đã s
ửa mã
(mvip3A) trong cây thuốc lá chuyển gen; Đã
chuyển gen và kiểm tra sự có mặt của 4CL1
promoter + gen Gus trong cây thuốc lá chuyển
gen; Đã chuyển gen vào cây lúa và kiểm tra sự có
mặt promoter OsNAC6 từ lúa và gen Gus bằng
phản ứng PCR và nhuộm hóa mô tế bào; Chuyển
giao hai chủng Agrobacterium chứa vector
pCB301 tái tổ hợp pCB301-cryIA(c);pCB301-SP-
cryIA(c) và một chủng pCB301- SP- mvip3A cho
Bộ môn Công nghệ tế bào thuộc Viện Khoa học sự
sống, Đại học Thái Nguyên; Chuyển giao một
ch
ủng Agrobacterium chứa vector pBI101 -
promoter 4CL1 + gen GUS cho Viện Nghiên cứu
Ngô để hoàn thiện hệ thống chuyển gen trên cây

18
Ngô.
IV
Nghiệm thu
cơ sở
28/02/2011 Phương pháp nghiên cứu hiện đại, phù hợp với nội
dung nghiên cứu, có độ tin cậy cao.
Đã hoàn thành đầy đủ về khối lượng, số lượng các
sản phẩm khoa học như đã đăng ký, một số nội
dung vượt mức. Tuy nhiên, phần sản phẩm cần
trình bày dạng 1,2, 3 rõ ràng để tiện theo dõi. Cần
bổ sung báo cáo tóm tắt nội dung khoa học và tài

liệu tập h
ợp sơ đồ thiết kế các vector.
Các kết quả trong nghiên cứu có tính khoa học và
thực tiễn cao, đề tài nên được tiếp tục và tập trung
vào các gen có giá trị.

Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)


Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)


1

MỞ ĐẦU
Các kỹ thuật sinh học truyền thống, như kỹ thuật lai chọn giống đã được
con người sử dụng hàng ngàn năm qua để tạo ra những cây trồng có các đặc
tính riêng biệt. Tuy nhiên, những kỹ thuật này đòi hỏi nhiều thời gian và có
thể phải trải qua nhiều thế hệ mới có được những tính trạng mong muốn và
loại bỏ những đặc tính không cần thiế
t. Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật
gen để biến đổi cây trồng bằng cách đưa những gen có giá trị vào bộ gen của
cây trồng đích và nhanh chóng, tạo ra các cây trồng biến đổi gen (GMO)
mang những đặc tính mong muốn. Các cây trồng này có thể đem lại những lợi
ích quan trọng như tăng tính chống chịu, tăng năng suất, giảm chi phí sử dụng
thuốc trừ sâu hoá học, tăng lợi nhuậ
n và cải thiện môi trường cũng như sức
khoẻ con người

Với sự phát triền mạnh mẽ của công nghệ sinh học, nhiều cây trồng biến
đổi gen (GMO) đã được con người tạo ra. Diện tích trồng GMO ngày càng
tăng lên rõ rệt. Việc sử dụng sản phẩm GMO đã trở thành hiện thực. Các
nước phát triển đi vào quản lý các sản phẩm GMO sao cho chúng luôn giữ
được các đặc tính tốt mà không bị
đào thải trong môi trường.
Tuy vậy, ở nước ta, nghiên cứu và phát triển GMO ở diện rộng mới bắt
đầu được khởi động. Trước đây, những nghiên cứu thử nghiệm thiết kế các
vector mang gen chỉ thị, thử nghiệm chuyển gen trên cây mô hình đã có
những kết quả bước đầu. Để tạo được những GMO đặc thù cho nền nông, lâm
nghiệp nước ta, cần có những nghiên cứu sâu về phân lậ
p các gen, các
promoter đặc hiệu từ các loài cây trồng Việt Nam. Tiếp theo đó, thiết kế các
vector chuyển gen thích hợp để đưa vào thực vật bằng các phương pháp
chuyển gen có hiệu quả là một khâu chủ chốt, quyết định thành công của quá
trình này. Việc thử nghiệm chuyển gen trên cây mô hình, như thuốc lá,
Arabidopsis, lúa là bước đầu tiên minh chứng cho khả năng biểu hiện của gen
khi sử dụng các vector đã thiết kế.
2

Tạo được cây chuyển gen hữu hiệu là một quá trình kéo dài nhiều năm
(10-15 năm, thậm chí lâu hơn), bao gồm nhiều bước từ phân lập gen, thiết kế
vector, chuyển gen vào cây trồng mong muốn để tạo được cây vừa có tính
trạng mong muốn, vừa có năng suất cao, chất lượng tốt.
Đề tài “ Phân lập các gen có giá trị kinh tế của cây trồng nông lâm
nghiệp Việt Nam, thiết kế vector, tạo các chủng Agrobacterium phục vụ cho
t
ạo giống cây trồng chuyển gen” là một trong những đề tài đầu tiên được
Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng Công nghệ sinh học trong
lĩnh vực Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đến năm 2020, phê duyệt thực

hiện trong giai đoạn 2006-2010, góp phần tham gia khởi động các nghiên cứu
và phát triển cây trồng chuyển gen ở Việt Nam.
3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới về cây trồng biến đổi gen
Nghiên cứu tạo cây trồng biến đổi gen (GMO) là một lĩnh vực công nghệ cao
có lịch sử phát triển hơn ba thập kỷ vừa qua. Việc áp dụng kỹ thuật gen để tạo cây
trồng biến đổi gen nói chung phải mất một thời gian lâu dài hàng chục năm mới thu
được kết quả. Những thí nghiệm chuyển gen đầ
u tiên đã sử dụng vi khuẩn
Agrobacterium để đưa gen ADH của nấm men và gen kháng kanamycin vào cây
thuốc lá. Đến nay, rất nhiều loài cây trồng đã được chuyển gen thành công, như đậu
tương, ngô, bông, cà chua, khoai tây, cải dầu, hướng dương, dưa hấu, khoai lang…
Thông thường chuyển gen sử dụng hai nhóm phương pháp chính: chuyển gen gián
tiếp thông qua Agrobacterium và chuyển gen trực tiếp (xung điện, bắn gen ).
Các nghiên cứu bao gồm: hoàn thiện các quy trình, phương pháp chuyển gen;
thực hiện việ
c chuyển gen có hiệu quả cho nhiều đối tượng cây trồng, thực vật khác
nhau; tìm biện pháp tăng cường sự biểu hiện của các gen có giá trị trong cây trồng
(sử dụng promoter mạnh để điều khiển gen, cắt bớt gen và biến đổi mã di truyền
của chúng cho phù hợp với mã thực vật ). Nhiều nhóm nghiên cứu đã tiến hành
tổng hợp nhân tạo một phần hoặc toàn phần trình tự gen có giá trị và s
ử dụng các
mã di truyền phù hợp với từng loài cây trồng nhất định (Perlak et al., 1991;
Altosaar et al., 1997). Với những cải tiến đa dạng, hiệu quả chuyển gen và mức độ
biểu hiện của hàng loạt gen có giá trị trong cây trồng biến đổi gen đã tăng lên rất
nhiều. Hoạt tính gây độc của protein Cry cải biến – protein độc tố có hoạt tính diệt
côn trùng của vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) do gen cry mã hoá, có th

ể cao
gấp 100 lần so với hoạt tính của protein độc tố tự nhiên (Perlak et al., 1991; Cheng
et al., 1998). Ishida et al. (1996) với phương pháp nuôi cấy Agrobacterium mang
vector hai nguồn với phôi ngô chưa trưởng thành cho hiệu quả chuyển gen tăng từ
5% lên 30%. Sử dụng hệ thống vector hai nguồn chuẩn, Frame et al. (2002) đã
hoàn chỉnh quy trình chuyển gen vào ngô với hiệu quả cao. Đến nay, những nghiên
4

cứu tạo cây trồng biến đổi gen và triển khai ứng dụng chúng vào thực tiễn đời sống
đã phát triển sâu rộng trên phạm vi toàn cầu và đem lại những lợi ích to lớn cho
toàn nhân loại. Nhờ sử dụng kỹ thuật hiện đại này, số lượng các gen có giá trị kinh
tế được chuyển vào bộ gen thực vật cũng như số lượng các loài cây trồng có giá trị
đã được cải biến di truy
ền theo hướng tăng chất lượng sản phẩm, tạo tính kháng
thuốc diệt cỏ, kháng côn trùng… đã tăng lên nhanh chóng. Hàng năm, nhiều triệu
hecta diện tích đất canh tác trên thế giới đã được gieo trồng đại trà các giống cây
trồng này.
Trong giai đoạn 10 năm (1996-2005), diện tích đất canh tác cây trồng biến đổi
gen trên toàn cầu đã tăng liên tục tới hơn 50 lần (từ 1,7 triệu hecta vào năm 1996
lên 90 triệu hecta trong năm 2005). Năm 2005, GMO đ
ã được gieo trồng ở 21 quốc
gia với sự tham gia của 8,5 triệu nông dân. Trong đó, gần hai phần ba diện tích đất
canh tác thuộc các quốc gia phát triển như Hoa Kỳ, Canada, Australia, Tây Ban
Nha và hơn một phần ba diện tích đất canh tác thuộc các quốc gia đang phát triển
như Trung Quốc, Ấn Độ, Philippines (châu Á); Argentina, Brazil, Mexico,
Uruguay, Paraguay (Mỹ Latin) và Nam Phi (châu Phi). Tới 60% của tổng diện tích
đất canh tác đậu tương trên thế giới (90 triệu hecta) đã gieo trồng các giống đậu
tươ
ng biến đổi gen. Con số này là 56% trong năm 2004. Đối với ngô, 14% trên
tổng số 147 triệu hecta diện tích đất trồng ngô đã sử dụng các giống ngô biến đổi

gen. Ở bông, con số này là 28% trên tổng số 35 triệu hecta. Trong khi đó, cây cải
dầu biến đổi gen được gieo trồng khoảng 18% trên tổng số 26 triệu hecta đất canh
tác cây trồng này (James, 2005).
Năm 2010 đánh dấu 15 năm thương mại hóa GMO, các quốc gia đã và đang
tham gia mạnh mẽ vào l
ĩnh vực nghiên cứu và thương mại GMO trải khắp 6 lục
địa: Bắc Mỹ, Mỹ Latinh, châu Á, châu Đại Dương, châu Âu và châu Phi, trong đó,
dẫn đầu là Hoa Kỳ (64 triệu hecta), Brazil (21,4 triệu hecta), Argentina (21,3 triệu
hecta); Ấn Độ (8,4 triệu hecta) và Canada (8,2 triệu hecta) (James, 2010). Trong
những năm từ 1996-2009 , diện tích đất canh tác GMO trên quy mô toàn cầu đã
5

tăng liên tục. Đến năm 2010, diện tích canh tác GMO là 148 triệu ha, làm cho tổng
diện tích tính gộp cho tất cả các năm đã vượt lên trên 1 tỷ ha (lớn hơn cả diện tích
toàn bộ nước Mỹ - 937 triệu ha hay Trung Quốc – 956 triệu ha) và đạt kỷ lục tăng
87 lần diện tích kể từ năm 1996. Năm 2010, GMO đã được gieo trồng ở 29 quốc
gia (so với 2005 có thêm 8 nước) với sự tham gia của 15,4 triệu nông dân, trong đó
có 10 nướ
c gieo trồng trên 1 triệu ha (Hoa Kỳ, Brazil, Argentina, Ấn Độ, Canada,
Trung Quốc, Paragoay, Pakistan, Nam Phi và Urugoay). Các loại GMO được trồng
nhiều nhất hiện nay là đậu tương, bông, ngô và cải dầu với hai tính trạng được sử
dụng phổ biến là tính trạng kháng thuốc diệt cỏ và kháng côn trùng. Các quốc gia
đang phát triển ở châu Á, dẫn đầu là Ấn Độ, Trung Quốc, Pakistan một số nước
ASEAN như Philippines, Myanma đã nằm trong số các nước sản xuất thương mạ
i
các giống GMO (James, 2010). Trung Quốc đứng thứ hai sau Hoa Kỳ về đầu tư cho
công nghệ sinh học nông nghiệp, đã đưa vấn đề nghiên cứu và phát triển GMO
thành một trong các hướng khoa học và công nghệ ưu tiên với sự tham gia của hàng
trăm phòng thí nghiệm.
1.2 Một số tính trạng thường được nghiên cứu chuyển gen vào cây trồng

Cho đến nay, hai tính trạng được sử dụng phổ biến là tính trạng kháng thuốc
diệt cỏ và kháng côn trùng.
Đậu tương có khả năng kháng thuốc diệt cỏ là GMO
được trồng trên diện rộng nhất. Nếu tính trên tổng diện tích đất canh tác cây GMO
trên toàn cầu thì diện tích đất canh tác giống cây trồng này chiếm tới 60% (54,4
triệu hecta/ tổng 90 triệu hecta). Chúng được trồng để thương mại ở Hoa Kỳ,
Argentina, Brazil, Paraguay, Canada, Uruguay, Romania, Nam Phi và Mexico. Ngô
Bt là giống cây trồng thứ hai được canh tác trên diện rộng (chiếm 13% tổng diện
tích đất canh tác GMO trên toàn cầu). Ngoài ra, các giống cây trồng mang cả
hai
tính trạng trên có mặt trên 7% diện tích đất canh tác (James, 2005). Ngoài ra, rất
nhiều tính trạng khác cũng được chuyển vào cây trồng. Tuy nhiên, các giống GMO
này mới được trồng ở quy mô nhỏ hoặc chưa được thương mại hoá như đu đủ có
khả năng kháng lại virus gây bệnh đốm vòng (ringspot virus); lúa chuyển gen nhờ
6

công nghệ sinh học hiện đại có thể kháng lại virus gây bệnh đốm vòng; chuối có thể
sản xuất vaccine, lúa vàng (GoldenRice
TM
) sản sinh β-caroten, dẫn xuất của tiền
vitamin A Nhìn chung, hiện nay thương mại hoá GMO tập trung chủ yếu vào các
giống khác nhau của bốn loài cây trồng chính: đậu tương, ngô, cải dầu và bông
(James, 2005, 2010).
Ngay từ năm 2002, cây trồng chuyển gen có khả năng sinh ra các độc tố kháng
sâu có nguồn gốc Bt đã được trồng trên hơn 62 triệu hecta trên toàn thế giới. Ưu
điểm nổi bật của các cây chuyển gen cry là khá bền vữ
ng trong điều kiện trồng tự
nhiên và giúp cây trồng kháng được tương đối nhiều loài sâu bệnh. Do đó, nhiều
loại cây trồng chuyển gen chứa một hoặc nhiều gen cry đã được nghiên cứu,
thương mại hóa rộng rãi và đang là các loại cây trồng đóng vai trò rất quan trọng

trên thị trường nông sản (Nei, Kumar, 2000). Tuy nhiên, qua nhiều năm được trồng
đại trà tại Mỹ và một số nước khác trên thế giới, các cây chuy
ển gen cry đã bộc lộ
nguy cơ bị giảm khả năng kháng sâu do nhiều quần thể sâu bệnh đã tiến hóa và có
khả năng đề kháng với độc tố Cry được tiết ra trong cây (Ferré, Van Rie, 2002; Lee
et al., 2003). Vì vậy, việc nghiên cứu phát triển các protein diệt sâu thế hệ thứ hai
có phổ diệt sâu rộng hơn và khắc phục được hiện tượng sâu kháng cũng đã được
quan tâm nghiên cứu từ rất s
ớm.
Các protein Vip, trong đó có Vip3A, nằm trong số các protein diệt sâu thế hệ
thứ hai được đánh giá có khả năng tiêu diệt hiệu quả nhiều loài sâu hại. Trên thế
giới, protein Vip3A đã được nghiên cứu và ứng dụng biểu hiện trên bông
(Gossypium hirsutum L.) và ngô (Zea mays L.) - các cây công nghiệp và lương thực
chính của Australia, New Zealand, nhiều nước châu Âu và Bắc Mỹ. Cây chuyển
gen vip3A không những có phổ kháng sâu rộng hơn mà còn khắc phục được tình
trạng sâu kháng bắt g
ặp ở các cây chuyển gen thuộc họ cry (Singh et al., 2008).
Năm 2006, dòng bông chuyển gen COT102 đã được tạo ra bằng cách chuyển
gen vip3A thông qua Agrobacterium (Food Standards Australia New Zealand,
2006). Trong cấu trúc chuyển gen vào cây bông, gen vip3A được tổng hợp nhân