công nghệ biến đổi gen ở thực vật -ứng dụng của thực vật biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm

MỤC LỤC
1. Giới thiệu chung
Trước đây, để tạo một giống mới các nhà tạo giống thường sử dụng phương pháp
truyền thống để tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật tạo ra con lai mang những tính
trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây
này sang nhụy hoa của cây khác. Tuy nhiên, phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có
thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài (lai gần), lai giữa những các thể khác loài (lai
xa) thường bị bất thụ do đó không thể tạo ra con lai được. Tuy nhiên, lai gần cũng phải
mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thông thường những tính
trạng quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần nhau.
Ngày nay, công nghệ chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một loài
cây trồng những gen mong muốn có nguồn gốc từ những cơ thể sống khác nhau, không
chỉ giữa các loài có họ gần nhau mà còn ở những loài rất xa nhau. Đó là cây trồng biến
đổi gen (cây trồng chuyển gen).
TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ BIẾN ĐỔI GEN Ở THỰC VẬT
ỨNG DỤNG CỦA THỰC VẬT BIẾN ĐỔI
GEN TRONG LĨNH VỰC THỰC PHẨM
Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN BÍCH LAM
Học viên thực hiện: ĐỖ THỊ THANH LOAN 13111015
NGUYỄN THỊ VINH 13111035
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2014
MÔN: HÓA SINH THỰC PHẨM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
2. Các khái niệm
2.1 Khái niệm thực vật biến đổi gen (thực vật chuyển gen)
Thực vật biến đổi gen là là thực vật mà vật liệu di truyền của nó được biến đổi theo ý
muốn chủ quan của con người. Nó mang một tổ hợp nguyên liệu di truyền mới tạo ra nhờ
công nghệ biến đổi gen (công nghệ chuyển gen).

Thực vật biến đổi gen được đưa vào một hay nhiều gen. Những gen được đưa vào (gen
chuyển) có thể được phân lập từ những loài có quan hệ họ hàng hay từ những loài khác
biệt hoàn toàn.
2.2 Công nghệ biến đổi gen
Công nghệ biến đổi gen là công nghệ chuyển gen theo kỹ thuật DNA tái tổ hợp với
những công cụ và kỹ thuật phân tử, thông qua việc phân lập những gen có ích từ sinh vật
cho rồi chuyển trực tiếp vào sinh vật nhận, để tạo ra những sinh vật biến đổi gen. Quá
trình này hoàn toàn mang tính nhân tạo và không thấy trong tự nhiên.
3. Kỹ thuật chuyển gen
3.1 Nguyên tắc sinh học của kỹ thuật chuyển gen
Khi đặt ra mục đích và thực hiện thí nghiệm chuyển gen cần chú ý một số vấn đề sinh
học ảnh hưởng đến quá trình chuyển gen như sau:
- Không phải toàn bộ tế bào đều thể hiện tính toàn năng (totipotency).
- Các cây khác nhau có phản ứng không giống nhau với sự xâm nhập của một gen ngoại
lai.
- Cây biến nạp chỉ có thể tái sinh từ các tế bào có khả năng tái sinh và khả năng thu nhận
gen biến nạp vào genome.
- Mô thực vật là hỗn hợp các quần thể tế bào có khả năng khác nhau. Cần xem xét một số
vấn đề như: chỉ có một số ít tế bào có khả năng biến nạp và tái sinh cây. Ở các tế bào khác
2
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
có hai trường hợp có thể xảy ra: một số tế bào nếu được tạo điều kiện phù hợp thì trở nên
có khả năng, một số khác hoàn toàn không có khả năng biến nạp và tái sinh cây.
- Thành phần của các quần thể tế bào được xác định bởi loài, kiểu gen, từng cơ quan, từng
giai đoạn phát triển của mô và cơ quan.
- Thành tế bào ngăn cản sự xâm nhập của DNA ngoại lai. Vì thế, cho đến nay chỉ có thể
chuyển gen vào tế bào có thành cellulose thông qua Agrobacterium, virus và bắn gen hoặc
phải phá bỏ thành tế bào để chuyển gen bằng phương pháp xung điện, siêu âm và vi tiêm.
- Khả năng xâm nhập ổn định của gen vào genome không tỷ lệ với sự biểu hiện tạm thời
của gen.

- Các DNA (trừ virus) khi xâm nhập vào genome của tế bào vật chủ chưa đảm bảo là đã
liên kết ổn định với genome.
- Các DNA (trừ virus) không chuyển từ tế bào này sang tế bào kia, nó chỉ ở nơi mà nó
được đưa vào. Trong khi đó, DNA của virus khi xâm nhập vào genom cây chủ lại không
liên kết với genome mà chuyển từ tế bào này sang tế bào khác ngoại trừ mô phân sinh.
3.2 Các bước trong kỹ thuật chuyển gen
Quá trình chuyển gen ở thực vật được thực hiện qua các bước sau :
- Xác định gen liên quan đến tính trạng cần quan tâm.
- Phân lập gen (PCR hoặc sàng lọc từ thư viện cDNA hoặc từ thư viện genomic DNA).
- Gắn gen vào vector biểu hiện (expression vector) để biến nạp.
- Biến nạp vào E. coli.
- Tách chiết DNA plasmid.
- Biến nạp vào mô hoặc tế bào thực vật bằng một trong các phương pháp khác nhau đã kể
trên.
- Chọn lọc các thể biến nạp trên môi trường chọn lọc.
- Tái sinh cây biến nạp.
3
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
- Phân tích để xác nhận cá thể chuyển gen (PCR hoặc Southern blot) và đánh giá mức độ
biểu hiện của chúng (Northern blot, Western blot, ELISA hoặc các thử nghiệm in vivo
khác ).
Nguyên liệu để thực hiện sự biến nạp là các tế bào thực vật riêng lẽ, các mô hoặc cây
hoàn chỉnh.
4. Các phương pháp chuyển gen ở thực vật
4.1 Các phương pháp chuyển gen gián tiếp
4.1.1 chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium tunefaciens
Nguyên lý:
Agrobacterium tumefaciens và A. rhizogenes là hai loài vi khuẩn sống trong đất gây ra
bệnh khối u hình chóp (crown gall) và bệnh lông rễ (hairy root) ở các vị trí tổn thương
của thực vật hai lá mầm. Trong đó A.tumefaciences được sử dụng phổ biến cho chuyển

gen vào thực vật.
Agrobacterium có khả năng xâm nhiễm tế bào thực vật bằng cách chuyển một đoạn DNA
của nó vào tế bào thực vật. Khi DNA vi khuẩn được hợp nhất với nhiễm sắc thể thực vật,
nó sẽ tấn công vào hệ thống tổ chức của tế bào một cách có hiệu quả và sử dụng nó để
đảm bảo cho sự sinh sôi của quần thể vi khuẩn.
Sự lây nhiễm xảy ra khi tế bào thực vật bị tổn thương. Vi khuẩn không xâm nhập vào tế
bào thực vật mà chuyển vào một plasmid đặc hiệu gây ra hình thành khối u và được gọi là
Ti plasmid. Đây là plasmid lớn, có kích thước từ 140-235 kb và đã được xác định trình tự.
Trong quá trình lây nhiễm của vi khuẩn, một phần nhỏ của Ti-plasmid (15-30kb) gọi là T-
DNA được chuyển vào và gắn với DNA của nhân tế bào thực vật (chủ yếu là thực vật hai
lá mầm). Theo ccachs này T-DNA được duy trì ổn định trong bộ gen mà nó chuyển vào.
Trên Ti plasmid, T-ADN được giới hạn bằng bờ phải và bờ trái, nó mang các gen chịu
trách nhiệm hình thành khối u và tổng hợp các aminoaxit hiếm như octopin, nopalin và
được gọi chung là opin. Ngoài T-ADN, Ti palsmid còn có các vùng mã hóa cho việc tái
sinh plasmid, khả năng lây nhiễm (các vir gen), chuyển nạp và chuyển hóa opin.
4
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Kích thước của các Ti plasmid là quá lớn khi sử dụng làm vector, vì vậy các gen hình
thành khối u đã bị cắt bỏ, chỉ còn lại vùng vir và T-ADN nhỏ có điểm ghép gen. Các tế
bào thực vật nhận những vector này sẽ không phát triển thành khối u và do đó dễ dàng
hơn để tái sinh thành cây con bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào.
Hình 1 Tạo thực vật chuyển gen bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ
Agrobacterium
Các plasmid của Agrobacterium được sử dụng trong công nghệ gen thực vật gồm có hai
loại: vector liên hợp và vector nhị thể.
• Vector liên hợp: dựa trên sự tái tổ hợp của hai plasmid. Một vector liên hợp gồm
có: vị trí để ghép các gen quan tâm, thường vị trí này có nguồn gốc từ plasmid vi
khuẩn E.coli. Gen chỉ thị kháng kháng sinh giúp cho chọn lọc trong vi khuẩn
E.coli, Agrobacterium và gen chọn lọc hoạt động được ở tế bào thực vật. Như vậy
vector liên hợp được hình thành từ: một plasmid mang trình tự ADN mong muốn

và plasmid kia có chứa vùng vir gen và vùng bờ lặp lại của T-ADN. Sau tái tổ hợp,
một vector liên hợp được tạo ra và dùng cho chuyển gen vào thực vật.
• Vector nhị thể: là hệ thống dùng hai plasmid riêng biệt: một cung cấp T-ADN đã
mất độc tính gây khối u, plasmid kia là Ti plasmid có khả năng thâm nhập vào tế
bào thực vật (mang các gen vir). Plasmid thứ nhất mang gen chọn lọc ở thực vật và
gen sẽ được ghép vào bộ gen thực vật. Khi plasmid này được đưa vào chủng
5
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Agrobacterium có chứa Ti plasmid, những sản phẩm mang gen vir có thể đưa T-
ADN vào tế bào thực vật, mặc dù T-ADN nằm trên phân tử ADN khác.
 Ưu điểm:
có thể áp dụng với hầu hết các loại mô, tế bào, nhanh, đơn giản về mặt kỹ thuật.
Có thể xử lý 1 lượng lớn mẫu trong thời gian ngắn
Biểu hiện tạm thời của gen biến nạp có thể quan sát trong vòng vài ngày sau biến nạp
 Nhược điểm: Phương pháp này hiệu quả ở cây hai lá mầm nhưng không hiệu quả
ở cây một lá mầm.
4.1.2 Chuyển gen gián tiếp nhờ virus
Bên cạnh vi khuẩn Agrobacterium còn có các hệ thống dùng virus làm vector chuyển
gen vào thực vật.
Về nguyên tắc, bất kỳ loại virus nào cũng có thể được sử dụng làm vector để chuyển
vật liệu di truyền vào trong tế bào. Nhiều nhóm trong số đó, các papovavirus, adenovirus,
retrovirus được sử dụng vào những mục đích chuyên biệt. Ðể sử dụng làm vector, các
phần khác nhau của genome virus được thay thế bằng gen cấu trúc quan tâm. Virus có
thể được sử dụng để lây nhiễm vào tế bào giai đoạn sớm của phôi trước khi được chuyển
ghép vào cây mẹ. Gen chuyển với vector retrovirus xâm nhập một cách hiệu quả vào hệ
gen của vật chủ nhưng virus sử dụng phải là virus an toàn, không gây bệnh.
 Ưu điểm:
Chúng dễ xâm nhập và lây lan nhanh trong cơ thể thực vật.
Có thể mang đoạn DNA lớn hơn so với khả năng của các plasmid.
 Nhược điểm:

Các acid nucleic của virus không ghép nối với bộ gen của thực vật, bởi vậy AND tái tổ
hợp không di truyền được cho các thế hệ sau thông qua hạt. Do đó nhân giống các gen
phải qua con đường vô tính.
Sự lây nhiễm virus thường làm yếu tế bào thực vật ở các mức độ khác nhau.
6
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
4.2 Các phương pháp chuyển gen trực tiếp
4.2.1 Chuyển gen bằng súng bắn gen
Nguyên lý của phương pháp:
Dùng các viên đạn có kích thước nhỏ mang ADN để bắn vào tế bào thực vật.
Ngâm những viên đạn nhỏ (vi đạn) bằng hạt vàng hoặc tungsten có kích thước cực
nhỏ, đường kính khoảng 0.5 – 1.5 µm với dung dịch có chứa đạn DNA ngoại lai cần
chuyển vào tế bào thực vật. Các vi đạn này được làm khô trên một đĩa kim loại mỏng có
kích thước 0.5 – 0.9 cm. Đĩa kim loại này gắn vào đầu một viên đạn lớn
( macroprojectile) bằng nhựa, hoặc vật liệu nhẹ. Viên đạn có kích thước vừa khít đầu
nòng súng bắn gen.
Khi bắn, áp suất hơi sẽ đẩy viên đạn đi với tốc độ cao. Tới đầu nóng súng, viên đạn
lớn sẽ bị cản lại bởi một lưới thép mịn, còn các viên đạn nhỏ (vi đạn) vẫn tiếp tục di
chuyển với tốc độ lớn tới 1300 m/ giây đến đối tượng bắn rồi xuyên vào tế bào. Sau khi
bắn, tách các mô, tế bào nuôi cấy invitro để tái sinh cây, từ đó tạo thành cây chuyển gen.
Chỉ có một tỉ lệ nào đó của tế bào mang gen chuyển do vậy cần phải chọn lọc. Nười ta
thường dùng khí nén là helium áp lực cao để bắn gen.




Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của súng bắn gen
7
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
 Ưu điểm:

- Thao tác dễ dàng
- Có thể chuyển gen vào nhiều loại tế bào.
- Mô, các tế bào được biến nạp có tỉ lệ sống sót cao.
- Cho phép đưa các gen vào tế bào ở vị trí mong muốn.
 Nhược điểm:
- Nhiều bản sao của gen biến nạp có thể được chuyển vào tế bào cùng lúc, khó khăn
trong phân tích biểu hiện của gen.
- Hiệu quả chuyển gen thấp
- Thiết bị đắt tiền.
8
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Hình 3: Chuyển gen thực vật nhờ vi khuẩn Agrobaccterium
4.2.2 Chuyển gen bằng kỹ thuật xung điện
Nguyên lý của kỹ thuật xung điện:
9
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
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.
Hình 4: Sơ đồ plasmid chứa DNA ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời trên màng bào chất
Người ta chuẩn bị protoplast với các plasmid tái tổ hợp đã mang gen mong muốn cần
chuyển vào thực vật.
Dùng thiết bị xung điện tạo điện thế cao (200 – 400 V/cm) trong khoảng thời gian 4 – 5
phần nghìn giây. Kết quả làm màng tế bào trần xuất hiện các lỗ thủng tạm thời giúp cho
plasmid có thể xâm nhập và gắn vào hệ gen thực vật. Quá trình này được thực hiện trong
cuvet chuyên dụng. Sau quá trình xung điện, đem protoplast nuôi cấy trong môi trường
thích hợp, môi trường chọn lọc để tách các protoplast đã được biến nạp. Tiếp theo là nuôi
cấy invitro, tái sinh cây và chọn lọc cây chuyển gen.
 Ưu điểm: Hiệu quả chuyển gen cao, ổn định, đặc biệt là đối với các gen đơn.

 Nhược điểm:
- Tỷ lệ các tế bào được chuyển gen còn thấp.
- Sức sống của tế bào giảm đột ngột khi bị sốc điện.
- Việc tái sinh ở một số loài rất khó khăn.
- Mặc dù còn hạn chế như trên nhưng phương pháp chuyển gen bằng xung điện đã
được sử dụng trong chuyển gen ở một số loài thực vật một lá mầm bao gồm ngô,
lúa
10
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
4.2.3 Chuyển gen bằng vi tiêm
Nguyên lý cơ bản chuyển gen bằng phương pháp vi tiêm là chuyển gen trực tiếp vào tế
bào protoplast nhờ thiết bị vi thao tác và kim vi tiêm.
Hình 5: Thiết bị chuyển gen bằng vi tiêm
 Ưu điểm:
- Lượng DNA được biến nạp là tùy ý và xác định.
- DNA được đưa vào đúng vị trí mong muốn
- Có thể áp dụng đối với những tế bào có kích thước nhỏ bé.
 Nhược điểm:
Phương pháp này cần thiết có độ chính xác cao, kỹ thuật và kỹ năng của người
thực hiện phải chính xác.
4.2.4 Chuyển gen nhờ kỹ thuật siêu âm
Kỹ thuật siêu âm dùng để chuyển gen vào tế bào trần protoplast. Khi tạo protoplast, tiến
hành trộn protoplast với plasmid tái tổ hợp mang gen mong muốn để tạo hỗn hợp dạng
huyền phù.
11
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Cắm đầu siêu âm của máy phát siêu âm ngập trong hỗn hợp huyền phù sâu khoảng 3mm.
Cho máy phát siêu âm với tần số 20 KHz theo từng nhịp ngắn mỗi nhịp khoảng 100
miligiây. Số nhịp khoảng 6-9 nhịp với tổng thời gian tác động từ 600 đến 900 miligiây.
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.
 Ưu điểm:
- Chuyển được lượng protoplast nhiều.
- Không độc hại đối với tế bào.
 Nhược điểm:
- Phương tiện đắt tiền
- Kỹ thuật cao
4.2.5 Chuyển gen bằng phương pháp hóa học
Chuyển gen bằng phương pháp hóa học là phương pháp chuyển gen vào tế bào trần
(protoplast) nhờ các chất hóa học như polyethylen glycol (PEG). Khi có mặt PEG, màng
của protoplast bị biến đổi và protoplast có thể thu nhận AND ngoại lai vào bên trong tế
bào.
 Ưu điểm:
- Có thể áp dụng đối với nhiều loài thực vật
- Không đòi hỏi thiết bị đắt tiền
 Nhược điểm: Tần số chuyển gen thấp
4.2.6 Chuyển gen trưc tiếp qua ống phấn
Phương pháp chuyển gen qua ống phấn là phương pháp chuyển gen không qua nuôi cấy
invitro. Phương pháp này được Ray Wu và các cộng sự tại trường đại học Comell (Mỹ)
đề xuất năm 1988 trên đối tượng là cây lúa.
Nguyên tắc của phương pháp: DNA ngoại lai được chuyển vào cây qua đường ống
phấn, vào bầu nhụy cái. Thời gian chuyển gen là lúc hạt phấn mọc qua bầu nhụy và lúc
bắt đầu đưa tinh tử vào thụ tinh. Thời điểm tốt nhất để chuyển gen là lúc tiến hành thụ
tinh ở noãn, tế bào hợp tủ chưa phân chia. Như vậy sự chuyển gen chỉ diễn ra ở một tế
bào sinh dục cái duy nhất, khi tái sinh cây không hình thành thể khảm.
12
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Sau thời gian hoa nở 1-2 giờ, cắt ngang 2/3 hoặc ¾ phần trên của bông lúa.
Sau khi cắt hoa, dùng ống mao quản có đường kính 0.2 nm đưa dung dịch AND tái tổ hợp

mang gen mong muốn vào bầu nhụy đã bị cắt. nồng độ AND tái tổ hợp khoảng 50 ug/l.
Bao bông lúa lại, chờ lúa chín thu hái.
Phân tích và xác định kết quả chuyển gen ở thế hệ sau.
 Ưu điểm:
- Không cần qua nuôi cấy invitro
- Chuyển gen vào đúng vị trí mong muốn
 Nhược điểm:
- Mất nhiều thời gian
- Đòi hỏi kỹ thuật tốt
4.2.7 Chuyển gen trực tiếp vào protoplast
Ðể DNA dễ xâm nhập được vào tế bào thực vật, phải loại bỏ vách tế bào tạo protoplast.
Protoplast có thể được duy trì trong môi trường nuôi cấy như các tế bào sinh trưởng một
cách độc lập hoặc với một môi trường đặc hiệu, vách tế bào có thể được tạo thành và toàn
bộ các cây có thể được tái sinh từ các tế bào này.
Quá trình chuyển gen như thế này được thực hiện một cách trực tiếp bằng một cơ chế vật
lý đơn giản, không cần có vector.
Ðể nâng cao hiệu quả biến nạp, người ta đã xử lý protoplast với PGE (polyethylene
glycol) hoặc bằng xung điện.
 Ưu điểm:
Phương pháp chuyển gen này rất có hiệu quả, đặc biệt đối với những loài thực vật mà
phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium không thể thực hiện được. Ví dụ
như loài lúa phụ Japonica, ngô, lúa mì
 Nhược điểm:
13
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Việc tạo protoplast cũng như tái sinh cây từ protoplast không đơn giản, tốn nhiều công
sức, bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường.
5. Lợi ích, nguy cơ của và hiện trạng sử dụng của cây trồng biến đổi gen
5.1 Những lợi ích của cây trồng biến đổi gen
Cây trồng biến đổi gen đã có những đóng góp tích cực cho quá trình phát triển bền

vững qua các lĩnh vực sau:
 Đảm bảo an ninh lương thực và hạ giá thành lương thực trên thế giới
GMC có thể giúp ổn định tình hình an ninh lương thực và hạ giá thành lương thực trên thế
giới, bằng cách làm tăng nguồn cung lương thực, đồng thời làm giảm chi phí sản xuất, từ
đó làm giảm lượng nhiên liệu đốt cần sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp, giảm bớt
một số tác động bất lợi gắn với sự biến đổi khí hậu. Trong số 44 tỷ USD lợi nhuận tăng
thêm nhờ công nghệ sinh học, có 44% lợi nhuận từ việc tăng năng suất cây trồng, 56% lợi
nhuận từ giảm chi phí sản xuất.
Hướng nghiên cứu mới đối với cây lương thực là phát triển khả năng chịu hạn; các giống
cây lương thực mới dự đoán sẽ được trồng ở Hoa Kỳ năm 2012, ở tiểu vùng Sahara thuộc
châu Phi năm 2017.
 Bảo tồn đa dạng sinh học
GMC có lợi tiềm tàng đối với môi trường. GMC giúp bảo tồn các nguồn lợi tự nhiên, sinh
cảnh và động, thực vật bản địa. Thêm vào đó, GMC góp phần giảm xói mòn đất, cải thiện
chất lượng nước, cải thiện rừng và nơi cư trú của động vật hoang dã
Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp là giải pháp giúp bảo tồn đất trồng,
cho phép tăng sản lượng thu hoạch cây trồng trên 1,5 tỷ ha đất trồng hiện có, xoá bỏ tình
trạng phá rừng làm nông nghiệp, bảo tồn đa dạng sinh học tại các cánh rừng và khu bảo
tồn trên khắp thế giới. Theo ước tính, hàng năm các nước đang phát triển mất khoảng 13
triệu ha rừng vì các hoạt động nông nghiệp. Từ năm 1996 đến 2007, GMC đã bảo vệ 43
triệu ha đất trên thế giới, có tiềm năng rất lớn trong tương lai.
 Góp phần xoá đói giảm nghèo
14
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
50% những người nghèo nhất trên thế giới là người nông dân ở các nước đang phát triển,
nghèo tài nguyên, 20% còn lại là những người nông dân không có đất trồng, phụ thuộc
hoàn toàn vào nghề nông.Vì thế, tăng thu nhập cho người nông dân nghèo sẽ đóng góp
trực tiếp vào quá trình xoá đói giảm nghèo trên thế giới, tác động trực tiếp đến 70% người
nghèo trên toàn thế giới.
Tính đến thời điểm hiện tại, các giống bông và ngô biến đổi gen đã mang lại lợi nhuận

cho hơn 12 triệu nông dân nghèo ở các nước Ấn Độ, Trung Quốc, Nam Phi, Philippin và
số người hưởng lợi sẽ cao hơn trong thập niên thứ hai này. Trong đó việc tập trung phát
triển các giống gạo biến đổi gen có thể mang lại lợi nhuận cho khoảng 250 triệu hộ nông
dân nghèo canh tác lúa ở châu Á.
 Giảm tác hại của các hoạt động nông nghiệp đối với môi trường
Hoạt động nông nghiệp truyền thống của con người có tác động rất lớn với môi trường.
Sử dụng công nghệ sinh học, có thể giảm đáng kể các tác hại đó. Trong thập niên đầu tiên
ứng dụng công nghệ sinh học, công nghệ tiên tiến này đã giúp giảm lượng lớn thuốc trừ
sâu, giảm lượng xăng dầu cần sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp, giảm lượng khí
CO2 thải ra môi trường do cày xới đất, bảo tồn đất và độ ẩm nhờ phương pháp canh tác
không cần cày xới, giúp đất trồng hấp thu được một lượng lớn khí CO2 từ không khí.
Tổng lượng thuốc trừ sâu cắt giảm trong khoảng thời gian từ 1996 đến 2007 ước tính đạt
359 ngàn tấn thành phần kích hoạt (a.i.), tương ứng với 9% lượng thuốc trừ sâu cần sử
dụng, làm giảm 17,2% các tác hại đối với môi trường, tính theo chỉ số tác hại môi trường
(EIQ). Trong năm 2007, công nghệ sinh học đã làm giảm 77.000 tấn thuốc trừ sâu sử
dụng trong nông nghiệp (tương đương với 18% lượng thuốc trừ sâu sử dụng), chỉ số EIQ
giảm 29% (Brooks và Barfoot, 2009).
 Giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu và giảm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính
(GHG)
GMC có thể giúp giải quyết những lo ngại lớn nhất về môi trường: giảm thiểu các loại
khí gây hiệu ứng nhà kính, giảm thiểu tác động của thay đổi thời tiết. Thứ nhất, giảm
lượng khí CO2, làm giảm lượng nhiên liệu hoá thạch, giảm lượng thuốc trừ sâu và thuốc
diệt cỏ. Theo đánh giá, GMC đã làm giảm khoảng 1,1 tỷ kg khí CO2 thải ra từ các hoạt
động nông nghiệp, tương đương với cắt giảm 500 ngàn xe ôtô lưu thông trên đường. Thứ
hai, phương pháp canh tác không cần cày xới nhờ công nghệ sinh học làm giảm thêm 13,1
tỷ kg khí CO2, tương đương với giảm 5,8 triệu xe ôtô lưu hành trên đường. Như vậy,
15
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
trong năm 2007, tổng lượng khí CO2 mà công nghệ sinh học làm giảm trên toàn thế giới
đạt mức 14,2 tỷ kg, tương đương với loại bỏ 6,3 triệu xe ôtô (Brooks và Barfoot, 2009).

 Tăng hiệu quả sản xuất nhiên liệu sinh học
Công nghệ sinh học có thể giúp tối ưu hoá chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ
nhất và thứ hai, nhờ tạo ra các giống cây chịu tác động của môi trường (khô hạn, nhiễm
mặn, nhiệt độ khắc nghiệt…) hoặc các tác động của sinh vật (sâu bệnh, cỏ dại…), nâng
cao năng suất thu hoạch của cây trồng, bằng việc thay đổi cơ chế trao đổi chất của cây. Sử
dụng công nghệ sinh học, các nhà khoa học cũng có thể tạo ra những enzym đẩy nhanh
quá trình chuyển hoá của nguyên liệu sản xuất thành nhiên liệu sinh học.
 Góp phần ổn định các lợi ích kinh tế
Khảo sát gần đây nhất về tác động của GMC trên toàn cầu từ năm 1996 đến 2007
(Brooks và Barfoot, 2009) cho thấy lợi nhuận mà GMC mang lại cho riêng những người
nông dân trồng chúng trong năm 2007 đạt 10 tỷ USD (6 tỷ USD ở các nước đang phát
triển, 4 tỷ USD ở các nước công nghiệp). Tổng lợi nhuận trong giai đoạn 1996 - 2007 đạt
44 tỷ USD, từ các nước đang phát triển và nước công nghiệp.
5.2 Những tác hại tiềm tàng của cây trồng biến đổi gen
Những mối tác hại tiềm tàng của cây trồng biến đổi gen thể hiện ở những khía cạnh sau:
 Đối với sức khỏe con người
Bên cạnh những lợi ích cơ bản của GMO, theo nhiều nhà khoa học thế giới, thì loại thực
phẩm này cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ ảnh hưởng lâu dài tới sức khỏe cộng đồng, như khả
năng gây dị ứng, làm nhờn kháng sinh, có thể tạo ra độc tố và gây độc lâu dài cho cơ thể,
v.v Đây là một trong những tranh luận chủ yếu và vấn đề chỉ được tháo gỡ khi chứng tỏ
được rằng sản phẩm protein có được từ sự chuyển đổi gen không phải là chất gây dị ứng.
Gen kháng sinh có thể được chuyển vào các cơ thể vi sinh vật trong ruột của người và
động vật ăn thành phẩm biến đổi gen. Điều này có thể dẫn tới việc tạo ra các vi sinh vật
gây bệnh có khả năng kháng thuốc. Việc chuyển đổi gen từ thực phẩm biến đổi gen vào tế
bào cơ thể con người hay vào vi trùng trong đường ruột cơ thể người là mối quan tâm
thực sự, nếu như sự chuyển đổi này tác động xấu tới sức khỏe con người.
 Đối với đa dạng sinh học
16
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Nguy cơ GMC có thể phát tán những gen biến đổi sang họ hàng hoang dã của chúng, sang

sâu bệnh có nguy cơ làm tăng tính kháng của chúng đối với đặc tính chống chịu sâu bệnh,
thuốc diệt cỏ hoặc làm tăng khả năng gây độc của GMC đối với những loài sinh vật có
ích.
Dưới sức ép của chọn lọc tự nhiên, côn trùng sẽ trở lên kháng các loại thuốc diệt côn
trùng do cây trồng tạo ra và gây thiệt hại cho cây trồng. Giải pháp GMC không bền vững
cho một số vấn đề như kháng sâu bệnh, vì các loại dịch hại này có thể tái xuất hiện do bản
chất di truyền thích ứng với môi trường của chúng.
Cây trồng kháng sâu có khả năng tiêu diệt các loại côn trùng hữu ích khác như ong,
bướm, v.v làm ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn tự nhiên, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học
nói chung. Việc trồng GMC đại trà, tương tự như việc phổ biến rộng rãi một số giống
năng suất cao trên diện tích rộng lớn, sẽ làm mất đi bản chất đa dạng sinh học của vùng
sinh thái, ảnh hưởng đến chu trình nitơ và hệ sinh thái của vi sinh vật đất.
 Đối với môi trường
Nguy cơ đầu tiên là việc GMC mang các yếu tố chọn lọc (chịu lạnh, hạn, mặn hay kháng
sâu bệnh…) phát triển tràn lan trong quần thể thực vật. Điều này làm mất cân bằng hệ
sinh thái và làm giảm tính đa dạng sinh học của loài cây được chuyển gen.
Nguy cơ thứ hai là việc GMC mang các gen kháng thuốc diệt cỏ có thể thụ phấn với các
cây dại cùng loài hay có họ hàng gần gũi, làm lây lan gen kháng thuốc diệt cỏ trong quần
thể thực vật. Việc gieo trồng GMC kháng sâu bệnh trên diện rộng, ví dụ, kháng sâu đục
thân, có thể làm phát sinh các loại sâu đục thân mới kháng các loại GMC này. Việc sử
dụng thuốc trừ sâu sinh học Bt đã cho phép phòng trừ hiệu quả sâu bệnh, nhưng sau 30
năm sử dụng, một số loại sâu bệnh đã trở nên nhờn thuốc ở một vài nơi.
Nguy cơ cuối cùng là việc chuyển gen từ cây trồng vào các vi khuẩn trong đất. Tuy nhiên,
khả năng xảy ra điều này là vô cùng nhỏ.
Hiện nay, các chuyên gia công nghệ sinh học đang cố gắng giảm thiểu các rủi ro nêu trên
và theo dõi cẩn thận các thử nghiệm GMC trong phòng thí nghiệm, cũng như ngoài đồng
ruộng trước khi đưa ra thị trường thương mại.
Nói tóm lại, nếu được thiết kế và sử dụng đúng phương pháp, thì có thể quản lý đựợc các
nguy cơ của GMC đối với môi trường một cách hiệu quả.
17

Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
5.3 Hiện trạng và xu hướng phát triển cây trồng biến đổi gen trên thế giới
Công nghệ sinh học đã có những bước tiến nhảy vọt góp phần mang lại những thành
tựu to lớn cho loài người. Trong 13 năm, từ 1996 đến 2008, số nước trồng GMC đã lên
tới con số 25 - một mốc lịch sử - một làn sóng mới về việc đưa GMC vào canh tác, góp
phần vào sự tăng trưởng rộng khắp toàn cầu và gia tăng đáng kể tổng diện tích trồng
GMC trên toàn thế giới lên 73,5 lần (từ 1,7 triệu ha năm 1996 lên 125 triệu ha năm 2008).
Trong năm 2008, tổng diện tích đất trồng GMC trên toàn thế giới từ trước tới nay đã đạt
800 triệu ha. Năm 2008, số nước đang phát triển canh tác GMC đã vượt số nước phát
triển trồng loại cây này (15 nước đang phát triển so với 10 nước công nghiệp), dự đoán xu
hướng này sẽ tiếp tục gia tăng trong thời gian tới nâng tổng số nước trồng GMC lên 40
vào năm 2015.

Hình 6: Diện tích cây
trồng công nghệ sinh học
trên toàn cầu
6. Các hướng chính trong
thực vật chuyển gen
6.1 chuyển gen kháng sâu
bệnh
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. Vi khuẩn này sản
sinh 3 ngoại độc tố
γβα ,,
toxin và 1 nội độc tố
δ
toxin (endotoxin). Nội độc tố
δ

toxin có vai trò quan trọng nhất. Tinh thể protein độc tố của vi khuẩn này khi vào một côn
trùng sẽ bị các enzyme protease phân giải thành các đoạn peptit, trong đó có đoạn có khối
lượng khoảng 68000 dalton chứa khoảng 1200 axit amin làm hỏng ruột côn trùng.
Năm 1987, các nhà nghiên cứu ở Bỉ đã tách được gen mã hóa cho protein độc tố (Bt
toxin) này. Các gen mã hóa độc tố này nằm trên plasmid của vi khuẩn, được gọi chung là
18
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Cry (crystal) (theo Held và cs). Người ta phân nhóm gen
δ
endotoxin thành 6 nhóm chính
kí hiệu từ CryI đến CryVI .
+ CryI diệt ấu trùng bộ cánh vảy (Lepidoptera)
+ CryII diệt ấu trùng bộ cánh vảy (Lepidoptera ) và bộ hai cánh (Diptera)
+ CryIII diệt ấu trùng bộ cánh cứng (coleoptera)
+ CryIV diệt ấu trùng bộ hai cánh (Diptera)
+ CryV diệt ấu trùng bộ cánh vảy (Lepidoptera ) và bộ hai cánh (Diptera)
+ CryVI diệt tuyến trùng
Các gen này được tách ra, xác định trình tự, tiến hành tổng hợp và thiết kế vào các vector
chuyển gen, sau đó chuyển vào các cây trồng như bông, ngô, đậu tương, lúa…kết quả tạo
ra hàng loạt cây trồng kháng sâu. Để tăng hiệu quả kháng sâu người ta cắt bớt các đoạn
gen không cần thiết thay thế vùng khởi động, chỉ huy… làm tăng hoạt tính lên nhiều lần.
6.2 Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ
Trong nền sản xuất nông nghiệp hiện đại ở quy mô sản xuất lớn cần phải sử dụng thuốc
diệt cỏ dại. Vấn đề đặt ra là khi phun thuốc diệt cỏ thì chỉ diệt cỏ mà không gây hại đến
cây trồng, đặc biệt là lúa. Muốn vậy người ta phải tạo ra cây trồng kháng thuốc diệt cỏ.
Cách làm hiệu quả nhất là chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ vào cây trồng. Cần phải tìm
gen có tác dụng kháng thuốc diệt cỏ như các gen tạo ra enzyme làm mất hoạt tính của
thuốc diệt cỏ hoặc các enzyme tăng cường cho các enzyme dễ bị phân hủy bởi thuốc diệt
cỏ.
Có nhiều thuốc diệt cỏ khác nhau được sử dụng trong đó phổ biến nhất là thuốc diệt cỏ

glyphosat, 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 enzyme có tên là enzyme Enol pyruvat
sikimat phosphat synthetase (EPSPS ). Enzyme 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 cho cỏ chết.
Người ta đã tìm gen mã hóa EPSPS từ vi sinh vật và từ những cây chịu được thuốc diệt cỏ
glyphosat, tiến hành tách gen ra rồi cải biến gen này sau đó chuyển chúng vào cây trồng.
19
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Kết quả đã tạo ra cây trồng 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.
Nhờ phương pháp này, người ta đã tạo ra nhiều loại cây trồng kháng thuốc trừ cỏ như đậu
tương, ngô, bông
6.3 Chuyển gen tạo cây kháng virus gây bệnh
Virus thực vật gây hại nghiêm trọng cho cây trồng và là loại bệnh không thể dùng các loại
thuốc thông thường để phòng trừ được. Do vậy việc tạo cây kháng virus là rất quan trọng.
Có nhiều cách tạo cây kháng virus, chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen
tạo enzyme phân giải virus (như enzyme 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 dùng phổ biến.
Virus có cấu tạo gồm 2 phần: phần lõi là axit nucleic (ADN hoặc ARN) và phần vỏ
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 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 (PRVS-papaya ringspots
virus), cây thuốc lá kháng với virus khảm dưa chuột (CMV- cucumber mosaic virus), cây
thuốc lá kháng với virus khảm afla (AMV-afla mosaic virus), khoai tây kháng với virus
X, virus Y( PVX & PVY- potato virus
α
hoặc

γ
), khoai tây kháng với virus xoăn lá
( PLRV- potato leafroll virus ), cây cam, quýt kháng bệnh virus gây tàn lụi tristeza (CTV-
citrus tristeza virus)…
6.4 chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật
Đã có nghiên cứu tạo ra loại đậu tương và ngô có hàm lượng các loại amino acid không
thay thế cao hơn. Ngoài ra, các nghiên cứu khác cũng đang được tiến hành nhằm làm tăng
hàm lượng phosphore trong thức ăn chăn nuôi.
Sản xuất protein động vật bằng phương pháp nuôi cấy mô, tế bào động vật rất tốn kém, dễ
bị lây nhiễm. Vì vậy, các nhà khoa học đã tìm cách giải trình tự của các gen mã hóa cho
protein động vật đó, thiết kế lại và chuyển vào thực vật, biến thực vật thành cơ thể sản
xuất protein động vật
20
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Ví dụ: gen tổng hợp lactoferin là 1 protein có trong sữa người, được chuyển vào khoai
tây, lúa và thu được cây khoai tây, cây lúa có khả năng tổng hợp lactoferin. Khoai tây là
thức ăn hàng ngày của nhiều nước. Tuy nhiên, hàm lượng lactoferin được tổng hợp trong
khoai tây thấp. Nếu chuyển gen lactoferin vào lúa thì gen này biểu hiện tốt hơn, khả năng
tổng hợp lactoferin với hàm lượng cao. Ví dụ, đã tạo được giống lúa có thể đạt hàm lượng
tới 5g lactoferin trong 1kg gạo và khá ổn định qua các thế hệ. Một hướng quan trọng khác
là sản xuất “thực phẩm chức năng”. Điều đó có nghĩa là cần chuyển nhiều 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.
6.5 chuyển gen làm thay đổi hàm lượng và chất dinh dưỡng của cây
Đậu tương và ngô là thức ăn cho người và gia súc. Tuy nhiên, trong đậu tương và ngô có
các protein chứa ít axit amin methionine. Người ta đã nghiên cứu chuyển gen mã hóa cho
protein chứa nhiều methionin vào đậu tương và ngô. Kết quả là các cây chuyển gen đã
tăng loại protein giàu methionin lên hơn 8% trong tổng số protein có trong hạt.
Thaumatin là những protein được chiết xuất từ thịt quả của cây Thaumatococus danielle,
có độ ngọt gấp 1.000 lần đường saccharose. Người ta đã thành công trong việc chuyển

một gen mã hóa cho thaumatin (thaumatin II) vào cây khoai tây, tạo một cây khoai tây có
lá, thân rễ, củ đều ngọt. Kết quả này mở ra một triển vọng rất lớn đối với cây ăn quả ngọt.
6.6 chuyển gen tạo giống hoa có màu sắc mới
Màu sắc của hoa, đặc biệt là hoa có màu xanh, nhung đen rất có giá trị. Trong mô của
cánh hoa nhất là các biểu bì thường chứa các sắc tố tạo màu sắc hoa. Có 3 nhóm
antocyanin 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.
Các sắc tố là dẫn xuất của cyanidin có màu đỏ hoặc màu hoa cà.
Các sắc tố là dẫn xuất của delphinidin có màu tía, màu xanh và màu xanh đen.
Sự phối hợp của 3 nhóm antocyanin này tạo ra phổ 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 enzyme nhằm điều khiển hướng chuyển hóa sắc tố, từ
21
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
đó tạo ra hoa có màu sắc khác nhau. Nhiều màu sắc mới của hoa đã được tạo ra nhờ tách
chiết các gen chịu trách nhiệm tổng hợp sắc tố từ các sinh vật khác nhau và chuyển vào
các giống hoa, tạo ra nhiều giống cho màu hoa mới lạ.
7. Một số ứng dụng của thưc vật chuyển gen trong công nghệ thực phẩm
7.1 Cây ngô
Mục đích biến đổi gen: tạo ngô biến đổi gen để mang các tính trạng như kháng côn trùng
và chống chịu thuốc diệt cỏ.
Dùng phôi ngô trong nuôi cấy dịch huyền phù phát sinh phôi để tái sinh các cây hữu
thụ mang gen bar biến nạp.
Sử dụng phương pháp bắn gen và chọn lọc bằng thuốc diệt cỏ bialaphos đã cho kết
quả là mô callus phát sinh các phôi được biến nạp gen. Các cây biến nạp gen hữu thụ đã
được tái sinh, ổn định di truyền và biểu hiện gen bar cùng với hoạt tính chức năng của
enzyme phosphinothricin acetyltransferase quan sát được trong những thế hệ sau.
Gần đây, các kết quả biến nạp gen gián tiếp ở ngô nhờ Agrobacterium cũng đã được
thông báo. Các thể biến nạp gen của dòng ngô lai gần (inbredline) A188 đã được tái sinh

sau khi đồng nuôi cấy (cocultivation) giữa binary vector với phôi non. Tần số biến nạp
được thông báo ở dòng A188 là khoảng 5-30%. Các thể lai thế hệ thứ nhất giữa dòng
A188 và 5 dòng lai gần khác được biến nạp với tần số khoảng 0,4-5,3% (tính theo số cây
biến nạp gen độc lập/phôi).
Ngô- Bt tạo ra chất kháng côn trùng từ vi khuẩn Bacillus thurigenis giúp kháng sâu bệnh
và thuốc trừ sâu biến đổi gen cho năng suất cao hơn ngô bình thường.
22
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Hình 7:So sánh ngô không biến đổi gen (trái) và ngô –Bt (phải)
Có rất nhiều sản phẩm làm từ ngô biến đổi gen như: Khoai tây chiên Tortilla, syrup ngô
có hàm lượng fructose cao được sử dụng như 1 chất ngọt trong sản xuất bánh nướng.
7.2 Cây đậu nành
Hình 8: Đậu nành biến đổi gen
23
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Mục đích biến đổi gen: Đậu tương được biến đổi gen để mang các tính trạng như khả
năng chống chịu thuốc diệt cỏ và có hàm lượng oleic acid cao.
Đậu tương là loại cây chứa dầu đem lại lợi ích kinh tế to lớn nhất trên thế giới. Hạt đậu
tương có chứa tỷ lệ amino acid không thay thế nhiều hơn ở cả thịt, do vậy đậu tương là
một trong những loại cây trồng lương thực quan trọng nhất trên thế giới hiện nay.
Theo GMO compass, hơn một nửa số cây trồng đầu tương trên thế giới năm 2007 (58,6%)
đã được biến đổi gen với tỉ lệ cao hơn bất kì các cây trồng khác.
Những cố gắng đầu tiên ở cây đậu tương biến nạp gen tập trung ở việc tái sinh cây từ
protoplast, nuôi cấy dịch huyền phù, phát sinh phôi và tối ưu hóa bằng kỹ thuật bắn gen
(vi đạn).
Đậu nành biến đổi gen được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm. Ngoài ra, còn
được sử dụng để sản xuất nhiều loại phụ gia thực phẩm (ví dụ như: Lecithin từ đậu tương
biến đổi gen).
7.3. Bông
Cây bông là loại cây cung cấp sợi chủ yếu, chiếm tới một nửa số lượng vải sợi trên thế

giới. Ngoài ra, một lượng nhỏ hạt bông được dùng như một nguồn thực phẩm, thức ăn gia
súc và dầu ăn cho con người và vật nuôi. Dầu hạt bông được tinh chế trước khi dùng để
loại bỏ chất gossypol độc hại cho người và tiêu hóa của động vật.
Phương thức biến nạp gián tiếp thông qua Agrobacterium tumefaciens là kỹ thuật đầu tiên
được sử dụng để biến nạp gen vào cây bông giống Coker 312. Cây bông biến nạp gen
cũng của giống trên đã được thu hồi sau khi bắn gen vào dịch huyền phù nuôi cấy phát
sinh phôi. Hầu hết các giống bông có giá trị kinh tế khác không thể tái sinh cây từ giai
đoạn callus. Một số ít các giống đó có thể tái sinh cây nhưng quá trình này thiên về biến
dị dòng vô tính (somaclonal variation). Phương thức phân phối gen ngoại lai trực tiếp vào
trong mô phân sinh của trụ phôi dựa trên công nghệ “ACCELL” cũng được phát triển và
người ta đã thu hồi thành công cây biến nạp gen.
Mục đích biến đổi gen: kháng sâu bệnh bằng cách sản xuất độc tố Bt; kháng thuốc diệt cỏ
có thành phần glyposate; giúp cây bông thích ứng với khí hậu địa phương.
24
Công nghệ biến đổi gen ở thực vật. Ứng dụng thực phẩm biến đổi gen trong lĩnh vực thực phẩm
Bông biến đổi gen được chủ yếu để sản xuất dầu bông. Dầu từ bông biến đổi gen dùng để
chiên và nấu ăn như dầu bình thường.
Hình 9: Dầu từ bông biến đổi gen
7.4. Đu đủ
Đu đủ là một loại cây trồng quan trọng ở khu vực Đông Nam Á, được dùng làm thức ăn
phổ biến trong các hộ nông dân sản xuất nhỏ và gia đình của họ.
Cây đu đủ ở Hawaii (Mỹ) được các nhà khoa học thuộc hai trường Đại học danh tiếng
(Hawaii và Cornell) đã nghiên cứu thành công giống cây này. Đu đủ biến đổi gen Hawaii
giúp khôi phục ngành trồng đu đủ ở Hawaii (Mỹ) sau trận đại chiến với dịch bệnh đốm
vòng vào thập niên cuối thế kỉ 20.
Hiện nay, giống đu đủ chuyển gen kháng virus (bệnh đốm vòng ở đu đủ) đã được phát
triển ở các nước thuộc khu vực Đông Nam Á.
Mục đích biến đổi gen: kháng virus (PRSV) nhưng không làm thay đổi đặc tính của đu đủ
làm tăng năng suất và hạ giá thành.
25