CHUYỂN GEN THỰC vật và ỨNG DỤNG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
BÀI TIỂU LUẬN
MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỰC VẬT
TÊN ĐỀ TÀI
CHUYỂN GEN THỰC VẬT VÀ ỨNG DỤNG
THÁI NGUYÊN- 2014
MỤC LỤC
I. MỞ ĐẦU
Công nghệ sinh học phát triển mạnh mẽ ở các nước công nghiệp vào những
năm đầu của thập niên 80, còn ở các nước đang phát triển thì chủ yếu từ những
năm 90 trở lại đây. Có thể nói, hiện nay công nghệ sinh học được coi là lĩnh vực ưu
tiên đầu tư ở hầu hết các nước trên thế giới. Thành tựu của công nghệ sinh học
trong những năm gần đây đã làm thay đổi hẳn quan niệm của con người về khả
năng tác động lên cơ thể sống để làm ra những sản phẩm cần thiết cho cuộc sống.
Trong 50 năm qua, chọn giống thực vật truyền thống kết hợp với công nghệ sinh
học hiện đại đã góp phần lớn trong việc cải tạo cây trồng và sẽ tiếp tục mang lại
nhiều lợi ích trong tương lai.
Công nghệ sinh học thực vật tiếp tục mục tiêu cải tạo cây trồng với những
phương pháp chính xác hơn, cho phép chuyển các gen với những chức năng đã
được thiết kế vào cây trồng. Kỹ thuật di truyền cũng đã được kết hợp với các
phương pháp chọn giống truyền thống trong cải tạo cây trồng. Việc chuyển các gen
từ các loài dị dưỡng đã cung cấp các công cụ đưa các đặc tính mới, chọn lọc vào cây
trồng và mở rộng nguồn gen, vượt xa những gì mà chọn giống truyền thống có thể
làm được. Vì thế, các kỹ thuật công nghệ sinh học mới cùng với chọn giống truyền
thống là đòi hỏi cần thiết để nâng cao sản lượng cây trồng, đáp ứng được nhu cầu
của xã hội.
Trong những năm gần đây, công nghệ gen đã đạt được nhiều thành tựu rực
rỡ, tạo ra các cây trồng biến đổi di truyền với nhiều đặc tính quý như kháng côn
trùng, nấm bệnh, sâu bệnh, năng suất cao, giàu dinh dưỡng đem lại nhiều lợi ích
cơ bản và lâu dài, tạo lợi nhuận đáng kể cho nông dân và người tiêu dùng, bảo vệ

môi trường và hệ sinh thái bền vững.
Xuất phát từ thực tế trên nên Tôi chọn đề tai: “ chuyển gen thực vật và ứng
dụng”
3
II. NỘI DUNG
2.1 Khái niệm chung về thực vật chuyển gen
Chuyển gen (transgenesis):
- Đưa một đoạn DNA ngoại lai vào hệ gen (genome) của một cơ thể đa bào.
- Đoạn DNA ngoại lai sẽ có mặt ở hầu hết các tế bào và được truyền lại cho thế hệ
sau- các tính trạng sẽ được truyền cho các thế hệ kế tiếp thông qua sinh sản
Ở nấm men, vi khuẩn và tế bào nuôi cấy mang một đoạn DNA ngoại lai được gọi
là các tế bào tái tổ hợp (recombinant cell) hoặc tế bào biến nạp (transformed cell).
Sinh vật biến đổi gen (GMO-Genetically Modified Organism) là thuật ngữ chỉ các
sinh vật tiếp nhận những gen mới từ các sinh vật khác thông qua phương pháp
chuyển gen trong phòng thí nghiệm
Thực phẩm chuyển gen (GMF) là những thực phẩm được sinh ra hay chế biến từ
các GMO. GMF xuất hiện từ thập kỷ 90 của thế kỷ trước với các cây thực phẩm như
lúa mỳ, đậu tương, ngô, cà chua
Quá trình biến nạp (transformation): quá trình đưa một DNA ngoại lai vào
genome của một sinh vật. Cây được biến nạp được gọi là cây biến đổi
gen (genetically modified plants -GMP).
Gen chuyển (transgene): gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể
mới bằng kỹ thuật di truyền.
Các gen chuyển được sử dụng để tạo động vật, thực vật chuyển gen có nguồn gốc từ
các loài sinh vật khác nhau
Kỹ thuật di truyền (genetic engineering) là các kỹ thuật sinh học phân tử có liên
quan đến việc gây các biến đổi trên vật liệu di truyền.
2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới và ở việt nam
2.2.1 Tình hình nghiên cứu cây trồng chuyển gen trên thế giới
Hiện nay, phần lớn những nghiên cứu về cây trồng chuyển gen (GMC) đều

được tiến hành ở các nước đang phát triển, chủ yếu là ở Bắc Mỹ và Tây Âu. Tại các
nước công nghiệp, các công ty côn nghệ sinh học đã đi đầu trong việc ứng dụng kỹ
thuật biến đổi gen vào cây trồng nông nghiệp. Đó là các công ty: Aventis, Dow
4
AgroSciences, Mónanto và Syngenta. Tuy nhiên, gần đây nhiều nước đang phát triển
cũng đang bắt đầu những nghiên cứu về công nghệ gen.
Thử nghiệm ngoài đồng ruộng đầu tiên là cây thuốc lá biến đổi gen kháng
thuốc diệt cỏ, được tiến hành ở Mỹ và Pháp năm 1986. Trong giai đoạn 1986-1987
bắt đầu thời điểm thương mại hóa cây trồng biến đổi gen, trên toàn cầu có tới
25000 thử nghiệm trên đồng ruộng đối với các cây GMC. Các thử nghiệm này tập
trung vào 10 loại tính trạng trên đối tượng là 60 loại cây trồng. Trong thời kỳ này,
những loại cây biến đổi gen được thử nghiệm là: Ngô, cà chua, đậu tương, cải dầu,
khoai tây và cây bông với các đặc tính được quan tâm nhất như kháng thuốc diệt
cỏ, kháng sâu, kháng virus.
Năm 2005 Mỹ là nước có diện tích trồng cây chuyển gen lớn nhất thế giới, đạt
49,8 triệu ha, chiếm 55% diện tích trồng cây chuyển gan trên toàn cầu. Trong số đó,
khoảng 20% là các cây chuyển gen mang 2 hoặc 3 gen, các cây ngô chuyển gen
mang 3 gen lần đầu tiên xuất hiện ở Mỹ, Brazil là các nước có diện tích cây chuyển
gen tăng mạnh nhất (9,4 triệu ha vào năm 2005). Các cây chuyển gen mang từ 2
gen trở lên đã được triển khai ở úc, Canada, Mexico, Nam phi đang là xu hướng
quan trọng và sẽ ngày càng tăng trong tương lai. Trong các loại cây chuyển gen thì
ngô là loại cây trồng chuyển gen có diện tích gieo trồng lớn thứ 2 (21,2 triệu ha
chiếm 24%) sau đậu tương (54,4 triệu ha chiếm 60% diện tích trồng cây chuyển
gen trên toàn cầu.
2.2.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam
Công nghệ sinh học đã làm nên nhiều điều kỳ diệu, góp phần nâng cao hiệu
quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu cảu đời sống con người. Chỉ tính riêng trong lĩnh
vực nông nghiệp nhiều giống cây trồng vật nuôi có giá trị đã chọn tạo bằng con
đường công nghệ sinh học. Nhiều gen quý như các gen quy định năng suất, chất
lượng, chống chịu đã được phân lập và chuyển vào cây trồng, vật nuôi tạo giống lý

tưởng. Tuy nhiên trong lĩnh vực chuyển gen tạo các sinh vật biến đổi di truyền, Việt
Nam vẫn còn xuất phát chậm hơn so với thế giới hành chục năm. Nghiên cứu
chuyển gen vào cây trồng đang được tiếp cận đầu tư và triển khai, nghiên cứu, ứng
dụng chủ yếu tại các phòng thí nghiệm của viện công nghệ sinh học, viện di truyền
nông nghiệp, viện sinh học nhiệt đới và viện nghiên cứu lua đồng bằng sông cửu
long.
Các nghiên cứu tiến hành tại Viện công nghệ sinh học đã thu được nhiều kết quả
khả quan, trong đó gen Xa 21 kháng bệnh bạc lá lúa và gen Cry mã hóa tinh thể độc
5
tố của vi khuẩn Bt được chuyển vào lúa. Viện cũng đã tiến hành các nghiên cứu
phân lập gen chịu hạn tăng cường tính chịu hạn và chịu mặn ở cây lúa, gen cry, gen
RIP, gen mã hóa α-amylase ở đậu cô ve, gen kháng bọ hà ở khoai lang, gen mã hóa
protein vỏ cảu virus gây bệnh đốm vòng ở cây đu đủ. Viện đã triển khai các nghiên
cứu hoàn thiện phương pháp chuyển gen vào một số đối tượng cây trồng quan
trọng.
2.3 Một số phương pháp chuyển gen ở thực vật
Có hai hình thức chuyển gen chủ yếu là chuyển gen trực tiếp và chuyển gen gián
tiếp.
2.3.1 Các phương pháp chuyển gen gián tiếp
 Chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium tumefaciens
* Nguyên lý chung
Sử dụng vi sinh vật đất Agrobacterium (là vi khuẩn Gram âm) để chuyển gen
ở thực vật là phương pháp hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay nhờ vào khả năng
gắn gen ngoại lai vào hệ gen thực vật một cách chính xác và ổn định.
Sử dụng Agrobacterium để chuyển gen đã thu được nhiều kết quả, đặc biệt
là chuyển gen vào lúa mì và các cây lương thực quan trọng. Nhiều giống lúa chuyển
gen có giá trị đặc biệt như giống lúa Golden rice có chứa hàm lượng vitamin A cao
gấp nhiều lần so với lúa thông thường. Nhờ giống lúa này đã giải quyết được vấn đề
hết sức khó khăn về sự thiếu vitamin A ở các nước đang phát triển, đặc biệt là ở
Châu Phi.

* Ưu điểm
- Gen ít bị đào thải
- Số lượng bản sao ít hơn. Do đó tránh được hiện tượng ức chế lẫn nhau và
câm lặng lẫn nhau.
- Tồn tại bền vững trong cơ thể thực vật do sự phụ thuộc chặt chẽ vào hệ
thống protein Vir, còn ở những phương pháp khác gen mục tiêu được tái tổ hợp
chuyên biệt nhờ hai trình tự IS hai đầu nhưng dễ dàng bị tách ra ngay sau đó.
* Nhược điểm
- Có phổ tấn công giới hạn
6
- Gây khối u cho cả cây khỏa tự và cây hai lá mầm nhưng lại không gây khối
u cho cây một lá mầm (do cây một lá mầm là cây thuộc nhóm tiến hoá nhất, nó tích
lũy nhiều cơ chế kháng bệnh hơn cây hai lá mầm như khi bị thương các tế bào có xu
hướng hóa gỗ chứ không phân chia mạnh để tái tạo hoặc tiếp hợp chất phenol như
cây hai lá mầm )
 Chuyển gen gián tiếp nhờ virus
Ngoài việc sử dụng vi khuẩn, người ta còn sử dụng virus làm vector chuyển
gen vào cây trồng. Chuyển gen nhờ virus có thể thuận lợi do virus dễ xâm nhập và
lây lan trong cơ thể thực vật và động vật đồng thời virus có thể mang đoạn ADN lớn
hơn nhiều so với khả năng của plasmid. Tuy nhiên, virus làm vector chuyển gen cần
phải có các tiêu chuẩn sau:
- Hệ gen của virus phải là ADN
- Virus có khả năng di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác qua các lỗ ở
vách tế bào
- Có khả năng mang được đoạn ADN (gen) mới, sau đó chuyển gen này vào tế
bào thực vật
- Có phổ ký chủ rộng (trên nhiều loài cây)
- Không gây tác hại đáng kể cho thực vật
Đối chiếu các tiêu chuẩn trên, hiện nay có hai loại virus được sử dụng làm
vector chuyển gen là caulimovirus và geminivirus. Tuy nhiên, việc sử dụng virus để

chuyển gen ở thực vật còn ít được sử dụng vì ADN virus khó ghép nối với hệ gen của
thực vật.
2.3.2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp
- Chuyển gen bằng súng bắn gen (gene gun)
* Ưu điểm
- Thao tác dễ dàng, bắn một lần được nhiều tế bào
- Nguyên liệu để bắn đa dạng (hạt phấn, tế bào nuôi cấy, tế bào mô hóa và
mô phân sinh)
* Nhược điểm
7
Tần số biến nạp ổn định thấp vì thế theo Potrykus thì ưu việt của phương
pháp này là nghiên cứu các gen tạm thời. Tuy nhiên, những năm gần đây phương
pháp này đã thành công trên lúa, mía, đu đủ, bông đã khẳng định tính ưu việt của
phương pháp này.
- Chuyển gen bằng xung điện (electroporation)
* Nguyên lý
Trong công nghệ di truyền thực vật, người ta sử dụng phương pháp xung điện
để chuyển gen vào protoplast thực vật. Ở điện thế cao, trong thời gian ngắn có thể
tạo ra các lỗ trên màng tế bào trần (protoplast) làm cho ADN bên ngoài môi trường
có thể xâm nhập vào bên trong tế bào. Người ta chuẩn bị protoplast với các plasmid
tái tổ hợp đã mang gen mong muốn cần chuyển vào thực vật.
- Chuyển gen bằng vi tiêm (microinjection)
Phương pháp này sử dụng vi kim tiêm và kính hiển vi để đưa ADN những tế
bào nhất định, nhằm tạo ra các dòng biến nạp từ protoplast và cây biến nạp khảm
từ phôi phát triển từ hạt phấn.
* Ưu điểm
- Có thể tối ưu lượng ADN đưa vào tế bào
- Quyết định được đưa ADN vào loại tế bào nào
- Có thể đưa một cách chính xác thậm chí vào tận nhân và có thể quan sát
được

- Các tế bào có cấu trúc nhỏ như hạt phấn và tế bào tiền phôi mặc dù hạn chế
về số lượng cũng có thể tiêm chính xác
- Có thể nuôi riêng lẻ các tế bào vi tiêm và biến nạp được vào mọi giống cây
* Nhược điểm
- Mỗi lần tiêm chỉ được một phát tiêm và chỉ với một tế bào
- Thao tác trong khi làm đòi hỏi độ chính xác cao
- Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm
Kỹ thuật siêu âm dùng để chuyển gen vào tế bào trần protoplast. Sau khi tạo
protoplast, tiến hành trộn protoplast với plasmid tái tổ hợp mang gen mong muốn
để tạo hỗn hợp dạng huyền phù.
8
Sau khi siêu âm, đem protoplast nuôi trong các môi trường thích hợp, chọn
lọc để tách các protoplast đã được chuyển gen. Nuôi cấy invitro để tái sinh cây.
Chọn lọc cây và đưa ra trồng ở môi trường ngoài.
- Chuyển gen bằng phương pháp hóa học
Chuyển gen bằng phương pháp hóa học là phương pháp chuyển gen vào tế
bào protoplast nhờ các chất hóa học như polyethylen glycol (PEG). Khi có mặt PEG,
màng của protoplast bị thay đổi và protoplast có thể thu nhận ADN ngoại lai vào
bên trong tế bào.
Phương pháp chuyển gen bằng hóa chất có thể áp dụng với nhiều loài thực
vật nhưng khả năng chuyển gen với tần số chuyển gen rất thấp. Tuy nhiên, với khả
năng tạo ra số lượng lớn protoplast, do vậy khắc phục được hạn chế của phương
pháp này.
- Chuyển gen trực tiếp qua ống phấn (pollen tube)
Phương pháp chuyển gen qua ống phấn là phương pháp chuyển gen không
qua nuôi cấy mô invitro.
Nguyên tắc của phương pháp này là ADN ngoại lai chuyển vào cây theo đầu
ống phấn, chui vào bầu nhụy cái. Thời gian chuyển gen vào lúc hạt phấn mọc qua
vòi nhụy và lúc bắt đầu đưa tinh tử vào thụ tinh, tốt nhất là sự chuyển gen xảy ra
đúng khi quá trình thụ tinh ở noãn và cho tế bào hợp tử chưa phân chia. Như vậy,

sự chuyển gen chỉ xảy ra ở một tế bào sinh dục cái duy nhất và khi tái sinh cây sẽ
không hình thành thể khảm.
- Sau thời gian hoa nở 1- 2 giờ, cắt 2/3 hoặc 3/4 phần trên của hoa lúa
- Sau khi cắt hoa, dùng ống mao quản nhỏ có đường kính 0,2mm đưa dung
dịch ADN tái tổ hợp mang gen mong muốn vào đầu ống nhụy đã bị cắt (nồng độ
ADN tái tổ hợp khoảng 50 µg/ml)
- Bao bông lúa lại, chờ lúa chín thu hái
- Phân tích và xác định kết quả chuyển gen ở thế hệ sau
9
2.4 Lợi ích và nguy cơ của cây trồng chuyển gen
2.4.1 Lợi ích
Hiện nay, những sản phẩm lương thực- thực phẩm do công nghệ sinh học tạo
ra đã có mặt trên thị trường. Những cây trồng được biến đổi gen vẫn giống những
cây trồng truyền thống nhưng chúng có thêm một số đặc điểm được cải thiện.
Chúng không những có lợi cho nông dân mà còn cho cả người tiêu dùng. Người
nông dân gặt hái được những vụ mùa bội thu, trong khi người tiêu dùng quanh
năm lại có nhiều loại sản phẩm để lựa chọn. Ngoài ra, những giống mới được tạo ra
bằng công nghệ sinh học còn có tiềm năng bảo vệ môi trường. Trên thị trường hiện
nay, đã có một số loại cây trồng công nghệ sinh học được cải thiện tình trạng và
chất lượng như:
- Có khả năng chống chịu bệnh
- Cho phép giảm sử dụng thuốc trừ sâu
- Tăng thành phần dinh dưỡng
- Tăng thời gian bảo quản
Nhìn chung, việc sử dụng các giống cây trồng chuyển gen có thể đem lại lợi
nhuận đáng kể cho các nước đang phát triển. “Thế hệ đầu tiên” của những giống
cây này đã chứng minh được khả năng tăng năng suất cây trồng, giảm giá thành
sản phẩm, tăng lợi nhuận nông nghiệp và góp phần bảo vệ môi trường. Hiện nay,
các nghiên cứu đang hướng đến các cây trồng biến đổi gen “thế hệ thứ hai”, tập
trung vào việc tăng chất lượng dinh dưỡng và khả năng chế biến. Các giống cây

trồng này sẽ khẳng định được giá trị của chúng ở những quốc gia có hàng triệu
người dân bị thiếu hụt thực phẩm.
Thực vật với khả năng tự bảo vệ chống lại côn trùng và cỏ dại có thể giúp
giảm liều lượng và nồng độ của các thuốc trừ sâu sử dụng. Ví dụ: ở Trung Quốc
bông Bt đã giảm thuốc diệt côn trùng 40 kg/ha.
Giảm sử dụng thuốc trừ sâu cải thiện đáng kể chất lượng nước ở những vùng
sử dụng thuốc. Ví dụ: nước chảy qua các cánh đồng bông Bt ở Mỹ hoàn toàn không
còn nhiễm thuốc trừ sâu trong suốt 4 năm nghiên cứu của Bộ nông nghiệp Mỹ.
10
Thực vật kháng thuốc diệt cỏ làm cho việc sử dụng biện pháp không cày đất,
một yếu tố quan trọng trong việc bảo tồn đất đai trở nên phổ biến.
Ví dụ: người trồng cải dầu chuyển gen ở Canada đã ít phải cày cấy hơn so với
khi trồng cây cải dầu truyền thống.
Cây chuyển gen có thể tăng đáng kể sản lượng thu hoạch, do vậy với diện tích
đất canh tác ít hơn vẫn có thể thu được nhiều lương thực hơn. Ví dụ: ở Mỹ, năm
1999, đã có 66 triệu ruộng ngô tránh được sâu đục thân.
2.4.2 Nguy cơ tiềm ẩn
* Cây chuyển gen được đánh giá như thế nào đối với an toàn môi trường
Các cây chuyển gen được đánh giá cẩn thận về ảnh hưởng tới môi trường
trước khi đưa ra thị trường. Chúng được các nhà chức trách đánh giá tuân theo các
quy tắc do các chuyên gia môi trường trên khắp thế giới đưa ra (Hội đồng nghiên
cứu quốc gia Mỹ năm 1989; Tổ chức hợp tác phát triển kinh tế năm 1992; chính phủ
Canada năm 1994). Những người đánh giá ảnh hưởng của cây chuyển gen gồn
những người tạo ra chúng, các cơ quan kiểm soát và các nhà khoa học.
Hầu hết các quốc gia sử dụng các quy trình đánh giá tương tự để xét xem sự
tương tác giữa cây chuyển gen và môi trường. Bao gồm những thông tin về vau trò
của gen được đưa vào, ảnh hưởng của nó đối với vây nhận gen, đồng thời cả những
cây hỏi cụ thể về ảnh hưởng không mong muốn như: ảnh hưởng lên các sinh vật
không phải là sinh vật cần diệt trong môi trường đó.
Cây chuyển gen có tồn tại trong môi trường lâu hơn bình thường hoặc xâm

chiếm những nơi cư ngụ mới không? Khả năng gen phát tán ngoài ý muốn từ cây
chuyển gen sang loài khác và những hậu quả có thể.
* Cây chuyển gen, những rủi ro có thể
Khả năng xẩy ra lai chéo xa của gen được chuyển vào với các cây cỏ họ hàng,
cũng như khả năng tạo ra những loại cỏ mới.
Lai chéo xa là lai không mong muốn giữa cây trồng với một cây có quan hệ
họ hàng. Lo ngại chính về ảnh hưởng của cây chuyển gen đối với môi trường là khả
năng tạo ra loài cỏ mới thông qua lai chéo xa với các cây họ hàng hoang dại hoặc
đơn giản hơn là tồn tại lâu trong tự nhiên.
11
Khả năng trên có thể xảy ra, được đánh giá trước quá trình chuyển gen và
được kiểm soát sau khi cây được đưa ra trồng. Một nghiên cứu bắt đầu từ năm
1990 kéo dài 10 năm chứng minh rằng thực vật chuyển gen (như cải dầu, khoai tây,
ngô, củ cải đường) không làm tăng nguy cơ xâm chiếm hay tồn tại lâu dài trong
môi trường tự nhiên so với các cây không chuyển gen tương ứng. Các tính trạng
như chống chịu thuốc diệt cỏ, kháng côn trùng đồng thời được điều tra so với
những cây không chuyển gen tương ứng (Crawley và cộng sự, 2001). Tuy nhiên, các
nhà nghiên cứu phát biểu rằng những kết quả này không có nghĩa là sự thay đổi di
truyền không thể làm gia tăng tính hoang dại hay khả năng phát tán của cây trồng
mà chúng chỉ ra rằng những cây trồng năng suất khó có thể tồn tại lâu dài mà
không được canh tác. Do đó, việc đánh giá cây chuyển gen theo từng trường hợp
như đã quy định là rất quan trọng.
* Ảnh hưởng trực tiếp lên các sinh vật không phải là sinh vật cần diệt
Tháng 5 năm 1999, xuất hiện báo cáo rằng hạt phấn từ cây ngô Bt có ảnh
hưởng bất lợi đối với ấu trùng bướm Monarch. Báo cáo này gây ra những lo lắng về
nguy cơ tiềm tàng đối với bướm Monarch và có thể đối với những sinh vật không
phải là sinh vật cần diệt khác. Một số nhà khoa học lại cho là cần phải thận trọng
trong việc giải thích những kết quả nghiên cứu vì nghiên cứu phản ánh một tình
huống khác với thực trạng môi trường.
Tác giả chỉ ra rằng nghiên cứu của chúng tôi được tiến hành trong phòng thí

nghiệm và là khởi đầu của những vấn đề quan trọng nhưng chỉ dựa vào nó không
đủ cơ sở để rút ra kết luận về nguy cơ đối với quần thể bướm Monarch trên cánh
đồng.
Một báo cáo của Ủy ban bảo vệ môi trường Mỹ chỉ ra các số liệu đã chứng
minh rằng protein trong cây trồng không có ảnh hưởng bất lợi đối với sinh vật
không phải là sinh vật cần diệt. Thêm vào đó, một nghiên cứu của trường Đại học
Linnois chỉ ra rằng bướm Monarch không bị gây hại bởi hạt phấn Bt trong điều kiện
đồng ruộng thực sự.
* Phát triển tính kháng của côn trùng
12
Một lo ngại khác về thực vật Bt là sự phát triển tính kháng của côn trùng đối
với Bt. Chính phủ, Bộ ngành và các nhà khoa học đã đưa ra các kế hoạch quản lý
tính kháng của côn trùng để giải quyết vấn đề này.
Những kế hoạch này bao gồm một quy định rằng mọi cánh đồng trồng cây
chuyển gen kháng côn trùng phải có cả cây không chuyển gen để côn trùng phát
triển mà không bị chọn lọc đối với những giống kháng sâu.
Những biện pháp quản lý tính kháng khác cũng đang được các nhà khoa học
trên khắp thế giới xây dựng.
2.5 Thành tựu, triển vọng chủ yếu trong tạo giống cây trồng chuyển gen
Công nghệ chuyển gen vào cây trồng hiện nay không còn là vấn đề phải tranh
cãi mà nó trở thành kỹ thuật thông dụng để tạo ra giống cây trồng mới, phục vụ
trực tiếp cho trồng trọt. Những mốc quan trọng trong sự phát triển kỹ thuật chuyển
gen ở thực vật là:
Năm 1980: Lần đầu tiên thực hiện chuyển ADN ngoại lai vào cây nhờ
Agrobacterium.
Năm 1983: Tạo marker chọn lọc như chỉ thị màu sắc, chỉ thị kháng với kháng
sinh. Thiết kế lại plasmid Ti (loại bỏ gen gây khối u, cài gen mong muốn vào plasmid
Ti).
Năm 1984: Thực hiện chuyển gen trực tiếp và gián tiếp vào tế bào protoplast.
Năm 1985: Tạo các giống cây trồng kháng virus, đưa cây chuyển gen ra đồng

ruộng.
Năm 1987: Chuyển gen kháng sâu bằng súng bắn gen.
Năm 1988: Tạo khoai tây chống nấm, cà chua chín chậm.
Năm 1990: Chuyển gen bất dục đực cho ngô vào phôi nuôi cấy vô tính.
Năm 1992: Chuyển gen cho lúa mì.
Năm 1994: Thương mại hóa cà chua chuyển gen. Đây là sản phẩm chuyển gen
đầu tiên được thương mại hóa.
Năm 1998: Toàn thế giới có 48 giống cây trồng chuyển gen được thương mại
hóa.
13
Năm 1999: Chuyển gen tạo giống lúa có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng
vitamin A cao.
Từ năm 2000 đến nay, cây trồng chuyển gen không ngừng phát triển. Năm
2000, toàn thế giới có 44,2 triệu ha trồng cây chuyển gen thì đến năm 2003 tăng lên
67,6 triệu ha. Có 6 nước trồng cây chuyển gen phổ biến là: Mỹ 42,8 triệu ha;
Acgentina 13,9 triệu ha; Canada 4,4 triệu ha; Braxin 3 triệu ha; Trung Quốc 2,8
triệu ha; Nam Phi 0,4 triệu ha.
Các cây chuyển gen chính là đậu tương (chiếm 61%), ngô (23%), bông (11%),
đu đủ (21%). Các gen chính được chuyển là gen kháng thuốc trừ cỏ, gen kháng sâu.
2.6 Các hướng chính trong tạo cây trồng chuyển gen
2.6.1 Chuyển gen kháng sâu
Trong 30 năm gần đây, trong sản xuất nông nghiệp, người ta sử dụng thuốc
trừ sâu vi sinh Bt do vi khuẩn Bacillus thuringiensis tạo ra. Vi khuẩn này sản xuất ra
các protein kết tinh rất độc đối với ấu trùng của côn trùng nhưng không gây độc đối
với động vật có xương sống.
Tinh thể protein độc tố của vi khuẩn này khi vào một côn trùng sẽ bị các
enzym protease phân giải thành các đoạn peptit, trong đó có đoạn khối lượng
khoảng 68.000 dalton chứa khoảng 1200 axit amin làm hỏng ruột côn trùng. Các
gen mã hóa độc tố này nằm trên plasmid của vi khuẩn, được gọi chung là Cry
(crystal).

2.6.2 Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ
Thuốc diệt cỏ glyphosat là thuốc có tác dụng diệt cỏ tốt, dễ tự phân hủy và ít
gây ô nhiễm môi trường. Cơ chế diệt cỏ là thuốc kìm hãm sự hoạt động của một
enzym có tên là enol pyruvat sikimat phosphat synthetase (EPSPS). Enzym EPSPS có
chức năng chuyển hóa sản phẩm quang hợp thành axit mang mạch vòng có tên là
axit sikimic. Axit sikimic không được hình thành sẽ làm rối loạn toàn bộ quá trình
trao đổi chất của cỏ và làm cỏ chết.
14
Cây trồng được tạo ra có hàm lượng và hoạt tính của enzym EPSPS cao gấp 4
lần so với cây trồng bình thường và cây hoàn toàn chống chịu được với thuốc diệt
cỏ glyphosat.
2.6.3 Chuyển gen tạo cây kháng virus gây bệnh
Có nhiều cách tạo cây kháng virus, chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus,
chuyển gen tạo enzym phân giải virus (ví dụ enzym ribozyme), hoặc chuyển gen có
trình tự đối bản (antisens) với ARN của virus. Các đối bản này sẽ khóa lại sự sao
chép và sự phiên mã của ARN virus. Kỹ thuật chuyển gen mã hóa vỏ protein của
virus thường được sử dụng phổ biến. Virus có cấu tạo 2 phần: phần lõi là axit
nucleic (ADN hoặc ARN) và phần vỏ là protein. Khi có mặt gen mã hóa protein vỏ
của virus ở trong tế bào của cây thì sẽ gây hiệu ứng kìm hãm sự tổng hợp protein vỏ
của gen tạo vỏ ở virus. Do vậy virus không nhân lên được.
Nhiều loại cây trồng được chuyển gen tạo vỏ của nhiều loại virus nên đã kháng
được các virus gây bệnh như: đu đủ kháng với virus gây bệnh đốm vòng; cây thuốc
lá kháng với virus khảm dưa chuột; cây thuốc lá kháng với virus khảm alfa; khoai
tây kháng với virus X, virus Y; khoai tây kháng với virus xoăn lá; cây cam, quýt
kháng bệnh virus gây tàn lụi tristeza …
2.6.4 Chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật
Các nhà khoa học đã tìm cách giải trình tự các gen mã hóa cho protein động
vật, thiết kế lại, sau đó chuyển các gen này vào thực vật, biến thực vật thành cơ thể
sản xuất protein động vật.
Một hướng quan trọng khác là sản xuất “thực phẩm chức năng”. Điều đó có

nghĩa là cần chuyển nhiêu gen tổng hợp ra các protein có tác dụng như là các
kháng nguyên vào các đối tượng cây trồng như rau, đậu, cây ăn quả. Do vậy các cây
này tạo ra các vacxin. Nhờ đó có thể ăn rau, đậu, hoa, quả của cây trồng được
chuyển gen tạo vacxin này để thay thế cho việc tiêm vacxin phòng bệnh.
15
2.6.5 Chuyển gen thay đổi hàm lượng và chất lượng các chất dinh dưỡng của
cây
Đã nghiên cứu chuyển gen mã hóa cho protein chứa nhiều methionin vào đậu
tương và ngô, kết quả là làm tăng loại protein giàu methionin lên hơn 8% trong
tổng số protein có trong hạt.
Người ta cũng đã chuyển thành công gen mã hóa cho việc tổng hợp chất
thaumatin (chất có độ ngọt gấp hàng nghìn lần so với đường mía) vào cây khoai
tây. Kết quả toàn bộ thân, lá, rễ và củ khoai tây đều ngọt.
Người ta cũng đã chuyển nhóm gen mã hóa cho các enzym chuyển hóa
pyrophosphat thành β- caroten. Gạo có hàm lượng β- caroten giải quyết vấn đề
thiếu vitamin A cho con người.
2.6.6 Chuyển gen tạo giống hoa có nhiều màu sắc
Màu sắc hoa, đặc biệt là hoa có những màu xanh, nhung đen rất có giá trị.
Trong mô của cánh hoa, nhất là các tế bào biểu bì thường chứa các sắc tố tạo màu
sắc hoa. Có 3 nhóm anthocyanin cơ bản được phát hiện là dẫn xuất của các chất
pelargonidin, cyanidin và delphinidin.
Các sắc tố là dẫn xuất của pelargonidin thường có màu da cam, hồng và đỏ;
của cyanidin có màu đỏ hoặc màu hoa cà; của delphinidin có màu tía, màu xanh và
màu xanh đen.
Sự phối hợp của 3 nhóm anthocyanin này tạo ra phổ màu sắc hoa rất rộng.
Trên cơ sở biết các gen mã hóa cho các enzym tham gia vào biến đổi sắc tố, người
ta đã chuyển gen mã hóa, hoặc gen ức chế hoạt động của các enzym nhằm điều
khiển hướng chuyển hóa sắc tố, từ đó tạo ra hoa có màu sắc khác nhau.
16
III. KẾT LUẬN

Công nghệ tạo cây trồng chuyển gen ngày càng phát triển và tạo ra hàng
trăm giống cây trồng chuyển gen khác nhau mang nhiều đặc tính quý
Tuy nhiên vấn đề cây trồng chuyển gen (GMOs- Genetically Modified
Organisms) còn là vấn đề tranh cãi, thậm chí còn gặp phải sự phản đối gay gắt từ
nhiều nhà khoa học. Sản phẩm chuyển gen bị nhiều người tiêu dùng lo ngại. Các sản
phẩm chuyển gen phải được dán nhãn để những người tiêu dùng lựa chọn. Nhiều
nước chưa cho phép nhập khẩu các sản phẩm chuyển gen cũng như cây trồng
chuyển gen.
17
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Quốc Dung Công nghệ chuyển gen ĐH Huế, 2006
2. Trịnh Đình Đạt Công nghệ sinh học. Tập bốn. NXB Giáo dục.
3. Aerni P., (2006), “Mobilizing Science and Technology for Development: The Case
of the Cassava Biotechnology Network (CBN)”, AgBioForum, 9(1): 1-14.
18