KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ RỦI RO NGÔ BIẾN ĐỔI GEN (EVENT TC1507) ĐỐI VỚI ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI VIỆT NAM

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN DI TRUYỀN NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ RỦI RO NGÔ
BIẾN ĐỔI GEN (EVENT TC1507) ĐỐI VỚI ĐA DẠNG
SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI VIỆT NAM

Đơn vị đăng kí: Công ty TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam
Đơn vị khảo nghiệm: Viện Di truyền Nông nghiệp

Hà nội, tháng 5 năm 2012
Science with Service
Delivering Success™


BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
VIỆN DI TRUYỀN NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ RỦI RO NGÔ
BIẾN ĐỔI GEN (EVENT TC1507) ĐỐI VỚI ĐA DẠNG
SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI VIỆT NAM
(Theo Nghị định số 69/2010/NĐ-CP
ngày 21 tháng 6 năm 2010 của Chính phủ)

Hà nội, tháng 5 năm 2012


MỤC LỤC

1

THÔNG TIN CHUNG ........................................................................................... 1
1.1 Đơn vị đăng ký khảo nghiệm ........................................................................... 1
1.2 Đơn vị thực hiện khảo nghiệm ......................................................................... 1
1.3 Tên giống cây trồng biến đổi gen khảo nghiệm ............................................... 2
1.4 Các văn bản pháp lý liên quan.......................................................................... 2
1.5 Các văn bản kèm theo báo cáo ......................................................................... 3

2

TỔNG QUAN VỀ NGÔ BIẾN ĐỔI GEN EVENT TC1507 ................................ 4
2.1 Thông tin chung về ngô event TC1507 ............................................................ 4
2.2 Thông tin về sinh vật cho gen .......................................................................... 5
2.3 Thông tin về sinh vật nhận ............................................................................... 6
2.4 Phương pháp chuyển nạp gen tạo dòng ngô Event TC1507 ............................ 7
2.4.1 Kích thước, trình tự, chức năng của đoạn gene đưa vào ............................. 8
2.4.2 Phương pháp xác định, phát hiện gen, đặc trưng của gen ........................... 9
2.5 Đặc tính và hiện trạng sử dụng ngô event TC1507 ........................................ 11
2.5.1 Protein CRY1F kháng côn trùng, sâu hại .................................................. 11
2.5.2 Protein PAT kháng glufosinate-ammonium trong đánh dấu chọn lọc ...... 15
2.5.3 Thông tin liên quan đến biểu hiện tính trạng của gen chuyển nạp vào ngô
chuyển gen TC1507 ................................................................................... 15
2.5.4 Thông tin khác biệt của dòng ngô chuyển gene TC1507 so với cây bố mẹ
…………………………………………………………………………..16
2.5.5 Phương pháp phát hiện cây ngô chuyển gene TC1507 ............................. 17
2.5.6 Thông tin về việc thương mại hoá (phóng thích và sử dụng) ngô chuyển
gene TC1507 trên thế giới. ........................................................................ 17
2.5.7 Mô tả nguy cơ, khả năng xảy ra nguy cơ để xác định rủi ro có thể xảy ra
khi phóng thích sinh vật chuyển gene ....................................................... 19

3

Xác ĐỊNH VẤN ĐỀ CẦN KHẢO NGHIỆM TẠI VIỆT NAM ......................... 27
3.1 Thông tin về sản xuất và sử dụng cây ngô ..................................................... 27
3.2 Tình hình sử dụng cây trồng BĐG tại Đông Nam Á. .................................... 28
3.3 Cơ sở khoa học nghiên cứu tính an toàn đối với đa dạng sinh học và môi
trường trong trồng ngô TC1507 trên thế giới................................................ 29
3.3.1 Nguy cơ trôi gen ngoài môi trường ........................................................... 29
3.3.2 Nguy cơ trở thành cỏ dại, dich hại ............................................................ 30
3.3.3 Nguy cơ ảnh hưởng tới sinh vật không chủ đích ....................................... 30

i


3.4

Tiêu chí đánh giá trong khảo nghiệm đồng ruộng tại Việt Nam đối với ngô
biến đổi gen event TC1507 ........................................................................... 34

4

MỤC TIÊU, NỘI DUNG, VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP KN ............................ 36
4.1 Mục tiêu và nội dung khảo nghiệm ................................................................ 36
4.1.1 Mục tiêu ..................................................................................................... 36
4.1.2 Nội dung khảo nghiệm .............................................................................. 37
4.2 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu trong KNHC ........................................ 38
4.2.1 Giống Ngô đăng ký KNHC ....................................................................... 38
4.2.2 Thời gian, địa điểm KNHC ....................................................................... 38
4.2.3 Phương pháp KNHC (áp dụng cho cả hai vụ) ........................................... 39

4.2.4 Ghi nhận thông tin, phân tích và xử lý số liệu........................................... 49
4.3 Vật liệu, phương pháp KNDR ........................................................................ 51
4.3.1 Giống đăng ký KNDR ............................................................................... 51
4.3.2 Thời gian và địa điểm KNDR.................................................................... 52
4.3.3 Phương pháp KNDR (áp dụng chung cho cả 4 địa điểm) ......................... 53
4.3.4 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu .................................................... 60
4.3.5 Phương pháp thực hiện chung cho tất cả các nội dung trong KNDR ....... 60

5

KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM NGÔ CHUYỂN GEN EVENT TC1507 ĐỐI VỚI
ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG SINH THÁI VIỆT NAM ............. 62
5.1 Kết quả KNHC ngô event TC1507 (2 vụ lên tiếp) ......................................... 62
5.1.1 Kết quả kiểm tra sự hiện diện của protein Cry1F (giai đoạn V4) ............. 62
5.1.2 Kết quả đa dạng quần thể NTOs trên ruộng KNHC .................................. 63
5.1.3 Thành phần các loài động vật chân khớp (côn trùng và nhện) .................. 66
5.1.4 Kết quả đánh giá sự đa dạng của sinh vật đất ............................................ 77
5.1.5 Đánh giá sự xuất hiện và gây hại bệnh hại ngô chính trong KNHC ......... 93
5.1.6 Kết quả đánh giá mức độ gây hại của sâu hại ngô không chủ đích ........... 98
5.1.7 Kết luận sơ bộ kết quả KNHC (2 vụ lên tiếp) ......................................... 100
5.2 Kết quả KNDR ngô BĐG event TC1507 ..................................................... 101
5.2.1 Kiểm tra sự hiện diện của protein Cry1F và protein CP4 EPSPS ........... 101
5.2.2 Kết quả đánh giá tính ổn định và tính thích ứng của ngô event TC1507 tại
các vùng sinh thái Việt Nam. .................................................................. 103
5.2.3 Kết quả đánh giá đa dạng quần thể côn trùng không chủ đích trên ruộng
KNDR ngô chuyển gene TC1507 tại các vùng sinh thái Việt Nam ........ 116
5.2.4 Kết luận sơ bộ kết quả KNDR ................................................................. 173

ii

6

DỮ LIỆU KHÍ HẬU CHÍNH TẠI CÁC ĐỊA ĐIỂM VÀ BIỆN PHÁP QUẢN LÍ
KHẢO NGHIỆM ............................................................................................... 175
6.1 Dữ liệu thời tiết khí hậu trong thời gian khảo nghiệm ................................. 175
6.1.1 Dữ liệu thời tiết khí hậu trong thời gian KNHC(tại Văn Giang)............. 175
6.1.2 Dữ liệu thời tiết khí hậu trong thời gian KNDR (tại 4 địa điểm) ............ 177
6.2 Quản lý khảo nghiệm (ảnh minh họa trong Phụ lục 3) ................................ 180
6.2.1 Quản lý khảo nghiệm trong KNHC ......................................................... 180
6.3 Quản lý rủi ro trong KNDR .......................................................................... 182
6.3.1 Vật liệu hạt giống chuyển gene sử dụng trong khảo nghiệm .................. 182
6.3.2 Quản lý cách ly ........................................................................................ 182
6.3.3 Thu hoạch và quản lý đồng ruộng sau thu hoạch .................................... 183
6.3.4 Quản lý và xử lý đối với các trường hợp phát tán ngẫu nhiên ................ 183
6.3.5 Quản lý, ghi chép hồ sơ tư liệu ................................................................ 184
6.3.6 Tiêu hủy sản phẩm và vật liệu di truyền biến đổi gen ............................. 185

7

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................ 193
7.1 Kết luận ........................................................................................................ 193
7.2 Đề nghị ......................................................................................................... 195

iii


MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2-1: Các yếu tố di truyền có trong plasmid PHP8999 ....................................... 11
Bảng 2-2: So sánh hiệu quả của ngô TC1507 và ngô không chuyển gen ................... 14

Bảng 2-3: Mức độ biểu hiện protein Cry1F đo được trong các mô ngô TC1507 ...... 16
Bảng 2-4: Danh sách các nước cho phép trồng và/hoặc sử dụng ngô TC1507 ......... 18
Bảng 3-1: Nghiên cứu phòng TN, nhà lưới, đồng ruộng nhằm tìm hiểu ảnh hưởng của
protein Cry1F đối với NTOs ........................................................................ 33
Bảng 4-1: Thời gian tiến hành KNHC ........................................................................ 38
Bảng 4-2:Thời gian điều tra thành phần quần thể NTO tại ruộng KNHC .................. 42
Bảng 4-3: Thời gian thu mẫu Collembola tại ruộng KNHC ....................................... 46
Bảng 4-4: Tên giống và các công thức trong KNDR .................................................. 51
Bảng 4-5: Thời gian gieo và thu hoạch tại mỗi địa điểm KNDR ................................ 52
Bảng 4-6: Chỉ tiêu đánh giá đặc tính nông sinh học ................................................... 54
Bảng 4-7: Thang điểm đánh giá mức độ gây hại của một số loại sâu hại chính ......... 56
Bảng 4-8: Các loài động vật chân khớp được theo dõi trong nghiên cứu NTOs ........ 58
Bảng 4-9: Các đợt thu mẫu côn trùng ở các GĐST của cây ngô tại 4 KNDR ............ 59
Bảng 4-10: Các đợt thu mẫu Collembola ở các GĐST của ngô tại 4 điểm KNDR .... 60
Bảng 4-1: Thời gian gieo và thu hoạch ....................................................................... 61
Bảng 5-1: Tổng số cá thể, số loài chân khớp bắt gặp trên các giống ngô trong KNHC
...................................................................................................................... 64
Bảng 5-2: Chỉ số ưu thế và chỉ số đa dạng loài chân khớp trên các giống ngô trong
KNHC ........................................................................................................... 65
Bảng 5-3: Số loài chân khớp ghi nhận được qua điều tra trực tiếp trên ngô KNHC .. 61
Bảng 5-4: Tần suất bắt gặp các loài chân khớp qua điều tra trực tiếp trên ngô KNHC
...................................................................................................................... 62
Bảng 5-5: Số loài chân khớp vào bẫy dính vàng trên các giống ngô KNHC ............. 66
Bảng 5-6: Thành phần loài chân khớp vào bẫy dính vàng trên các giống ngô KNHC
...................................................................................................................... 67
Bảng 5-7: Tần suất bắt gặp các loài chân khớp qua điều tra trực tiếp và bẫy dính vàng
trên ruộng ngô trong KNHC (Văn Giang, 2010 - 2011) .............................. 71
Bảng 5-8: Mật độ bọ rùa đỏ Nhật Bản trên các giống ngô (con/cây) trong KNHC .. 74
Bảng 5-9: Mật độ bọ xít mù xanh trên các giống ngô (con/cây) trong KNHC ........... 75
Bảng 5-10: Mật độ nhện lớn trên các giống ngô (con/cây) trong KNHC ................... 76

Bảng 5-11: Mật độ Bọ cứng cánh ngắn trên các giống ngô (con/cây) trong KNHC .. 76
Bảng 5-12: Thành phần loài bọ đuôi bật (Collembola) trong đất trồng ngô KNHC .. 79

iv


Bảng 5-13: So sánh một số chỉ số định lượng của bọ đuôi bật trong đất trồng ngô
KNHC ........................................................................................................... 81
Bảng 5-14: Đa dạng thành phần loài và phân bố của bọ đuôi bật (Collembola) trong
các lô thí nghiệm thu bằng phương pháp pitfall trap trong KNHC .............. 84
Bảng 5-15: So sánh số lượng loài, số cá thể của bọ đuôi bật (Collembola) trên các
giống ngô khảo nghiệm theo từng đợt thu mẫu trong KNHC ...................... 87
Bảng 5-16: Giá trị chỉ số đa dạng H’ và chỉ số đồng đều (J’) của bọ đuôi bật
(Collembola) trên các giống ngô KNHC ...................................................... 89
Bảng 5-17: Các loài bọ đuôi bật (Collembola) phổ biến (%) trong đất trồng ngô
KNHC ........................................................................................................... 91
Bảng 5-18: Các loài bọ đuôi bật (Collembola) ưu thế (%) trong đất ngô KNHC....... 92
Bảng 5-19: Mức độ nhiễm bệnh đốm lá lớn của các giống ngô KNHC ..................... 93
Bảng 5-20: Mức độ nhiễm bệnh đốm lá nhỏ trên của các giống ngô KNHC ............. 94
Bảng 5-21: Mức độ nhiễm bệnh rỉ sắt của các giống ngô KNHC .............................. 95
Bảng 5-22: Mức độ bị bệnh khô vằn của các giồng ngô KNHC ................................ 96
Bảng 5-23: Mức độ nhiễm bệnh đốm nâu của các giống ngô KNHC ....................... 97
Bảng 5-24: Cấp nhiễm trung bình của rệp muội ngô trên các giống ngô KNHC ....... 98
Bảng 5-25: Cấp nhiễm trung bình của nhện đỏ trên các giống ngô KNHC ............... 99
Bảng 5-26: Cấp nhiễm trung bình của sâu cắn lá ngô trên các giống ngô KNHC ... 100
Bảng 5-27: Tỷ lệ mọc và sức sống cây con của các giống ngô KNDR .................... 106
Bảng 5-28: Một số đặc điểm hình thái của các giống ngô KNDR ............................ 107
Bảng 5-29: Trạng thái cây và tỷ lệ đổ gẫy của các giống ngô KNDR ...................... 108
Bảng 5-30: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các giống ngô KNDR ..... 109
Bảng 5-31: Mức độ nhiễm bệnh Đốm lá lớn của các giống ngô tại 4 điểm KN ....... 111

Bảng 5-32: Mức độ nhiễm bệnh Khô vằn trên các giống ngô tại 4 điểm KN .......... 112
Bảng 5-33: Mức độ bị hại bởi một số loại sâu trên các giống ngô tại 4 điểm KN... 115
Bảng 5-34: Mức độ bị hại bởi sâu xám, rệp muội ngô của các giống ngô tại 4 điểm
KN .............................................................................................................. 116
Bảng 5-35: Số lượng loài chân khớp phân theo bộ ghi nhận được trên ruộng ngô
KNDR tại 4 địa điểm ................................................................................. 118
Bảng 5-36: Thành phần các loài chân khớp bắt gặp trên ruộng ngô KNDR tại 4 địa
điểm ............................................................................................................ 120
Bảng 5-37: Thành phần, mức độ hiện diện các loài chân khớp điều tra bằng điều tra
trực tiếp trên các giống ngô KNDR tại 4 địa điểm(vụ Hè – Thu, 2011) .... 128
Bảng 5-38: Thành phần, mức độ hiện diện loài chân khớp điều tra bằng bẫy dính
vàng trên các giống ngô KNDR tại 4 địa điểm (vụ Hè - Thu, 2011).......... 136

v


Bảng 5-39: Thành phần, mức độ hiện diện các loài chân khớp trong điều tra trực tiếp
và bẫy dính vàng trên các giống ngô KNDR tại 4 địa điểm (vụ Hè - Thu,
2011) ........................................................................................................... 143
Bảng 5-40: Chỉ số đa dạng và chỉ số ưu thế các loài chân khớp bắt gặp trên các giống
ngô KNDR tại 4 địa điểm (vụ Hè -Thu, 2011) ........................................... 150
Bảng 5-41: Chỉ số đa dạng loài sâu hại bắt gặp trên các giống ngô KNDR tại 4 địa
điểm ........................................................................................................... 152
Bảng 5-42: Chỉ số đa dạng các loài bọ rùa bắt mồi trên ngô KNDR tại 4 địa điểm 153
Bảng 5-43: Thành phần loài và phân bố Collembola trong đất ngô KNDR tại 4 địa
điểm ............................................................................................................ 160
Bảng 5-44: Số lượng loài, số cá thể Collembola trên các giống ngô KNDR theo từng
đợt thu mẫu tại 4 địa điểm .......................................................................... 170
Bảng 5-45: So sánh một số chỉ số định lượng Collembola trong đất trồng ngô
KNDR tại 4 địa điểm (vụ Hè – Thu, 2011) ................................................ 171

Bảng 5-46: Giá trị chỉ số đa dạng H’ và chỉ số đồng đều J’ theo từng đợt điều tra trên
đất trồng ngô KNDR tại 4 địa điểm (vụ Hè – Thu, 2011) .......................... 172
Bảng 5-47: Tên các loài Collembola phổ biến và ưu thế trong đất trồng ngô KNDR
tại 4 địa điểm (vụ Hè –Thu, 2011) .............................................................. 175
Bảng 5-48: Các loài Collembola phổ biến, ưu thế trong đất ngô KNDR tại 4 địa điểm
.................................................................................................................... 173
Bảng 6-1: Nhiệt độ, ẩm độ và cường độ ánh sáng trung bình trong các tháng KNHC
ngô tại Văn Giang (2010 – 2011) ............................................................... 175
Bảng 6-2: Nhiệt độ trung bình trong các tháng trong KNDR tại 4 địa điểm (oC) .... 177
Bảng 6-3: Ẩm độ trung bình trong các tháng khảo nghiệm tại 4 địa điểm (%) ........ 177
Bảng 6-4: Cây trồng vụ trước trên nền đất KNDR ................................................... 179
Bảng 6-5: Phương pháp tiêu hủy vật liệu trong khu vực KNDR tại 4 địa điểm KN 186
Bảng 6-6: Lịch trình các đoàn thuộc cơ quan quản lý tham gia kiểm tra giám sát .. 191

vi


MỤC LỤC HÌNH
Hình 2-1: Sơ đồ các yếu tố di truyền đoạn DNA thẳng Pmei PHP8999A được chuyển
nạp trong qui trình tạo dòng ngô Event TC1507. ......................................... 10
Hình 2-2: Plasmid PHP8999 ....................................................................................... 10
Hình 2-3: Mô hình hoạt động của protein Cry gây độc đối với côn trùng.................. 13
Hình 2-4: Tình hình sử dụng ngô TC1507 trên thế giới ............................................. 19
Hình 3-1: Diện tích trồng ngô tại các khu vực trồng ngô chính của Việt Nam .......... 27
Hình 4-1: Sơ đồ bố trí KNHC vụ 1 ............................................................................. 40
Hình 4-2:Sơ đồ bố trí KNHC vụ 2 .............................................................................. 40
Hình 4-3: QuickStix™ Kit dùng phát hiện nhanh protein Cry1F ............................... 41
Hình 4-4: Điểm lấy mẫu trong đánh giá bằng mắt thường ......................................... 43
Hình 4-5: Chỉ số bệnh hại trên lá ................................................................................ 49
Hình 4-6: Sơ đồ KNDR ............................................................................................... 53

Hình 4-7: Các dụng cụ kiểm tra sự hiện diện của protein Cry1F và CP4 EPSPS ...... 53
Hình 4-8: Bẫy dính vàng đặt trong ruộng ngô ............................................................ 59
Hình 5-1: Kết quả kiểm tra sự hiện diện của protein Cry1F trên các giống ngô ........ 62
Hình 5-2: Trung bình tổng số loài bắt gặp trong một kỳ điều tra trên ngô KNHC ..... 64
Hình 5-3: Trung bình số loài chân khớp bắt gặp trong một kỳ điều tra trên ngô
KNHC. .......................................................................................................... 64
Hình 5-4: Giá trị của chỉ số ưu thế Simpson's D trên các giống ngô KNHC ............. 66
Hình 5-5: Chỉ số đa dạng Shannon H' của các giống ngô KNHC .............................. 66
Hình 5-6: Kiểm tra protein Cry1F trên các giống ngô trong KNDR ........................ 102
Hình 6-1: Độ ẩm, Nhiệt độ và Cường độ ánh sáng trung bình trong các tháng khảo
nghiệm ngô tại Văn Giang .......................................................................... 176
Hình 6-2: Nhiệt độ trung bình tại 4 địa điểm KNDR ............................................... 178
Hình 6-3: Ẩm độ trung bình trong các tháng tai 4 địa điểm KNDR ......................... 178

vii


Chữ viết tắt sử dụng trong báo cáo
BĐG

Biến đổi gen

CNSH

Công nghệ Sinh học

Đ/C

Đối chứng

ĐT

Điều tra

GCT

Giống cây trồng

GĐST

Giai đoạn sinh trưởng

HTX

Hợp tác xã

KN

Khảo nghiệm

KNDR

Khảo nghiệm diện rộng

KNHC

Khảo nghiệm hạn chế

KT

Kiểm tra

N/C

Nghiên cứu

NTO

Sinh vật không chủ đích

SX

Sản xuất

TG

Thời gian

TT

Trung tâm

VST

Vùng sinh thái

viii


1

THÔNG TIN CHUNG

1.1 Đơn vị đăng ký khảo nghiệm
Công ty TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam
Đại diện: Ông Nguyễn Đức Mẫn, Tổng Giám đốc
Người và địa chỉ liên lạc: Phạm Chí Hòa, phụ trách CNSH
Địa chỉ: Lầu 11, cao ốc Center Plaza, 17 Lê Duẩn, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh.
Điện thoại: (+84-8) 3 8251610 Ext. 8005
Fax: (+84-8) 3 8251620
Email:
Website: www.pioneer.com

1.2 Đơn vị thực hiện khảo nghiệm
Viện Di truyền Nông nghiệp, viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
Đại diện: PGS.TS. Lê Huy Hàm, viện Trưởng
Địa chỉ: Đường Phạm Văn Đồng, Từ Liêm, Hà Nội, Việt Nam
Điện thoại: (+84-4) 8386734;
Fax: (+84-4) 7543196
E-mail:
Website:
Phụ trách chính: TS. Phạm Thị Liên -Viện Di truyền Nông nghiệp
Các đơn vị tham gia khảo nghiệm:
Viện Bảo vệ Thực vật
Viện Sinh Thái và Tài nguyên Sinh vật
Trạm thực nghiệm Văn Giang, huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên (viện
Di truyền Nông nghiệp)
Trại SX Giống cây trồng Vũ Di - TT Giống cây trồng Vĩnh Phúc.
HTX Phong Thịnh, huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An
Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây Nguyên

TT Nghiên cứu thực nghiệm Hưng Lộc (viện Khoa học Nông nghiệp
Miền Nam).
Các thành viên tham gia khảo nghiệm: danh sách cán bộ tham gia khảo nghiệm
được liệt kê tại Phụ lục 2.

1


1.3 Tên giống cây trồng biến đổi gen khảo nghiệm
-

-

Tên thông thường (cây chủ): Ngô, bắp, bẹ
Tên khoa học: Zea mays L. (Maize)
+ Họ: Gramineae
+ Chi: Zea
+ Loài: mays (2n=20)
Tên sự kiện: Event TC1507 (ngô mang gen cry1F, kháng côn trùng bộ Cánh
vảy)
Tên giống nền (Đ/C): giống ngô lai 30Y87
Tên giống Đ/C tham khảo: Stack TC1507xNK603 (ngô mang gen cry1F kháng
côn trùng bộ cánh vảy và gen cp4 epsps kháng thuốc trừ cỏ glyphosate)

1.4 Các văn bản pháp lý liên quan
Khảo nghiệm ngô chuyển gen Event TC1507 (ngô mang gen cry1F kháng côn
trùng cánh vảy) tại Việt Nam được triển khai trên cơ sở đảm bảo tuân thủ chặt chẽ các
quy định hiện hành của Việt Nam được liệt kê dưới đây:
-

-

-

-

Thông tư 69/2009/TT-BNNPTNT ngày 27/10/2009 về Quy định khảo nghiệm
đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của giống câ y trồng
biến đổi gen.
Thông tư 72/2009/TT-BNNPTNT ngày 17/11/2009 ềv việc Ban hành danh
mục loài cây trồng biến đổi gen được phép khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với
đa dạng sinh học và môi trường cho mục đích làm giống cây trồng ở Việt Nam.
Quyết định 3392/QĐ/BNN-KHCN ngày 25/11/2009 ềv việc Thành lập Hội
đồng An toàn Sinh học ngành NN&PTNT.
Quyết định 252/QĐ-BNN-KHCN ngày 29 tháng 1 năm 2010 về việc Chỉ định
tổ chức khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường
của giống cây trông biến đổi gen.
Nghị định số 69/2010/NĐ-CP ngày 21/6/2010 về an toàn sinh học đối với sinh
vật biến đổi gen, mẫu vật di truyền và sản phẩm của sinh vật biến đổi gen.
Quyết định số 1449/QĐ-BNN-KHCN ngày 31/05/2010 của Bộ NN&PTNT về
việc cấp phép khảo nghiệm hạn chế đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và
môi trường của cây ngô biến đổi gene cho Công ty Pioneer Hi-Bred Việt Nam.
Viện Di truyền Nông nghiệp là cơ quan khảo nghiệm. Thuyết minh đề cương

2


kế hoạch khảo nghiệm ngô chuyển gene trong diện hẹp
NN&PTNT phê duyệt.
-

đã được

Bộ

Quyết định số 907/QĐ-BNN-KHCN ngày 05 tháng 5 năm 2011
ủa Bộ
c
NN&PTNT về việc công nhận kết quả khảo nghiệm hạn chế và cấp phép khảo
nghiệm diện rộng đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của
giống ngô chuyển gen Event TC1507 - mang gen Cry1F kháng côn trùng cánh
vảy, cho công ty TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam; Viện Di truyền là đơn vị
khảo nghiệm. Thuyết minh đề cương kế hoạch khảo nghiệm ngô biến đổi gen
trên diện rông (4 vùng sinh thái) đã được Bộ NN&PTNT phê duyệt.

1.5 Các văn bản kèm theo báo cáo
- Phụ lục 1: các văn bản phụ lục liên quan đến cấp phép KNHC; vận chuyển và
lưu trữ hạt giống; thực hiện và giám sát khảo nghiệm; xử lý và tiêu hủy n gô BĐG
gene TC1507 trong 2 vụ khảo nghiệm hạn chế tại Văn Giang.
- Phụ lục 2: các văn bản phụ lục liên quan đến cấp phép KNDR; vận chuyển và
lưu trữ hạt giống; thực hiện và giám sát khảo nghiệm; xử lý và tiêu hủy ngô chuyển
gene TC1507 trong khảo nghiệm diện rộng tại 4 địa điểm khảo nghiệm là Vĩnh Phúc,
Nghệ An, Đắk Lắk và Đồng Nai.
.- Phụ lục 3: các hình ảnh ghi nhận tập huấn, thực tế đồng ruộng trong KNHC và
KNDR tại các điểm khảo nghiệm.

3


2

TỔNG QUAN VỀ NGÔ BIẾN ĐỔI GEN EVENT TC1507

2.1 Thông tin chung về ngô event TC1507

Tên sự kiện

Event TC1507

Đơn vị đăng kí

C.ty TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam
Địa chỉ: Lầu 11, cao ốc Center Plaza, 17 Lê Duẩn,
Quận 1, TP. Hồ Chí Minh.
Điện thoại: (+84-8) 3 8251610 Ext. 8005
Fax: (+84-8) 3 8251620

Sinh vật cho

Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) ssp. Aizawai dòng
PS811 mang gen cry1F kháng côn trùng bộ Cánh vảy
Vi khuẩn Streptomyces viridochromogenes mang gen
chỉ thị pat kháng thuốc trừ cỏ nhóm glufosinateammonium

Sinh vật nhận

Ngô, bắp, bẹ (Maize/Corn)

Vật liệu bố mẹ

Các dòng ngô lai được nghiên cứu và SX bởi C.ty
Pioneer Hi-Bred

Giống nền

Ngô lai 30Y87

Nguồn gốc xuất sứ

Mêxicô, Trung-Nam Mỹ

Miêu tả giống

Kháng côn trùng bộ cánh vảy (Lipedoptera)

P.P chuyển nạp gen

Súng bắn gen (microprojectile bombardment)

4


2.2 Thông tin về sinh vật cho gen
Ngô chuyển gen e vent 1507 ổng
t hợp p rotein Cry1F và phosphinothricin
acetyltransferase (PAT) được tạo ra bằng phương pháp chuyển đoạn DNA thẳng có
mang gen cry1F (có nguồn gốc từ Bacillus thuringiensis (Bt) ssp. aizawai), gen pat
(có nguồn gốc từ Streptomyces viridochromogenes) cùng các thành phần điều khiển
gen cần thiết khác vào các tế bào phôi (embryos) ngô tự nhiên Hi-II.
Bacillus thuringiensis (Bt) thuộc nhóm Bacillus cereus (Bc), là vi khuẩn gram

dương, sinh bào tử và là chủng vi khuẩn được tìm thấy ở hầu hết các loại đất. Bt là
chủng vi khuẩn có thể tự tạo protein kết tinh (parasporal crystals) trong quá trình hình
thành bào tử và chính khả năng tự tạo crystal này thể hiện sự khác biệt của vi khuẩn
Bt so với B. cerus. Các protein crystals thuộc loại delta-endotoxins (Cry toxins) được
tổng hợp bởi nhóm gen cry của vi khuẩn và thường có tính chất gây độc với một số
loài côn trùng nhất định ( Ibrahim và cs, 2010). Đặc tính trừ sâu của Bt đã được biết
đến từ khá lâu và thuốc trừ sâu sinh học Bt lần đầu tiên được thương mại hóa và sử
dụng từ năm 1938. Hiện nay, người ta đã tìm thấy và phân loại trên 300 Cry protein
khác nhau có ộc
đ tính với chủ yếu trên một số nhóm côn trùng bộ cánh vảy
(Lepidoptera), bộ cánh cứng (Coleoptera), bộ hai cánh (Diptera) và một số ít trong đó
(Cry6) có thể gây độc đối với tuyến trùng (Sanahuja và cs, 2011). Ngô BĐG event
TC1507 được chuyển nạp duy nhất một bản gen tổng hợp protein Cry1F. Gen cry1F
có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) ssp. aizawai dòng PS811. Tính di
truyền cũng như mức độ thể hiện của gen cry1F tổng hợp protein Cry1F trên ngô
event TC1507 được chứng minh là luôn ổn định qua các thế hệ. Việc tổng hợp protein
Cry1F giúp ngô event TC1507 có thể kháng một số loài côn trùng thuộc bộ cánh vảy
(Lepidoptera) ví dụ C. partellus và H. armigera và không phụ thuộc yếu tố mùa vụ.
Streptomyces viridochromogenes là chủng vi khuẩn không gây bệnh, thường
được tìm thấy trong đất (Eckes và cs., 1989). Streptomyces viridochromogenes mang
gen chỉ thị pat mã hóa ổng
t hợp phosphinothricin-N-acetyltransferase (PAT) là
enzyme ức chế quá trình chuyển hóa tổng hợp Glutamine từ Glutamate dẫn đến ngăn
chặn quá trình giải độc ammonia dư thừa và do đó ảnh hưởng tới quá trình quang hợp
ở thực vật. Tổng hợp protein PAT giúp ngô event TC1507 kháng thuốc trừ cỏ nhóm
glufosinate-ammonium (Glufosinate). Trong sự kiện TC1507, pat được sử dụng làm
gene chỉ thị, chỉ đư ợc dùng trong quá trình chọn tạo event TC1507 và giúp có thể
chọn chính xác các cây ngô con có mang gene chuyển. Protein PAT đã được Sở kiểm
tra Sức khỏe Thực vật và Động vật (APHIS) đánh giá là an toàn và không tác ộng
đ

lên sinh vật không chủ đích gồm cả sinh vật có ích. Đoạn DNA mã hóa tổng hợp

5


protein PAT được chứng minh là không độc hại và protein PAT có cấu trúc không
tương đồng với các protein gây độc hại hay dị ứng đã được công bố (OECD, 1999).
Ngoài ra, sản phẩm thuốc diệt cỏ glufosinate ở Việt Nam chỉ có một số ít các sản
phẩm thương mại là Basta (Bayer Vietnam Ltd.), Fasfix (Công ty CP BVTV Sài
Gòn), và Proof (Công ty TNHH Alfa (SaiGon). Do hiệu quả di ệt cỏ thấp nên hầu như
đã ngừng bán trên thị trường (theo Bayer Vietnam Ltd.). Như vậy, pat chỉ được sử
dụng làm gene chỉ thị, protein PAT đã được APHIS đánh giá an toàn sinh học, và
thuốc diệt cỏ glufosinate không phổ biến ở Việt Nam.
Ngoài ra, trong giố ng đối chứng tham khảo, stack TC1507 x NK603, dòng ngô
biến đổi gen NK603 tổng hợp protein CP4 EPSPS được tạo ra bằng cách chèn đoạn
DNA thẳng có chứa hai đoạn gen (2 copies) mang thông tin di truyền tổng hợp 5 enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (gen cp4 epsps) có nguồn gốc từ vi khuẩn
Agrobacterium sp. dòng CP4 cùng các thành phần điều khiển gen cần thiết khác.
2.3 Thông tin về sinh vật nhận
- Tên khoa học: Zea mays L.
- Tên thông thường: Ngô, bắp, bẹ (Maize/Corn)
- Họ: Gramineae
- Chi: Zea
- Loài: mays (2n=20)
Nguồn gốc: Ngô (Zea mays L.) thuộc chi Zea, là loại cây lương thực phổ biến, được
thuần canh tại khu vực Trung-Nam Mỹ, sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ và các phần
còn lại của thế giới. Ngô thuộc bộ Maydae, họ phụ Panicoideae thuộc họ hòa thảo
(Gramineae) trong đó bao gồm một số loài hoang dại khác, gọi chung là ngô hoang.
Bộ Maydae còn bao gồm một số chi là: Zea và Tripsacum phân bố chủ yếu tại vùng
Western Hemisphere, và các chi Coix, Polytoca, Chionachne, Schlerachne, và
Trilobachne ở châu Á (CFIA, 1994). Ngô hoang hiện chỉ được tìm thấy trong tự nhiên

ở Mê-xi-cô và Gua-te-ma-la.
Giống nền: Ngô lai 30Y87 có th
ời gian sinh trưởng phát triển trung bình 115-120
ngày; có số lá trung bình, bản lá rộng, khả năng quang hợp rất tốt. Chiều cao đóng bắp
trung bình, bắp dễ bẻ, lá bi bao kín có khả năng hạn chế mối mọt và thối mốc trên
đồng ruộng. Đặc biệt ngô 30Y87 có khả năng chịu hạn rất tốt, sạch bệnh, cho năng
suất cao và ổn định (8-12 tấn/hecta).

6


2.4 Phương pháp chuyển nạp gen tạo dòng ngô Event TC1507
Ngô event TC1507 được tạo ra bằng phương pháp bắn gene (Biolistics™ PDS1000He) vào các ết bào phôi ngô Hi-II. Một đoạn DNA thẳng (6235 bp) kí hiệu
PHI8999A (Hình 2-1) mang các gen cry1F, pat và kanr cùng các thành phần điều
khiển gen cần thiết khác được cắt ra từ vector PHI8999 (Hình 2-2) bằng việc sử dụng
enzyme PmeI. Các gen này chứa thông tin tổng hợp delta -endotoxin của vi khuẩn
Bacillus thuringiensis var. aizawai PS811; phosphinothricin acetyltrasnferase từ nấm
Streptomyces viridochromogenes và kháng kháng sinh kanamycin. Protein Cry1F
trong ngô chuyển gen TC1507 là protein nhân tạo, có cấu trúc ngắn hơn so với protein
trong vi khuẩn Bt tự nhiên. Protein này có khả năng diệt sâu đục thân châu Âu
(Ostrinia nubilalis), sâu đục thân châu Á (Ostrinia furnacalis), sâu xám (Spodoptera
litura) và giảm đáng kể sự gây hại của các loài sâu này với sự hoạt động của gen
cry1F trong ngô BĐG. Sự hoạt động của gen cry1F trong ngô chuyển gen TC1507
được điểu khiển bởi promoter polyubiqutine có tên là ubiZM1và có nguồn gốc từ
chính cây ngô (Hình 2-1). Ngô TC1507 được chứng minh là chỉ mang duy nhất một
đoạn mã (copy number) gen cry1F, được di truyền và luôn thể hiện ổn định qua các
thế hệ.
Ở ngô event TC1507, gen pat, có nguồn gốc từ S. viridochromogenes, mã hóa
tổng hợp phosphinothricin-N-acetyltransferase (PAT) và được điểu khiển bởi CaMV
35S promoter. Việc chuyển gen pat ở thực vật giúp cây có thể tổng hợp protein PAT

gvà do đó cóả kh
năng
kháng thu
ốc trừ cỏ nhóm glufosinate -ammonium
(Glufosinate). Trong sự kiện TC 1507, pat được sử dụng như là gene chỉ thị, giúp
trong quá trình chọn lọc để chọn được chính xác các cây ngô con có mang gene
chuyển nạp. Protein PAT được biểu hiện ở lá với nồng độ thấp 40.8 pg/µg tổng lượng
protein giúp cây ngô con chuyển gene chịu thuốc diệt cỏ chứa glufosinate.
Các kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm đều khẳng định trên ngô chuyển
gen TC1507 chỉ chứa duy nhất một đoạn AND có mang gen cry1F và gen pat nhưng
không mang gen kháng kanamycin. Ngoài ra. không có bất cứ Plasmid hay đoạn
DNA nào khác được dùng trong sự kiện chuyển gene TC1507 này.
Sau khi chuyển nạp, các tế bào phôi được chuyển vào môi trường nuôi cấy có
chứa thuốc diệt cỏ nhóm glufosinate-ammonium như chất chọn lọc, cho phép các tế
bào phôi mang gen chuyển có thể sống só t và tăng trưởng trong môi trường này. Như
mong đợi, phần lớn các tế bào của cây cũ (không mang gen chuyển) đã được loại bỏ
trong quá trình nuôi cấy trong môi trường chọn lọc này. Các tế bào phôi sống sót và

7


tạo các mô sẹo khỏe, chịu glufosinate-ammonium, sau đó được tái tạo thành các cây
trong nhà kính. Các bước tiếp theo như kiểm tra chuyên sâu hơn bằng phân tích phân
tử (PCR, Northern blot, Sounthern blot vv..), các bước chọn lọc ngoài điều kiện đồng
ruộng cũng như việc kiểm tra, đanh giá khả năng kháng côn trùng chủ đích ví dụ sâu
đục ngô Châu Âu (Ostrinia nubulalis). Ngô event TC1507 cuối cùng được lựa chọn
tạo ra mang tính kháng một số loài côn trùng bộ Cánh vảy (Lepidoptera).
2.4.1 Kích thước, trình tự, chức năng của đoạn gene đưa vào
2.4.1.1 Gen cry1F
Gene cry1F đã được cắt ngắn và tối ưu cho biểu hiện trong thực vật dưới sự điều

khiển của promoter khiển tổng hợp protein ubiquitin và terminator ORF25PolyA
(Bảng 2-1). Protein Cry1F trong giống ngô TC1507 kháng lại côn trùng cánh vảy gây
hại bao gồm cả sâu đục ngô Châu Á (Ostrinia furnacalis). Cơ chế hoạt động của các
tinh thể protein Cry1F là gây chết ấu trùng của những loài côn trùng mẫn cảm với loại
protein nay, do làm tổn thương mô và làm mất khả năng ăn của ấu trùng. Trong quá
trình tiêu hóa trong ruột ấu trùng, protein này hòa tan và trong vàiưtr ờng hợp quá
trình thủy giải protein bởi các protease có trong ruột của côn trùng sẽ tạo ra phần có
độc tính. Phần này sẽ tiếp xúc đặc hiệu với các thụ quan của đường ruột và dẫn đến
phá hủy cân bằng thẩm thấu của các tế bào trong ruột giữa của côn trùng, cuối cùng
làm chết ấu trùng (Ibrahim và cs., 2010).
Ở dạng tự nhiên, Cry1F được tạo ra lượng lớn dưới dạng tiền độc tố dài 1174
axít amin. Sau quá trình thủy phân và hòa tan trong đường ruột của ấu trùng côn trùng
mẫn cảm, phần độc tố có hoạt tính có chiều dài 600 axít amin nằm ở đầu Nitơ (Nterminal) của protein tiền độc tố được tạo ra. Mặc dù việc cắt chính xác chưa được
biết, dựa trên mô phỏng trên máy vi tính và dữ liệu trong phòng thí nghiệm, phần có
hoạt tính độc được dự đoán nằm từ axít amin 28 đến 612. Do đó, để tạo được tính
kháng côn trùng, đoạn cắt ngắn từ gene cry1F chỉ bao gồm đoạn mã hóa phần mang
hoạt tính độc tố được chuyển nạp vào ngô.
2.4.1.2 Gen pat
Gene pat được tối ưu cho biểu hiện trong thực vật chịu sự kiểm soát của 35S
promoter và teminator (Bảng 2-1). Chức năng của protein PAT trong ngô TC1507 là
chất đánh dấu chọn lọc và cho phép chịu các thuốc diệt cỏ chứa glufosinateammonium. Sản phẩm này được đăng ký sử dụng cho ngô chịu glufosinate. Gene pat

8


có nguồn gốc từ vi khuẩn đất Streptomyces viridochromogenes chủng Tü494. Nó mã
hóa cho một đoạn polypeptide dài 183 axít amin, và protein PAT hoàn chỉnh ở trạng
thái tự nhiên được biết là hai cấu phần protein giống nhau nặng khoảng 43 kDa
(Wehrmann et al., 1996).
Hoạt tính của protein PATã đư

đ
ợc mổ tả chi tiết (OECD, 1999). Lphosphinothricin hay glufosinate (L-PPT) là thành phần hoạt tính trong thuốc diệt cỏ
chứa glufosinate-ammonium. Nó gắn và bất hoạt enzym tổng hợp glutamine trong
thực vật dẫn đến ngăn chặn quá trình giải độc ammonia dư thừa, cuối cùng làm cây
chết. Hoạt tính của protein PAT (phosphinothricin-N-acetyltransferase) được đặc
trưng bời xúc tác sự chuyển hóa L-PPT thành N-acetyl-L-PPT. Dạng không có hoạt
tính này sẽ không gắn với enzym tổng hợp glutamin (De Block và cộng sự, 1988). Do
đó biểu hiện của PAT trong ngô TC1507 dẫn đến sự chuyển hóa glufosinate hiện diện
trong môi trường chọn lọc thành dạng không có hoạt tính, cho phép sự khử độc
ammonia trong cây (EPA, 1995 & 1997).
2.4.2 Phương pháp xác định, phát hiện gen, đặc trưng của gen
Sự hiện diện của các gen được chuyển nạp vào ngô TC1507 được nghiên cứu
qua nhiều thế hệ để bảo đảm tính ổn định di truyền. Biểu hiện kiểu hình và các phân
tích phân tử cho thấy rằng ngô TC1507 mang gene cry1F được thừa hưởng ổn định
qua ít nhất 6 thế hệ theo mô hình di truyền của Mendel. Năng suất nông nghiệp của
ngô TC1507 được khẳng định giống với ngô không chuyển gen ngoại trừ các thay đổi
mong muốn trong việc kháng côn trùng. Kết quả là ngô TC1507 biểu hiện prot ein
Cry1F cho phép kháng một số côn trùng cánh vảy có hại.
Các quan sát kiểu hình chỉ ra rằng các chuyển gene này được di truyền như các
gene trội theo mô hình phân ly của Mendel. Phương pháp phân tích có liên quan đến
việc xịt chất chỉ thị glufosinate-ammonium ở mỗi thế hệ để ghi nhận và loại bỏ các
phân ly vô nghĩa (các cây k hông chứa bản sao của gene chuyển). Dữ liệu của sự phân
ly ở các thế hệ tiếp theo được lấy từ các cây thu nhận từ thế hệ F1 dựa trên đặc điểm
chịu thuốc diệt cỏ và kháng lại sâu đục ngô Châu Âu. Tất cả các cây được xác định
chịu glufosinate-ammonium cũng cho thấy kháng lại sự xâm nhiễm của sâu đục ngô
Châu Âu.
Dùng phương pháp PCR, ự
s hiện diện của cả hai gen cry1F và gene đánh dấu
chọn lọc pat trong dòng ngô TC1507 ở hai cá thể lai r iêng biệt lấy từ thế hệ T1S1 đã
khẳng định sự ổn định của các gene này trong bộ gene của ngô (CRL-EU, 2005; Lee

9


và cs., 2004). Các thí nghiệm lai phân tử Southern blot cũng cho kết quả tương tự trên
các thế hệ T1S1 và BC4F1 củng cố kết luận rằng việc di truyền này là ổn định qua
nhiều thế hệ.

Hình 2-1: Sơ đồ các yếu tố di truyền đoạn DNA thẳng Pmei PHP8999A được
chuyển nạp trong qui trình tạo dòng ngô Event TC1507.

Pst I (101)
Hind III (59)
Pme I (21)

UBIZM 1(2)

nptII
EcoR I (1488)

Pme I (6256)
Hind III (6119)

Pst I (2087)
BamH I (2101)

PHP8999
9504 bp

Pst I (6117)

Cry1F (Trunc)

BamH I (6095)

Pst I (3031)

EcoR I (6073)

BamH I (3929)
Pst I (3945)
Hind III (3949)

CAMV35S (Term)
Pst I (5861)
BamH I (5605)

PAT

BamH I (5290)

EcoR I (4690)
EcoR I (4744)

ORF25PolyA

CAMV35S (Prom)

Hình 2-2: Plasmid PHP8999

10


Bảng 2-1: Các yếu tố di truyền có trong plasmid PHP8999
Yếu tố di truyền

Kích cỡ
(kb)

Chức năng

ubiZM 1(2)

1.98

Promoter điều khiển tổng hợp protein ubiquitin (thêm
vùng intron và vùng 5' không mã hóa của gene
ubiquitin ngô) từ Zea mays (Christensen và cs, 1992)

cry1F (cắt ngắn)

1.82

Gen cry1F đã cắt ngắn lấy từ Bacillus thuringiensis
var. aizawai (đã tối ưu cho biểu hiện trong thực vật)

ORF25PolyA

0.72

Terminator từ Agrobacterium tumefaciens pTi15955

CaMV 35S
promoter

0.55

35S promoter từ virus khảm bông cải (Odell và cs,
1985)

pat

0.55

Gene kháng glufosinate (đã tối ưu cho biểu hiện trong
thực vật), dựa vào gene mã hóa phosphinothricin
acetyltransferase lấy từ S. viridochromogenes
(Wohlleben và cs., 1988; Eckes và cs., 1989)

CaMV 35S
terminator

0.20

35S terminator từ virus khảm bông cải (Pietrzak và cs,
1986)

2.5 Đặc tính và hiện trạng sử dụng ngô event TC1507
2.5.1 Protein CRY1F kháng côn trùng, sâu hại
Gen cry1F có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacilus thuringiensis (Bt) var. aizawai. Bt

thuộc nhóm vi khuẩn gram dương, là vi sinh vật mang bào tử được biết đến nhiều
nhất về giá trị sử dụng như thuốc trừ dịch hại sinh học. Việc tổng hợp protein Bt ở cây
trồng chuyển gen giúp cây trồng có tính chống côn trùng (Ibrahim và cs., 2010; Prieto
Samsonov và cs, 1997). Protein Cry1F là lo
ại δ -endotoxin và là loại protein có tính
kháng côn trùng cao nh
ất trong nhóm Bt. Hoạt tính của δ-endotoxin trong protein
Cry1F tổng hợp trong ngô event 1507 là đầu tiên chúng có thể dính vào những vị trí
nhất định trên mô ruột giữa (midgut) của những loài côn trùng mẫn cảm với loại
protein này (de Maagd và cs., 2003; Schnepf và cs., 1998). Tiếp đến, chúng ức chế
quá trình trao đổi ion của mô ruột dẫn đến tê liệt, thậm chí gây chết hoàn toàn gây ra
bởi nhiễm khuẩn (Bravo và cs., 2007). Protein Cry1F chỉ có tính độc duy nhất đối với

11


sâu non một số loài thuộc bộ cánh vảy (Lepidoptera). δ-endotoxin trong protein Bt
không thể bám dính trong bề mặt tế bào niêm mạc ruột của động vật có vú. Do vậy,
loại protein nay hoàn toàn không gây độc đối với con người cũng như các loài vật
nuôi (Siegel, 2001).
Hoạt tính sinh học của protein CRY1F được kiểm tra trên một loạt các loài côn
trùng gây hại trên ngô. Các khảo nghiệm được thiết lập bằng cách cho côn trùng ăn
thức ăn nhân tạo đã được xử lý với dịch chứa protein CRY1F sản xuất bởi vi khuẩn.
Các đặc tính sin h hóa của protein CRY1F tạo bởi cây trồng biến đổi gen cry1F và
protein CRY1F tổng hợp từ vi khuẩn (B.t) được khẳng định là không có sự khác biệt
(Evans, 1998). Các loài côn trùng sử dụng trong khảo nghiệm bao gồm sâu đục ngô
Châu Âu (Ostrinia nubilalis), sâu ăn lá (Spodoptera frugiperda), sâu ăn trái
(Helicoverpa zea), sâu xám (Agrotis ipsilon), sâu đục thân (Elasmopalpus
lignosellus), sâu đục mía ( Diatraea saccharalis), sâu đục ngô tây nam ( Diatraea
grandiosella), sâu đục rễ ngô phía tây ( Diabrotica virgifera virgifera), rệp lá ngô

(Rhopalosiphum maidis), và bọ nhảy lá ngô (Dalbulus maidis) (Evans, 1998; Herman
và Korjagin, 1999). Kết quả thể hiện sâu đục thân ngô Châu Âu, sâu đàn, sâu đục trái,
và sâu xám mẫn cảm với cả protein CRY1F được tổng hợp từ cây trồng chuyển gen
và từ vi khuẩn (Evans, 1998). Ở một nghiên cứu khác, việc sử dụng protein CRY1F từ
vi khuẩn diệt được sâu đục thân, sâu đục ngô tây nam, và sâu đục mía, nhưng nó
không gây độc đối với sâu đục rễ ngô phía tây, rệp lá ngô và và bọ nhảy lá ngô
(Herman and Korjagin, 1999).
Ngoài ra, hiệu quả của ngô event TC1507 chống lại hàng loạt các côn trùng gây
hại cũng được kiểm tra và so sánh với các đối chứng là ngô thô ng thường trong các
điều kiện đồng ruộng Việt Nam (Bảng 2-2). Tóm lại, các kết quả nghiên cứu đều cho
thấy ngô chuyển gen mang event TC1507 tốt hơn giống ngô thông thường (không
biến đổi gen) trong việc kháng lại một số loài côn trùng bộ cánh vảy.

12


Hình 2-3: Mô hình hoạt động của protein Cry gây độc đối với côn trùng
(Ibrahim và cs., 2010)

13


Bảng 2-2: So sánh hiệu quả của ngô TC1507 và ngô không chuyển gen

Ngô
TC 1507
Đ/C

ECB tổn
thương lá

(1-9)a

ECB tổn
thương (inch
đường đục)

ECB tổn
thương trái
(1-9)a

FAW
tổn thương
(1-9)a

CEW
tổn thương
(1-9)a

SWCB
tổn thương
(ins đường đục)

BCW tổn
thương
(% cut-3 ngày)

SCB tổn
thương
(% )b

9
2

0.4
9

7.8
4.3

8
2

6
4

0.4
6.4

32
100

4
90

Ghi chú:
a: Điểm tổn thương được ghi nhận bằng quan sát theo thang điểm 1 - 9 (1: nhạy hoàn toàn; 9: kháng hoàn toàn)
b: Sự khác biệt bình phương ít nhất (0.05%) = 9.6
ECB = Sâu đục thân ngô Châu Âu
FAW = Sâu đàn
CEW = Sâu đục trái

SWCB = Sâu đục thân ngô Tây Nam
BCW = Sâu xám
SCB = Sâu đục mía

14


2.5.2 Protein PAT kháng glufosinate-ammonium trong đánh dấu chọn lọc
Gen pat sử dụng trong quá trình chuyển nạp gen trong việc tạo dòng ngô event
TC1507 có nguồn gốc tự nhiên từ vi khuẩn Streptomyces viridochromogenes (Eckes
và cs., 1989). S. viridochromogenes sản xuất ra L-phosphinothricyl-L-alanyl-alanine
(L-PPT) có tính chất kháng thuốc trừ cỏ không chọn lọc. Qua nhiề u thập kỉ, gen pat
được sử dụng để chuyển nạp vào nhiều loại cây trồng biến đổi gen nhằm mục đich tạo
tính kháng PPT cũng như dạng tổng hợp của nó, glufosinate-ammonium. Ngô chuyển
gen tổng hợp protein PAT bắt đầu được thương mại và trồng tại Mỹ từ năm 199 6.
Hoàn toàn không ghi nhận bất kì tác dụng phụ nào đối với sức khỏe con người trong
việc sử dụng gen pat trên cây trồng chuyển gen như canola và một số giống ngô
(Hérouet và cs., 2005; OECD, 1999a; OECD, 2002a).
Sự biểu hiện của protein PAT trong ngô TC1507 cho phép cây chịu thuốc diệt
cỏ có glufosinate-ammonium. Glufosinate-ammonium ức chế enzym tổng hợp
glutamine dẫn đến tích tụ ammonia và làm chết tế bào cây. Enzym PAT có tính khử
độc glufosinate hay phophinothricin bằng acetyl hóa nó thành chất không có hoạt tính.
Các thử nghiệm trên ruộng cho thấy ngô event TC1507 chịu thuốc diệt cỏ chứa
glufosinate-ammonium ở các mức độ cao và không có hiện tượng gây độc cho cây.
Dòng ngô TC1507 có thể được sử dụng như sản phẩm chịu glufosinate -ammonium,
khi các sản phẩm thuốc diệt cỏ như vậy được đăng ký cho sử dụng trên ngô chịu
glufosinate.
Ở nhiều nghiên cứu, trong tất các mẫu đối chứng hàm lượng protein CRY1F và
PAT đều dưới ngưỡng có thể phát hiện . Những nghiên cứu này cũng cho thấy hàm
lượng protein CRY1F tìm thấy ở các mức độ có thể đo được trong tất cả các mẫu mô

của ngô event TC1507 được kiểm tra. Thêm vào đó, sự biểu hiện của protein PAT chỉ
được ghi nhận ở các mức độ có thể đo được trong các mẫu mô lá ngô event TC1507
trong tất cả các mẫu kiểm tra. Điều này khẳng định protein PAT chỉ được biểu hiện
trong dòng ngô TC1507 cho phép cây chống chịu glufosinate-ammonium.
2.5.3 Thông tin liên quan đến biểu hiện tính trạng của gen chuyển nạp vào ngô
chuyển gen TC1507
Ngô TC1507 cho kết quả biểu hiện protein Cry1F cho phép kháng lại một số côn
trùng cánh ảvy nhất định và protein PAT cho phép sử dụng hóa chất diệt cỏ
glufosinate-ammonium như chất đánh dấu chọn lọc. Các kết quả của nghiên cứu biểu
hiện protein trong dòng ngô lai Bt Cry1F TC1507 được tóm tắt trong Bảng 2-3. Các
mức độ biểu hiện của protein Cry1F dưới ngưỡng phát hiện trong tất các mẫu đối

15