Mô tả một sự kiện chuyển gen chịu thuốc trừ cỏ ở cây đậu tương và nêu các nội dung đánh giá an toàn sinh học đã được thực hiện tại một quốc gia đã cấp phép trồng trọt và thương mại hóa giống đậu tương chuyển gen đó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TIỂU LUẬN AN TOÀN SINH HỌC
CHUYÊN ĐỀ 3:
Mô tả một sự kiện chuyển gen chịu thuốc trừ cỏ ở cây đậu tương và nêu các
nội dung đánh giá an toàn sinh học đã được thực hiện tại một quốc gia đã cấp
phép trồng trọt và thương mại hóa giống đậu tương chuyển gen đó
GV hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phương Thảo
Nhóm sinh viên thực hiện:
Đặng Thị Thanh Bình 560778
Mai Đăng Hùng 560809
Nguyễn Văn Hùng 560810
An Hoàng Kim 560815
Đinh Thị Lan 560816
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đậu tương là một loại cây trồng lâu đời đã được trồng tại Trung Quốc từ năm 3.000
trước công nguyên.Đây là loại cây chứa dầu đem lại lợi ích kinh tế to lớn nhất trên thế
1
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.
Các loài cây trồng chuyển gen có khả năng chống chịu thuốc diệt cỏ, kháng côn
trùng, thay đổi hàm lượng dầu và kháng virus hiện nay đã được phê chuẩn sử dụng làm
thức ăn gia súc. Nhiều loại protein biểu hiện trong các cây trồng biến đổi gen đều có lịch
sử sử dụng an toàn và giống với những loại protein đang tồn tại tự nhiên. Ví dụ, cây trồng
biến đổi gen kháng côn trùng biểu hiện loại protein có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus
thuringensis (Bt), một loại vi khuẩn đất phổ biến và được những người nông dân trên khắp
thế giới sử dụng làm thuốc trừ sâu vi sinh vật.Protein (CP 4 ÉPP) biểu hiện trong các cây
trồng biến đổi gen có khả năng kháng thuốc diệt cỏ glyphosate là giống với protein EPSPS
nội sinh hiện có trong các loại thực phẩm (Mackenrie và cs, 2002).
2

B. NỘI DUNG
I. DÒNG ĐẬU TƯƠNG MON89788
1. Sơ lược về MON89788
Đậu tương chuyển gen MON89788 mang gen mã hóa cho enzyme CP4
enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(CP4EPSPS) có nguồn gốc từ vi khuẩn
Agrobacterium CP4.
Sinh vật chủ: Glycine max L.
Tính trạng cải biến: chịu thuốc trừ cỏ glyphosate
Mục đích sử dụng: làm thức ăn cho động vật (đậu nành khử chất béo và cán mỏng)
và tiêu thụ cho con người (chủ yếu là dầu, tiểu phần protein và chất xơ)
Phương pháp chuyển gen: chuyển qua trung gian là vi khuẩn Agrobacterium
tumefaciens
 Mô tả hệ thống biến nạp
MON89788 được tạo ra thông qua Agrobacterium – trung gian chuyển đổi của mô phân sinh
đậu tương bằng cách sử dụng bờ trái bờ phải, nhị phân vector PV-GMGOX20.Agrobacterium
tumufaciens chủng ABI có chứa Ti-plasmid không có khả năng hình thành khối u do việc loại
bỏ gen phytohormone ban đầu hiện diện trong plasmid Agrobacterium. Vector PV-
GMGOX20 chứa trình tự bờ trái và bờ phải tạo điều kiện cho việc biến nạp.
3
Hình 1. Circular Map of Plasmid PV-GMGOX20
Biểu hiện của gen EPSPS CP4 được quy định bởi một promotor thể khảm kết hợp
với các trình tự tăng cường từ promoter 35S của virus khảm Figwort và promoter từ gen
Tsf1 của cây Arabidopsis thaliana, mã hóa cho các yếu tố kéo dài, EF-1 alpha. Một peptide
xuyên lục lạp (CTP2) mã hóa trình tự từ gen ShkG của A. thaliana tạo thuận lợi cho việc
chuyển EPSPS vào lục lạp, vị trí sinh tổng hợp amino axit thơm và vị trí hoạt động của
glyphosate
4
Quy trình tạo dòng đậu tương MON89788 của MONSANTO:
Lắp ghép Agrobacterium plasmid vector PV-
GMGOX20 và chuyển vào Agrobacterium

tumufaciens
↓
↓
↓
↓
↓
Đánh giá các cây biến nạp thành công và có khả
năng chịu glyphosate
↓
5
Chuyển vector PV-GMGOX20 trong
Agrobacterium tumufaciens vào trong dòng đậu
tương thông thường A3244
Lựa chọn biến nạp và chồi mọc lên từ mô phân
sinh chuyển gen
Đánh giá các cây chống chịu với glyphosate
Chọn cây đồng hợp tử
↓
↓
2. Cơ chế kháng thuốc trừ cỏ glyphosate của MON89788
Dòng đậu tương chuyển gen MON89788 kháng lại được thuốc diệt cỏ Glyphsate bằng cách
chuyển vào giống đậu tương thông thường A3244 một gen mã hóa cho enzyme EPSPS đột
biến thông qua vi khuẩn Agrobacterium dòng CP4.
6
Xác định MON89788 như thế hệ “cha mẹ” và tiếp
tục đánh giá các thế hệ con cháu trong phòng thí
nghiệm và hiệu suất nông học
Tiến hành nghiên cứu đặc điểm và tính an toàn
So sánh MON89788 với các dòng đậu tương thông
thường và kiến nghị thương mại hóa

Hình 2. Cơ chế kháng glyphosate
Cơ chế:
Enzyme EPSP dạng bình thường do gen SHKG quy định, được tổng hợp trong
tế bào chất, sau đó di chuyển vào lục lạp xúc tác cho các quá trình tổng hợp acid amin
thơm (phenylalanine, tryptophan, tyrosin). Khi phun thuốc trừ cỏ glyphosate, một số
glyphosate kết hợp với EPSP ngay tại tế bào chất và làm cho enzyme này không có khả
năng di chuyển vào lục lạp để xúc tác sinh tổng hợp acid amin.Một số glyphosate khác từ
tế bào chất được vận chuyển vào trong lục lạp cùng enzyme EPSP. Tại đây, chúng kết hợp
vào enzyme EPSP dạng thường làm bất hoạt enzyme này, khiến cây không tổng hợp được
các acid amin thơm, một số vitamin và các hợp chất có nguồn gốc thứ cấp, dẫn đến cây
chết.
7
Ở cây đậu tương chuyển gen, gen kháng shkG
+
được chuyển vào cây. Gen này quy
định tổng hợp enzyme EPSP
+
dạng đột biến, làm cho glyphosate không có khả năng kết
hợp vào enzyme này, do đó quá trình sinh tổng hợp acid amin thơm không bị ngưng trệ,
nên cây vẫn sinh trưởng phát triển bình thường.
Biểu hiện của gen ESPSP CP4 được quy định bởi một promotor thể khảm kết
hợp với các trình tự tăng cường từ promoter 35S của virus khảm Figwort và promoter từ
gen Tsf1 của cây Arabidopsis thaliana, mã hóa cho các yếu tố kéo dài, EF-1 alpha. Một
peptide xuyên lục lạp (CTP2) mã hóa trình tự từ gen ShkG của A. thaliana tạo thuận lợi
cho việc chuyển ESPSP vào lục lạp, vị trí sinh tổng hợp amino axit thơm và vị trí hoạt
động của glyphosate.
 Đậu tương chuyển gen MON89788 hoàn toàn giống với dòng đậu tương
thông thường về các đặc điểm nông sinh học và dinh dưỡng, chỉ có một
điểm khác biệt duy nhất là có thêm khả năng chống chịu với thuốc trừ cỏ
glyphosate .

Thông qua cơ chế kháng thuốc trừ cỏ nêu trên, ta có thể khẳng định tính an toàn của
dòng đậu tương này.
II. ĐÁNH GIÁ AN TOÀN SINH HỌC MON89788 TẠI HOA KỲ
Ngày 26/05/2006, công ty MONSANTO gửi đơn đệ trình tới Cục quản lý Thực
phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đề nghị xác định tính an toàn của MON89788.
Ngày 27/06/2006, Cơ quan kiểm dịch động thực vật Hoa Kỳ (APHIS) nhận được
đơn đề nghị từ công ty MONSANTO về việc đánh giá MON89788.
Các cơ quan chức năng có thẩm quyền đã tiến hành các nghiên cứu, đánh giá an toàn
sinh học đối với MON89788.
II.a) Đánh giá an toàn sinh học đối với đậu tương chuyển gen MON89788
1. Lịch sử sử dụng an toàn của protein CP4 EPSPS
8
Các phân tích sử dụng các công cụ tin sinh học để so sánh sự tương đồng về trình tự
axit amin cho thấy protein này không tương đồng với bất kì chất gây dị ứng hay chất độc
nào đã biết.
Protein CP4 EPSPS được sản sinh và tham gia vào sinh tổng hợp các axit amin thơm
trong các loài thực vật, vi sinh vật nhưng chúng lại không có mặt ở người và các động vật
có vú bởi các động vật có vú không có bộ máy đồng hóa để tổng hợp các axit amin có
vòng thơm. Điều này giải thích đặc tính hoạt động chọn lọc trên thực vật, vi sinh vật mà
không gây độc đến động vật của protein CP4 EPSPS.
Các test in vitro về khả năng tiêu hóa cũng đã được tiến hành trên protein CP4 EPSPS cho
thấy enzim này phân hủy nhanh chóng trong các phản ứng kiểm tra trong hệ tiêu hóa.
Đánh giá độc cấp tính: bởi không có tác hại nào được phát hiện nên không cần tiến hành
thêm các phân tích bổ sung. Tuy nhiên nghiên cứu về tính độc cấp tính đã được tiến hành
để cung cấp thêm bằng chứng về tính an toàn của các sản phẩm cây trồng mang gen
CP4EPSPS. Thực nghiệm đánh giá tính độc cấp tính của CP4EPSPS cho thấy chuột không
có bất kì biểu hiện nhiễm độc cấp tính nào khi cho ăn liều lượng cao protein CP4EPSPS
(>572mg/kg trọng lượng cơ thể).
Trên thực tế, kể từ khi thươg mại hóa sản phẩm cây trồng mang gen CP4EPSPS đến
nay, cho có bằng chứng nào về ảnh hưởng bất lợi của cây trồng mang gen mã hóa cho

protein này đối với môi trường và sức khỏe con ngườ
2. Đánh giá an toàn đối với môi trường
II.1. Khả năng phát tán gen
9
Đậu tương là cây tự thụ phấn và nhân giống chủ yếu bằng hạt.Tỷ lệ giao phấn ở đậu tương
thường chỉ đạt nhỏ hơn 1%. Các kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng phát tán gen
chuyển ở đậu tương chuyển gen là không đáng kể
2.2. Khả năng trở thành cỏ dại hoặc xâm lấn với môi trường tự nhiên
Đậu tương là cây hàng năm. Một số hạt đậu tương có thể bị sót lại trong quá trình thu
hoạch, sống và nảy mầm trong vụ trồng năm sau nhưng không có bằng chứng nào cho thấy
những cây này có khả năng tự hình thành quần thể mới.
2.3. Khả năng gây tác động bất lợi đến các sinh vật không chủ đích
Đậu tương chuyển gen chịu thuốc trừ cỏ được xem là không có tác động độc hại trực tiếp
đến các sinh vật không chủ đích, vì các enzim chống chịu thuốc trừ cỏ thông thường vẫn
có mặt ở thực vật và chưa phát hiện chúng có bất kì thuộc tính gây độc nào.
3. Đánh giá mức độ an toàn đối với sức khỏe
Trong một nghiên cứu, sự an toàn của protein biểu hiện sản phẩm của gen mã hóa CP4
EPSPS đã được xác định ở chuột. Không phát hiện tác dụng phụ ở động vật cho ăn với
protein CP4 EPSPS với liều lượng lên đến 52mg/kg trọng lượng cơ thể.
Các thực nghiệm về thức ăn chăn nuôi đã được thực hiện với chuột, gà, cá da trơn, và bò sữa
cho kết quả không có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các dòng bố mẹ và dòng đậu tương chuyển
gen.
10
Tác động của đậu tương chuyển gen và không chuyển gen đến hệ thống miễn dịch chuột BN
và B10A được nghiên cứu cho thấy sự khác biệt giữa động vật ăn đậu tương chuyển gen và
truyền thống không chuyển gen. Không có hoạt động độc tính miễn dịch nào đã được tìm
thấy.
Các nghiên cứu của Brake và Evenson đã chỉ ra rằng đậu tương chuyển gen không gây tác
động tiêu cực lên thai, chuột con sau khi sinh, tuổi dậy thì, hoặc sự phát triển tinh hoàn, hoặc
tăng trưởng cơ thể.

Zhu và cộng sự cũng không tìm thấy tác dụng phụ của đậu tương chuyển gen chống chịu
glyphosate khi cho chuột ăn với chế độ lên tới 90% đậu tương chuyển gen.
Đối với nghiên cứu về các thành phần đậu tương chuyển gen, nhiều nghiên cứu đã cho thấy
thành phần và giá trị dinh dưỡng của MON89788 là tương đương với đậu tương thông
thường.
Theo Kim và cộng sự tính gây dị ứng của dịch chiết đậu tương truyền thống và đậu tương
chuyển gen là giống nhau ở người trưởng thành
II.b) Kết quả đánh giá
Đặc tính phân tử: EPSPS CP4 tích hợp duy nhất tại 1 locus trên hệ gen
Đặc tính sinh hóa của protein EPSPS CP4 trong MON89788 tương tự như protein EPSPS
CP4 có nguồn gốc từ các cây thông thường, cụ thể là đậu tương truyền thống 40-3-2
Đánh giá tiềm năng độc tính và khả năng gây dị ứng cho thấy EPSPS CP4 là an toàn
11
Đánh giá về thành phần dinh dưỡng và tác động môi trường:
+ đậu tương MON89788 được chứng minh là có thành phần tương tự đậu tương thông thường
+ một nghiên cứu khẳng định gà thịt cho ăn MON89788 là an toàn và lành mạnh cho tiêu
dung
+ đánh giá phạm vi rộng về đặc điểm kiểu hình, tương tác sinh thái cho thấy MON89788
không có khả năng gây hại cho sinh vật cho và môi trường
Phạm vi ứng dụng của đậu tương MON89788: được sử dụng làm thực phẩm và thức
ăn trong chăn nuôi.
Sau rất nhiều khảo nghiệm, đánh giá và trưng cầu ý kiến, ngày 23/07/2007, FDA ra
quyết định chính thức cấp phép thương mại hóa dòng đậu tương chuyển gen MON89788.
III. ƯU ĐIỂM CỦA MON89788
1. Lợi ích mà MON89788 mang lại
- Kiểm soát cỏ dại một cách hiệu quả và do vậy tăng năng suất cây trồng.
- Linh hoạt - có thể kiểm soát cỏ dại sau khi cây trồng phát triển.
- Giảm số lần phun thuốc diệt cỏ sử dụng trong vụ gieo trồng;
- Giảm nhiên liệu cần sử dụng (vì cần phun thuốc ít hơn)
- Sử dụng các thành phần độc tố thấp và không để lại chất kích hoạt trong đất

- Không cần sử dụng các hệ thống làm đất (cày bừa) hay cách làm đất truyền thống,
có lợi cho cấu trúc đất trồng và các vi sinh vật trong đất.
Một nghiên cứu do Hiệp hội đậu tương Mỹ tiến hành về sự thường xuyên cày xới
trên các cánh đồng trồng đậu tương cho thấy một số lượng đáng kể người trồng đã áp dụng
tập quán không cày xới hay giảm bớt việc cày xới sau khi trồng các giống đậu tương chịu
được thuốc diệt cỏ. Biện pháp kiểm soát cỏ dại đơn giản này đã tiết kiệm hơn 234 galon
xăng dầu và giúp không đào bới 247 triệu tấn đất bề mặt.
2. Tình hình sản xuất đậu tương chuyển gen
12
Trên 90% giống đậu nành tại Mỹ hiện nay đều được chuyển gen kháng thuốc trừ cỏ.
Đến năm 2008, có 80 triệu ha kháng thuốc trừ cỏ mà chủ yếu kháng thuốc trừ cỏ
glyphosate.
Theo thống kê năm 2010 thì tại Mỹ diện tích trồng cây chuyển đổi gen là rất lớn,
trong đó đậu tương chuyển gen đề kháng với thuốc trừ cỏ chiếm tới 93% diện tích.
Theo tài liệu thống kê gần đây của Ủy ban Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp kết
luận rằng việc canh tác cây trồng kháng thuốc diệt cỏ (HT) đã đem lại những lợi ích nhất
định cho môi trường. Ở Hoa Kỳ, từ khi có những hướng dẫn về cây trồng HT, thì diện tích
trồng cây đậu tương HT đã tăng lên 35%.
Hiện nay, MON89788 đã được thương mại hóa tại nhiều quốc gia như Ôxtraylia,
Canada, Trung Quốc, EU, Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippine, Nam Phi, Thụy Sĩ,…
C. KẾT LUẬN
Dòng đậu tương chuyển gen MON89788 hoàn toàn giống với các giống đậu tương
an toàn khác về mọi đặc điểm nông sinh học. MON89788 không có tác động xấu tới môi
trường và các sinh vật không chủ đích khác, MON89788 cũng an toàn đối với con người
và vật nuôi.
Tuy nhiên, với đặc tính được cải biến là chống chịu thuốc trừ cỏ, MON89788 mang
lại nhiều ích lợi so với các giống đậu tương không chuyển gen.
Hoa Kỳ là một nước có nền nông nghiệp hiện đại, dẫn đầu trong việc ứng dụng cây
trồng công nghệ sinh học vào sản xuất.Việt Nam nên cởi mở hơn với các cây trồng chuyển
gen, tiến tới thương mại hóa.

Quan điểm: với đặc tính tốt như vậy của giống này thì tại Việt Nam cần có dự án
phát triển cũng như khuyến khích các dự án cây trồng biến đổi gen có lợi khác nhằm
nâng cao năng suất chất lượng hơn.
Bên cạnh đó, việc kết hợp giữa đậu tương truyền thống với đậu tương biến đổi
gen đã đang và sẽ khắc phục được tình trạng thiếu nguồn nguyên liệu như hiện nay.
13
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cây trồng công nghệ công nghệ sinh học, Nguyễn Phương Thảo, Nguyễn
Thùy Linh, 2011
2. U.S. Department of Agriculture, Animal and Plant Health Inspection
Service
3. Federal Register/ Vol. 72, No. 148 / Thursday, August 2, 2007 / Notices
4. Giáo trình Công nghệ gen trong nông nghiệp, Trần Thị Lệ, Nguyễn Hoàng
Lộc, Trần Quốc Dung, 2006
5. hp://www.aphis.usda.gov/brs/aphisdocs/06_17801p.pdf
6. hp://cera-gmc.org/docs/decdocs/07-138-001.pdf
7. hp://cera-gmc.org/docs/decdocs/07-191-001.pdf
8. hp://cera-gmc.org/docs/decdocs/07-110-001.pdf
14