Đề tài ứng dụng của di truyền và sinh học phân tử trong nông nghiệp

Đề tài: Ứng dụng của di truyền và sinh học
phân tử trong nông nghiệp.
Viện Công nghệ sinh học & Công nghệ thực phẩm
Nhóm 12: Đề tài Ứng dụng của di truyền và sinh
học phân tử trong nông nghiệp
•
I. Ứng dụng trong trồng trọt.
•
II. Ứng dụng trong chăn nuôi.
Đặt vấn đề
- Chúng ta đều biết, nông nghiệp là một ngành đóng vai trò hết sức
quan trọng trong nền kinh tế của mỗi quốc gia, kể cả các nước đạt đến
trình độ phát triển cao.
- Việt Nam là một nước mà nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao nhưng hiệu
quả chưa lớn. Nhận thức được tầm quan trọng của ngành nông nghiệp
nên chúng ta đã tập trung nghiên cứu và ứng dụng khoa học kĩ thuật
trong nông nghiệp. Đặc biệt là ứng dụng những thành tựu của công
nghệ sinh học. Trong đó, di truyền và sinh học phân tử đóng vài trò
quan trọng trong việc lựa chọn và phát triển các giống có nhiều ưu
điểm vượt trội so với các giống truyền thống.
I. Ứng dụng trong trồng trọt
•
1. Ứng dụng di truyền học trong các phương pháp chọn và cải
thiện giống cây trồng.
•
2. Ứng dụng kĩ thuật di truyền tạo cây trồng biến đổi gen.
1. Phương pháp chọn và cải thiện
giống cây trồng
•
Chọn giống, được coi là “sự tiến hóa do con người điều
khiển”.

•
Các bước chọn và cải thiện giống:
-
Sưu tập và tạo vật liệu ban đầu.
-
Xây dựng phương pháp đánh giá và chọn lọc.
-
Xác định kiểu giao phối.
-
Phục tráng các giống
1. Phương pháp chọn và cải thiện
giống cây trồng
•
Các phương pháp chọn giống:
-
Phương pháp đánh giá sự di truyền số lượng: Xác định số lượng các tính trạng
có ý nghĩa kinh tế.
-
Mức di truyền ( Heritability): hiểu biết về phần đóng góp tương đối của gen
vào sự biến đổi của tính trạng là nhân tố quan trọng trong việc cải thiện giống.
-
Các phương pháp chọn lọc.
-
Các phương pháp giao phối.
***Chọn và cải thiện giống là một quá trình phức tạp, đòi hỏi qua nhiều khâu,
tốn nhiều công sức và tốn nhiều thời gian.
2. Cây trồng biến đổi gen
•
Thế nào là cây trồng chuyển gen ?
Cây trồng biến đổi gen là loại cây trồng được lai tạo ra

bằng cách sử dụng các kỹ thuật của công nghệ sinh
học hiện đại, hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, công
nghệ gene hay công nghệ DNA tái tổ hợp, để chuyển
một hoặc một số gene chọn lọc để tạo ra cây trồng
mang tính trạng mong muốn.
2. Cây trồng biến đổi gen
Có 2 phương pháp chuyển gen chính:
•
Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn hoặc virus.
•
Chuyển gen trực tiếp.
2. Cây trồng biến đổi gen
•
Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn
•
Nguyên lý chung:
2. Cây trồng biến đổi gen
Ưu điểm: Nhược điểm:
•
Gen ít bị đào thải.
•
Số lượng bản sao ít hơn
tránh được hiện tượng ức
chế lẫn nhau và câm lặng
lẫn nhau.
•
Tồn tại bền vững trong cơ
thể thực vật.
•
Phương pháp này được sử dụng

thành công ở nhiều cây hai lá
mầm. Nhưng hiệu quả chuyển
gen ở cây một lá mầm còn thấp.
•
Trong khi nhiều cây một lá mầm
là những lương thực quan trọng
như lúa, ngô, lúa mỳ…
Chuyển gen gián tiếp nhờ vi khuẩn.
2. Cây trồng biến đổi gen
Một số phương pháp chuyển gen trực tiếp như
•
Chuyển gen bằng súng bắn gen.
•
Chuyển gen bằng sung điện (thường được dung với tế
bào trần).
•
Chuyển gen bằng vi tiêm.
•
Chuyển gen bằng kỹ thuật siêu âm,…
Tuy vậy, phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế nên chỉ
dụng ở mức độ phòng thí nghiệm.
2. Cây trồng biến đổi gen
Một số thành tựu thu được ở cây trồng biến đổi gen
•
Ngô kháng sâu.
•
Đậu tương kháng sâu.
•
Ngô kháng thuốc diệt cỏ.
•

Ngô kháng sâu bệnh + kháng thuốc diệt cỏ.
•
Đậu tương kháng sâu + kháng thuốc diệt cỏ.
•
Cải dầu, kháng sâu, kháng thuốc diệt cỏ.
•
Bông kháng sâu, kháng thuốc diệt cỏ.
2. Cây trồng biến đổi gen
Ngô chuyển gen:
kháng sâu đục thân và
thuốc trừ cỏ.
Giống ngô MON 89034
giống ngô biến đổi gen
đầu tiên và duy nhất ở
Việt Nam được cấp giấy
chứng nhận an toàn sinh
học đến thời điểm này.
2. Cây trồng biến đổi gen
Cây cà chua chuyển gen
•
Kéo dài thời gian chín
•
Gen kháng bệnh virus:
kháng với virus CMV (ví
dụ ở giống cà chua
PT18)
2. Cây trồng biến đổi gen
Giống lúa vàng( Golden rice)
•
Giống lúađượcchuyển gen tổnghợp.

Sauquátrìnhtiêuhóa,
đượcchuyểnhóathành vitamin A.
•
Cungcấpkhángthểchống Rotavirus
nguyhiểm (tạpchí Journal of Clinical
Investigation)
vẫnđangđượctiếptụcnghiêncứuvàhyvọn
gkhôngxacóthểlàmđượcviệc này.
•

2. Cây trồng biến đổi gen
Tuy cây trồng biến đổi gen mang lại nhiều lợi ích song bên cạnh
đó còn có những nguy cơ tiềm ẩn khác có thể xảy ra như:
3.Chuẩn đoán virut gây bệnh hại cây
trồng
Kỹ thuật sử dụng:
•
Phương pháp RT-PCR (Reverse Transcriptase -
Polymerase Chain Reaction)

Kỹ thuật PCR

Kỹ thuật RealTime-PCR
•
Phương pháp ELISA
Kết quả: (theo báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài
trong nghiên cứu các giải pháp công nghệ sinh học trong sản xuất
và thử nghiệm các loại kit chuẩn đoán bệnh hại cây trồng do
GS.TS. Vũ Triệu Mân chủ nhiệm), 2005
•

Tạo vườn thuốc lá sạch bệnh ở Cao Bằng giúp chương
trình khoai tây Việt Đức kiểm tra bệnh virut tạo cây sạch
bệnh ở 6 tỉnh và công ty. Giúp sản xuất hồ tiêu sạch bệnh
ở Tây Nguyên, giúp trung tâm nghiên cứu dâu tơ tằm
trung ương và trại dâu tằm Việt Hùng – Thái Bình tạo
vườn sâu sạch bệnh, giúp cho chương trình cây cam sạch
bệnh tại Hòa Bình.
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
1. Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng
thức ăn cao.
•
2. Tạo giống vật nuôi chuyên sản xuất protein quý trong y
dược.
•
3. Tạo giống vật nuôi kháng bệnh và điệu kiện thay đổi của
môi trường.
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
Chuyển gen vào động vật bằng kĩ thuật DNA tái tổ hợp đã
góp phần quan trọng vào việc chọn giống động vật vì:
-
Giúp đưa nhiều tính trạng mới vào động vật mà trước đó
chưa hề có.
-
Đưa tính trạng có sẵn vào động vật nhanh hơn các phương
pháp chọn giống thông thường ( lai và chọn lọc).
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
Các phương pháp chuyển gen vào động vật:

-
Vi tiêm (Microinjector): là phương pháp thông dụng hơn cả.
DNA được bơm thẳng vào hợp tử ở giai đoạn nhân non.
-
Phương pháp sử dụng vector là vius như: SV40, BPV
-
Phương pháp dùng tế bào cuống phôi.
-
Phương pháp dùng tinh trùng như vector mang gen.
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
1. Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu
quả sử dụng thức ăn cao.
Phương pháp này tập trung chủ yếu vào việc đưa tổ
hợp gen cấu trúc của hormone sinh trưởng và
promoter methallothionein.
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
1. Tạo giống vật nuôi có tốc độ lớn nhanh, hiệu quả sử dụng
thức ăn cao.
Ví dụ: Cá hồi chuyển gen hormone sinh trưởng có trọng lượng
lớn gấp 3 lần so với cá hồi thông thường.
II. Ứng dụng trong chăn nuôi
•
2. Tạo giống vật nuôi chuyên sản xuất protein quý trong y
dược.
Đây là hướng có nhiều triển vọng nhất bởi vì có nhiều protein
dược phẩm quý không thể sản xuất qua con đường vi sinh hay
sinh vật bậc thấp, do những sinh vật này không có hệ enzyme để
tạo ra những protein có cấu tạo phức tạp.

II. Ứng dụng trong chăn nuôi
Ví dụ: Sản phẩm chuyễn gen động vật duy nhất đã được FDA
chấp thuận là dược phẩm kháng máu đóng cục- anti clotting
drug, tên gọi là ATryn, chích triết từ sữa dê sửa đổi di truyền.
Thuốc do công ty GTC Biotherapeutics Inc. Framingham, bang
Massachusetts. bán khá chạy và công ty dự tính phát triển
những dòng dê và thỏ làm ra các thuốc căn bản sữa cho bệnh
nhân đau bệnh máu không đông – hemophilia , các bệnh tự miễn
nhiễm – autoimmune disease và ung thư , theo lời chủ tịch GTC
Yam Echelard.