Phân lập và thiết kế vector biểu hiện gen ZmNFYB2 và ZmNAC1 nhằm đáp ứng khả năng chống chịu với điều kiện hạn hán ở cây ngô (LV thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

--------------------------

NGUYỄN HỮU KIÊN

PHÂN LẬP VÀ THIẾT KẾ VECTOR BIỂU HIỆN GEN
ZmNF-YB2 VÀ ZmNAC1 NHẰM ĐÁP ỨNG KHẢ NĂNG
CHỐNG CHỊU VỚI ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở CÂY NGÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI, năm 2014
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

---------------------------

NGUYỄN HỮU KIÊN

PHÂN LẬP VÀ THIẾT KẾ VECTOR BIỂU HIỆN GEN
ZmNF-YB2 VÀ ZmNAC1 NHẰM ĐÁP ỨNG KHẢ NĂNG
CHỐNG CHỊU VỚI ĐIỀU KIỆN HẠN HÁN Ở CÂY NGÔ

Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệm

Mã số: 60420114

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Văn Đồng

HÀ NỘI, năm 2014

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


MỤC LỤC
Lời cảm ơn…………………………………………………………………………………i
Lời cam đoan……………………………………………………………………...………ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT…………………………………..iii
DANH MỤC CÁC BẢNG……………………………………………………………......v
DANH MỤC CÁC HÌNH……………………………………………………………….vi
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 4
1.1. Tổng quan về cây ngô ........................................................................................... 4
1.1.1.

Nguồn gốc địa lý của cây ngô...................................................................................... 4

1.1.2.

Nguồn gốc di truyền của cây ngô................................................................................ 5

1.1.3.

Đặc điểm nông sinh học của cây ngô ......................................................................... 6

1.1.4.

Vai trò của cây ngô trong nền kinh tế ........................................................................ 6

1.1.5.

Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam.................................................... 9

1.1.5.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới .......................................................................... 9
1.1.5.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam ......................................................................... 10
1.2. Tình hình phát triển ngô biến đổi gen trên thế giới và ở Việt Nam ............... 11
1.2.1.

Các phương pháp chuyển gen vào ngô .................................................................... 11

1.2.2.

Thành tựu và triển vọng của cây ngô biến đổi gen trên thế giới và Việt Nam .... 13

1.3. Ảnh hƣởng của hạn hán đến cây trồng và phản ứng của cây trồng với điều
kiện hạn hán ............................................................................................................... 16
1.3.1.

Hạn hán và nhu cầu tạo cây trồng kháng hạn ............................................ 16

1.3.2.

Khái niệm về tính chiu hạn và phản ứng của cây trồng với điều kiện hạn17

1.4. Tổng quan về gen NF-YB2 và NAC1 ................................................................. 19
1.4.1. Khái niệm và vai trò của các nhân tố phiên mã với điều kiện bất lợi phi sinh
học……………………………………………………………………………………...19
1.4.2.

Tổng quan về gen NF-YB2 ........................................................................................ 20

1.4.3.

Tổng quan về gen NAC1 ............................................................................................ 22
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 26
2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 26
2.1.1. Vật liệu thực vật ............................................................................................................... 26
2.1.2. DNA plasmid và chủng vi khuẩn ................................................................................... 26
2.1.3. Hóa chất ............................................................................................................................ 26
2.1.4. Các thiết bị máy móc........................................................................................................ 27
2.1.5. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................................................... 27
2.2. Phƣơng pháp ....................................................................................................... 27
2.2.1. Phương pháp tìm kiếm dữ liệu và thiết kế mồi đặc hiệu cho gen ZmNF-YB2 và
ZmNAC1 ..................................................................................................................................... 27
2.2.2. Phương pháp tổng hợp cDNA........................................................................................ 28
2.2.3. Tách dòng gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 từ cDNA của giống NTCB ...................... 32
2.2.4. Thiết kế vector siêu biểu hiện gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 ..................................... 37
2.2.5. Khảo sát khả năng tiếp nhận gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 của một số dòng ngô
Việt Nam ...................................................................................................................................... 42
2.2.6. Các chỉ tiêu theo dõi và đánh giá ................................................................................... 43

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 44
3.1. Kết quả tách chiết RNA tổng số từ giống NTCB ............................................. 44
3.2. Kết quả phân lập gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 từ cDNA của giống NTCB .. 45
3.3. Thiết kế vector siêu biểu hiện pZY:CaMV35S::ZmNF-YB2 và
pZY:CaMV5S::ZmNAC1 ........................................................................................... 51
3.4. Kết quả đánh giá khả năng tiếp nhận gen của một số dòng ngô Việt Nam sử
dụng vector pZY:CaMV35S::ZmNFYB2 và pZY:CaMV35S::ZmNAC1 ................ 55
3.4.1. Kết quả biến nạp gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 vào các dòng ngô ........................... 55
3.4.2. Kết quả phân tích các cây mang gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 bằng kỹ thuật
PCR……………………………………………………………………………………...59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 63
PHỤ LỤC………………………………………………………………………………68

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


i
Lời cảm ơn
Trước hết. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô và cán bộ công tác tại Viện
Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong
suốt quá trình học tập tại viện.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Văn Đồng,
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình công tác cũng
như trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ, anh, chị, em
trong Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Tế bào Thực vật, Viện Di truyền Nông
nghiệp đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình công tác và nghiên cứu khoa học vừa
qua.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã nhiệt tình động viên,

giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học cũng như trong cuộc sống.
Luận văn này được thực hiện từ nguồn kinh phí từ đề tài “Nghiên cứu tạo giống
ngô chịu hạn bằng công nghệ gen” thuộc chương trình đề tài cấp nhà nước về lĩnh vực
CNSH Nông nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng

năm 2014

Nguyễn Hữu Kiên

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


ii
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong luận văn này. Mọi
kết quả thu được nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác, các
số liệu, sơ đồ kết quả của luận văn này chưa từng được công bố.
Mọi dữ liệu hình ảnh, biểu đồ và trích dẫn tham khảo trong luận văn đều được thu
thập và sử dụng từ nguồn dữ liệu mở hoặc với sự đồng ý của tác giả.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên!
Tác giả

Nguyễn Hữu Kiên

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AS

Acetosyringone

A.tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens

BAP

6-Benzyl Amino Purine (Benzyladeninpurin)

Bp

Base pair

cDNA

Complementary DNA

Cs

Cộng sự

CTAB

Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide

DNA

Deoxyribonucleic Acid

DEPC

Diethyl pyrocarbonate

dNTP

Deoxyribonucleotide triphosphate

E.coli

Escherichia coli

EDTA

Ethylen dimine tetra acetic acid

g/l

Gam/lít

IPTG

Isopropylthio-beta-D-galactoside

Kb

Kilobase

kDa

KiloDalton

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


iv
LB

Luria Bertani

mg/l

Miligam/lít

NTCB

Ngô tẻ cao bằng

OD

Optical density

PCR

Polymerase Chain Reaction

RNA

Ribonucleic Acid

Rnase

Ribonuclease

SDS

Sodium dodecyl sulphate

TAE

Tris-Acetic acide-EDTA

Taq polymerase

Thermus aquaticus polymerase

TE

Tris-EDTA

X-Gal

5-brom-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactosidase

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020 ....................................................... 9
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới 2009 – 2012 ........................ 10
Bảng 1.3. Sản xuất ngô Việt Nam từ năm 2009 – 2012 ..................................................... 11
Bảng 2.1. Trình tự các cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu ............................................... 27
Bảng 2.2. Thành phần phản ứng ........................................................................................ 29
Bảng 2.3. Thành phần phản ứng ........................................................................................ 31
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA .............................................................. 31
Bảng 2.5. Thành phần phản ứng PCR gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 từ cDNA ................. 32
Bảng 2.6. Chu trình nhiệt phản ứng PCR .......................................................................... 33
Bảng 2.7. Thành phần phản ứng gắn 3’A Overhang ......................................................... 34
Bảng 2.8. Thành phần phản ứng gắn đoạn gen vào vector tách dòng .............................. 35
Bảng 2.9. Thành phần phản ứng PCR từ khuẩn lạc .......................................................... 36
Bảng 2.10. Thành phần phản ứng cắt enzyme giới hạn ..................................................... 37
Bảng 2.11. Thành phần phản ứng cắt DNA plasmid ......................................................... 38
Bảng 2.12. thành phần phản ứng loại nhóm 5’ phosphatase ............................................ 39
Bảng 2.13. Thành phần phản ứng gắn đoạn gen vào vector ............................................. 39
Bảng 2.14. Thành phần phản ứng cắt plasmid pZY:CaMV35S ......................................... 40
Bảng 3.1. Kết quả tách chiết RNA tổng số của giống NTCB ............................................. 44
Bảng 3.2. Kết quả biến nạp vector pZY:CaMV35S::ZmNF-YB2 và
pZY:CaM35S::ZmNAC1 vào 3 dòng ngô Việt Nam ........................................................... 56
Bảng 3.3. Kết quả phân tích các dòng ngô chuyển gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 thế hệ T0
của 3 dòng ngô sử dụng biến nạp ....................................................................................... 59

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


vi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế đáp ứng của thực vật trong điều kiện hạn hán ...................................... 19
Hình 2.1. Vector plasmid pGEM-T Easy mở vòng ............................................................ 35
Hình 2.2. Bản đồ cấu trúc vector biểu hiện pZY:CaMV35S .............................................. 38
Hình 3.1. Kết quả điện di kiểm tra RNA tổng số ............................................................... 45
Hình 3.2. Kết quả khuếch đại gen ZmNF-YB2 từ cDNA ................................................... 46
Hình 3.3.a. Kết quả PCR gen ZmNAC1 từ các cDNA; b. Kết quả PCR đoạn gen ZmNAC1
dự kiến sau khi xử lý với sorbitol 12 giờ ............................................................................ 47
Hình 3.4.a. Kết quả điện điện di kiểm tra sản phẩm PCR từ khuẩn lạc mang gen ZmNFYB2; b. Kết quả kiểm tra sản phẩm PCR khuẩn lạc mang gen ZmNAC1 .......................... 49
Hình 3.5. Cấu trúc vector siêu biểu hiện pZY:CaMV35S::ZmNF-YB2 ............................. 52
Hình 3.6. Cấu trúc vector siêu biểu hiện pZY:CaMV35S::ZmNAC1 ................................ 52
Hình 3.7.a. Kết quả PCR gen ZmNF-YB2 sử dụng cặp mồi 35S-F/ZmNF-YB2Asc-R; b.
Kết quả PCR khuẩn lạc sử dụng cặp mồi 35S-F/ZmNAC1BamHI-R................................. 53
Hình 3.8.a. Kết quả cắt vector pZY:CaMV35S::ZmNF-YB2 bằng enzyme giới hạn AscI;
b. Kết quả cắt vector pZY:CaMV35S::ZmNAC1 bằng enzyme giới hạn BamHI ............... 54
Hình 3.9. Quy trình biến nạp gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 vào các dòng ngô Việt Nam . 59
Hình 3.10. Kết quả phân tích PCR gen chọn lọc (Bar) của các cây ngô chuyển genZmNFYB2 thế hệ To ...................................................................................................................... 60
Hình 3.11. Kết quả phân tích PCR gen đích ZmNF-YB2 của các cây ngô chuyển gen thế
hệ To ................................................................................................................................... 60
Hình 3.12. Kết quả phân tích PCR gen chọn lọc (Bar) của các cây ngô chuyển gen
ZmNAC1 thế hệ To ............................................................................................................. 61

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


1

MỞ ĐẦU
Ngô có tên khoa học (Zea mays L.) là một trong ba cây lương thực quan trọng nhất
trên thế. So với lúa mì và lúa gạo thì ngô đứng thứ ba về diện tích, thứ hai về năng suất

nhưng thứ nhất về sản lượng, ngô được trồng ở hơn 100 quốc gia trên thế giới tập trung ở các
nước Mỹ, Trung Quốc, Braxin, Mehicô, Pháp và Ấn Độ [65].Tính đến năm 2012 diện tích
trồng ngô thế giới vào khoảng 177,38 triệu ha, năng suất 4,92 tấn/ha, sản lượng đạt 872 triệu
tấn. Theo dự đoán vào năm 2020, nhu cầu ngô sẽ tăng lên 50% với hơn 800 triệu tấn một
năm hiện nay và có thể vượt qua cả lúa gạo và lúa mì [44]. Hiện nay, các giống ngô biến đổi
gen chiếm 26% tổng diện tích cây ngô trên thế giới [66].
Nông nghiệp hiện đang sử dụng 70% nguồn nước ở các nước đang phát triển và 86%
nguồn nước đối với các nước phát triển trong khi đó nguồn nước ngọt đang ngày càng trở nên
khan hiếm do hiện tượng biến đổi khí hậu, vì vậy các giống ngô chịu hạn và có khả năng sử
dụng nước hiệu quả đang được coi là hướng ưu tiên nghiên cứu nhằm phát triển giống ngô
trong tương lai. Cả hai phương pháp chọn giống truyền thống và chọn giống bằng công nghệ
sinh học đều đang được áp dụng để chọn tạo ra các giống cây trồng có khả năng chịu hạn.
Trong đó nghiên cứu chọn tạo giống ngô biến đổi gen chịu hạn là một hướng nghiên cứu rất
được chú trọng trên thế giới.
Những nghiên cứu về phản ứng của cây trồng đối với điều kiện trồng trọt thiếu
nước ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh khí hậu trái đất thay đổi dẫn đến diện
tích khô hạn ngày một tăng [43]. Khi gặp điều kiện thiếu nước, cây trồng thường có
những phản ứng sinh lý chung, phức tạp để thích nghi và tồn tại. Điều kiện thiếu nước sẽ
làm cho thực vật đóng các khí khổng, giảm hô hấp và quang hợp, giảm thể tích nước
trong các mô thực vật, quá trình sinh trưởng chậm lại, hệ rễ phát triển xuyên sâu và lan
rộng để hút nước.... [34].
Các nghiên cứu về khả năng chịu hạn và chọn giống ngô chuyển gen chịu hạn đang
được đồng loạt tiến hành ở nhiều phòng thí nghiệm, bởi công ty giống trên thế giới, ở nhiều
mức độ khác nhau, từ nghiên cứu cơ chế cơ bản cho đến nghiên cứu ứng dụng chuyển gen
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


2
tạo giống mới. Tuy nhiên, khả năng chịu hạn là một tính trạng phức tạp, các nghiên cứu đã
chỉ ra rằng một chiến lược chọn tạo cây ngô chịu hạn biến đổi gen hiệu quả là chiến lược

sử dụng cùng một lúc nhiều gen chịu hạn hiệu quả hoặc sử dụng một gen điều khiển có
tác dụng điều khiển nhiều gen tham gia quá trình chịu hạn [14].
Khả năng chịu hạn ở cây trồng nói chung và ở ngô nói riêng là tính trạng được
kiểm soát bởi nhiều gen. Những công trình nghiên cứu về cơ chế phân tử của khả năng
chịu hạn của thực vật trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng: các gen tham gia vào quá
trình chịu hạn của thực vật được chia thành hai nhóm: Nhóm1- gen điều khiển (gen tổng
hợp protein điều khiển quá trình phiên mã - transcription factor, kinase...) và Nhóm 2- gen
chức năng (gen tham gia vào quá trình tổng hợp photphatase, protease, late
embryogenesis abundant (LEA), các protein sinh tổng hợp amino acid, đường: proline,
mannitol, sorbitol làm cho thực vật tạo ra hàng loạt phản ứng sinh hoá và sinh lí để tồn tại
và thích nghi) [25].
Xuất phát từ những vấn đề và yêu cầu cấp thiết này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề
tài “Phân lập và thiết kế vector biểu hiện gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 nhằm đáp ứng
khả năng chống chịu với điều kiện hạn hán ở cây ngô”.
Mục đích của đề tài
Phân lập và thiết kế vector nhằm tăng cường sự biểu hiện của gen ZmNF-YB2 và
ZmNAC1 phục vụ cho công tác chọn tạo các dòng ngô biến đổi gen có khả năng chiu hạn.
Yêu cầu của đề tài
-

Phân lập gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 từ giống ngô Tẻ Cao Bằng.

-

Thiết kế các vector siêu biểu hiện gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1.

-

Khảo sát khả năng tiếp nhận gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1 đối với các dòng ngô

chọn lọc Việt Nam.

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


3
Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học
-

Thực hiện đề tài này giúp chúng tôi có thêm kinh nghiệm, kiến thức về các kỹ
thuật phân lập, tách chiết gen, thiết kế vector biểu hiện gen từ vật liệu, đối tượng
quan tâm, ngoài ra còn cung cấp thêm hiểu biết về các kỹ thuật chuyển nạp gen
vào thực vật mà công nghệ sinh học hiện đại đang áp dụng.

-

Kết quả nghiên cứu của để tài sẽ cung cấp các vật liệu khởi đầu cho việc nghiên
cứu chức năng gen ZmNF-YB2 và ZmNAC1.

Ý nghĩa thực tiễn
Ngoài ý nghĩa về khoa học, vấn đề nghiên cứu trong đề tài của chúng tôi còn có ý
nghĩa trong thực tiễn. Việc thiết kế thành công các vector biểu hiện mang gen ZmNF-YB2
và ZmNAC1 phục vụ cho việc chuyển gen vào các giống ngô Việt Nam bước đầu tạo
thuận lợi cho công tác chọn tạo giống ngô chống chịu các bất lợi phi sinh học nói chung ở
Việt Nam.

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

4

Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan về cây ngô

1.1.1. Nguồn gốc địa lý của cây ngô
Căn cứ vào những nghiên cứu về nguồn gốc cây trồng của Vavilov (1926) đã
chứng minh rằng: Miền Trung Nam Mexico là Trung tâm phát sinh thứ nhất và vùng núi
Andet thuộc Peru là Trung tâm phát sinh thứ 2 của cây ngô [59]. Năm 1948 người ta đã
tìm thấy hóa thạnh của phấn ngô được khai quật ở Bellar Arter – Mexico, điều này đã
khẳng định những nhận định của Vavilov là đúng đắn.
Từ đây, bằng nhiều con đường ngô đã phân bố ra hầu hết các nước thuộc Châu
Mỹ, lên phía Bắc, sang phía Tây của Hoa Kỳ và vượt đại dương đến các đảo thuộc vịnh
Caribe. Dưới sự tác động mạnh mẽ của con người trong công tác chọn tạo giống, cây ngô
đã nhanh chóng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau và đã hình thành một vùng
“vành đai ngô” nổi tiếng của Mỹ với các giống ngô lai đầu tiên.
Từ Peru cây ngô đã lan truyền xuống phía Nam Chile, đến Ecuador, Columbia và
nhiều vùng thuộc nước Brazil. Cây ngô được đưa vào Châu Âu từ sau chuyến thám hiểm
của Colombus năm 1493. Ở đây người ta đã nhanh chóng nhận ra giá trị lương thực của
nó, nên cây ngô đã được trồng rộng rãi và nhanh chóng lan truyền ra các nước trong châu
lục. Vào khoảng 1521 cây ngô được đưa vào Ấn Độ, Indonesia và năm 1575 ngô được
nhập vào Trung Quốc.
Theo nhà bác học Lê Quý Đôn, cây ngô được đưa vào Việt Nam từ cuối thế kỷ 17
(thời Khang Hy) do ông Trần Thế Vinh đi sứ Trung Quốc về và được trồng đầu tiên ở Sơn
tây và gọi là “ngô”. Nhờ những đặc điểm quý cây ngô sớm được người Việt Nam chấp nhận
và mở rộng sản xuất, coi như là một trong các cây lương thực chính chỉ sau cây lúa nước về
mặt diện tích nhưng lại là cây năng suất và giá trị kinh tế cao nhất. Cây ngô có khả năng thích
ứng rộng, có thể trồng được nhiều vụ trong năm và trồng được hầu hết các vùng sinh thái

khác nhau trong nước, đặc biệt là vùng đất cao không có khả năng tưới tiêu. Đối với vùng núi
phía Bắc và Tây Nguyên ngô là cây lương thực chính của đồng bào các dân tộc. Trải qua các
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


5
giai đoạn phát triển, cây ngô ở Việt Nam ngày càng được hoàn thiện và tăng mạnh về diện
tích cũng như năng suất. Việc mở rộng diện tích trồng ngô, cùng với sử dụng những giống
cho năng suất cao đã góp phần to lớn trong giải quyết nhu cầu lương thực, thực phẩm, làm
thức ăn gia súc và sử dụng trong các ngành công nghiệp [7].

1.1.2. Nguồn gốc di truyền của cây ngô
Không giống các cây ngũ cốc khác như lúa mỳ và đại mạch, ngô là những cây
được thuần dưỡng và tiến hóa từ cây hoang dại làm cây lương thực từ thời cổ đại, cây ngô
không có dạng hoang dại nào được tìm thấy ngày nay. Các nhà khoa học đã chỉ ra ngô là
cây trồng cho năng suất cao với cấu trúc sinh sản như hiện nay không thể tồn tại trong
điều kiện tự nhiên quá 2 năm. Muốn sống sót trong điều kiện chọn lọc tự nhiên đòi hỏi
phải có cơ chế phát tán hạt giống, như kiểu quả dễ vỡ, cấu trúc hình thái kiểu lông cứng
dễ vướng vào lông thú hay cấu trúc và kích thước cho phép chuyển động, phát tán theo
gió. Nhưng ở ngô không có kiểu cấu tạo vậy. Hạt trưởng thành được giấu kín trong lá bi,
khi chúng rơi xuống đất hoặc bị phân hủy hoặc nảy mầm mọc thành cụm, những cụm này
có thể không tạo ra con cháu vì độ cạnh tranh giữa các cá thể quá cao. Nếu bị muông thú
ăn, hạt dễ dàng bị tiêu hóa mà không được cơ thể động vật thải ra nguyên hạt để nảy
mầm, mọc, rồi sinh sản vì những hạt này không được bảo vệ trong vỏ cứng. Nếu không
có sự chăm sóc của con người, cây ngô sẽ bị tuyệt chủng qua vài thế hệ [6].
Nguồn gốc di truyền của cây ngô là một đề tài được tranh luận sôi nổi trong suốt
50 năm qua, cho đến nay có nhiều giả thuyết về nguồn gốc di truyền cây ngô và được tóm
lược như sau [6]:
1). Là con lai giữa teosinte và thành viên không rõ thuộc chi Andropogoneae.
2). Là con lai nhị bội tự nhiên giữa các loài Á châu thuộc chi Maydeae và

Andropogoneae.
3). Là con lai giữa ngô bọc, teosinte và tripsacum.
4). Là con lai của ngô bọc Nam Mỹ và tripsacum Trung Mỹ với teosinte.
5). Ngô, teosinte và tripsacum bắt nguồn riêng từ một dạng tổ tiên chung.
6). Teosinte là nguồn gốc của ngô sau một hoặc nhiều đột biến.
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


6
1.1.3. Đặc điểm nông sinh học của cây ngô
Các giống ngô ở Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao cây, thời gian sinh
trưởng, chống chịu sâu bệnh và thích ứng với các điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Song
cây ngô có những đặc điểm chung về hình thái, giải phẫu. Các bộ phận của cây ngô bao
gồm: rễ, thân, lá, hoa (bông cờ) và hạt.
Cơ quan sinh dưỡng của cây ngô gồm có: Rễ, thân, lá làm nhiệm vụ duy trì dinh
dưỡng cho cây ngô. Hạt được coi là cơ quan khởi đầu của cây, khi hạt nảy mầm sẽ phát
triển thành cây.
Hoa ngô thuộc loại đơn tính. Chùm hoa đực phát sinh ở đầu ngọn thân thường gọi
là bông cờ. Hoa đực nằm ở đỉnh thân gồm một trụ chính, trụ phân thành nhiều nhánh,
nhánh lại được phân thành nhiều nhánh nhỏ. Khi bông cờ chín sẽ bắt đầu tung phấn, thời
gian tung phấn khoảng từ 5-8 ngày khi thời tiết ấm. Nếu gặp thời tiết lạnh thời gian tung
phấn sẽ dài hơn trong khoảng 8-10 ngày. Hoa cái (bắp ngô) phát sinh từ chồi nách các lá
song chỉ 1 – 3 chồi khoảng giữa thân mới tạo thành bắp. Mỗi cây thường có 2-3 bắp, số
hạt trên bắp, vị trí đóng bắp, thời gian phun dâu, trỗ cờ,… khác nhau tùy từng giống, điều
kiện thời tiết [6].
1.1.4. Vai trò của cây ngô trong nền kinh tế
Cây ngô được toàn thế giới gieo trồng là do vai trò quan trọng của nó trong nền
kinh tế. Vai trò đó thể hiện qua các mặt sau:
1.1.4.1. Ngô làm lương thực cho con người
Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Tất

cả các nước trồng ngô nói chung đều ăn ngô ở mức độ khác nhau. Toàn thế giới (giai
đoạn 1995 – 1997) sử dụng 17% sản lượng ngô làm lương thực cho con người, trong đó ở
các nước đang phát triển là 30%, các nước phát triển là 4%. Các nước ở Trung Mỹ, Nam
Á và châu Phi sử dụng ngô làm lương thực chính. Các nước Đông Nam Phi sử dụng 72%
sản lượng ngô làm lương thực chính. Tây Trung Phi 66%, Bắc Phi 45%, Tây Á 23%,
Nam Á 75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương 43%, Đông Á 12%, Trung Mỹ và vùng
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


7
Caribe 56%, Nam Mỹ 9%, Đông Âu và Liên Xô cũ 7%, Tây Âu, Bắc Mỹ và các nước
phát triển khác 4%. Nếu như ở châu Âu khẩu phần ăn cơ bản là bánh mỳ, khoai tây, sữa;
châu Á là cơm (gạo), cá, rau (canh) thì ở châu Mỹ La Tinh là bánh ngô, đậu đỗ và ớt. Vì
vậy trên phạm vi thế giới mà nói, ngô sẽ vẫn là cây lương thực rất quan trọng, vì ngô rất
phong phú về chất dinh dưỡng. Một số thành phần dinh dưỡng của ngô như sau:
- Protein: Ngô có trung bình 10,6% protein, protein chính của ngô là zein, một loại
prolamin gần như không có lysine va triptophan. Nếu ăn phối hợp ngô với đậu đỗ và các
thức ăn động vật thì giá trị protein trong hạt ngô sẽ tăng lên nhiều.
- Lipit: Lipit chiếm 4-5% trong hạt ngô, phần lớn tập trung ở phôi và màng aloron.
Trong chất béo của ngô có chứa 50% là axit linoleic, 31% là acid oleic, 13% là axit
panmitic và 3% là axit stearic.
- Gluxit: Gluxit chiếm khoảng 69% trong hạt ngô chủ yếu là tinh bột. Ở hạt ngô non
còn có thêm một số loại đường đơn và đường kép.
- Chất khoáng: Ngô nghèo canxi, giàu photpho.
- Vitamin: Vitamin của ngô tập trung ở lớp ngoài hạt ngô và ở mầm. Ngô có nhiều
vitamin B1, riêng ngô vàng có chứa nhiều carotene (tiền vitamin A) [3].
Mặt khác trong đông y, ngô cũng có giá trị trong điều trị một số bệnh. Dâu ngô và
ruột cây ngô có vị ngọt, có tác dụng lợi tiểu, thông mật, cầm máu.
1.1.4.2. Ngô làm thức ăn chăn nuôi
Phải nói rằng ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay. Hầu như 70%

tinh bột sử dụng trong chăn nuôi được tổng hợp từ ngô, 71% sản lượng ngô trên thế giới
sử dụng làm thức ăn chăn nuôi. Ở các nước phát triển sản lượng ngô chủ yếu được sử
dụng cho chăn nuôi như: Mỹ sử dụng 76%, Bồ Đào Nha 91%, Italia 90%, Croatia 95%,
Trung Quốc 76%, Thái Lan 96%. Ngoài việc cung cấp chất tinh, cây ngô còn là thức ăn
xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc, đặc biệt là bò sữa [6].
Hiện nay, Việt Nam cũng dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi là chính (khoảng 90%)
song tỷ lệ ngô trong tổng số chất tinh chỉ khoảng 50% vì ta còn dùng thêm gạo gẫy, cám,
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


8
bột sắn… Nhu cầu thức ăn chăn nuôi ở nước ta hiện nay là rất lớn khoảng 8 triệu tấn/năm,
vì vậy ngô cần thiết đòi hỏi hàng năm là 4 triệu tấn. Nhu cầu ngô sẽ ngày một tăng vì
ngành chăn nuôi đang phát triển rất mạnh, kết hợp với ngành thủy sản cũng tiêu thụ một
lượng ngô rất lớn làm thức ăn cho nuôi tôm, cá [6].
1.1.4.3. Ngô làm thực phẩm
Những năm gần đây cây ngô còn là cây thực phẩm, người ta dùng bắp ngô bao tử
làm rau cao cấp. Nghề này phát triển rất mạnh, mang lại hiệu quả cao ở Thái Lan, Đài
Loan. Sở dĩ ngô rau được ưa dùng vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao. Các loại
ngô nếp, ngô đường (ngô ngọt) được dùng làm quả ăn tươi (luộc, nướng) hoặc đóng hộp
làm thực phẩm xuất khẩu. Ngoài ra còn có ngô rau để xào với thịt, nấu súp, ngô ngọt để
xào, làm kem và sữa ngô… Ở một số nước Mỹ La Tinh và châu Phi người dân còn sử
dụng dạng huyền phù của bột ngô làm thức uống hàng ngày trong gia đình [6].
1.1.4.4. Ngô cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp
Ngoài việc ngô là nguyên liệu chính cho các nhà máy thức ăn chăn nuôi tổng hợp,
ngô còn nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucoza, bánh
kẹo,… Ngô đã được sử dụng sản xuất cho khoảng 670 mặt hàng khác nhau liên quan đến
ngành công nghiệp lương thực – thực phẩm, công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ. Ví dụ
nước Mỹ hàng năm sử dụng 18% tổng sản lượng ngô để sản xuất tinh bột, 37% sản xuất
cồn và 5,8% sản xuất bánh kẹo [6].

1.1.4.5. Ngô là nguồn hàng hóa xuất khẩu
Trên thế giới hàng năm lượng ngô xuất nhập khẩu khoảng 80 – 90 triệu tấn bằng
11,5% tổng sản lượng ngô với giá bình quân trên dưới 100 USD/tấn. Đó là một nguồn lợi
lớn của các nước xuất khẩu. Các nước xuất khẩu chính là Mỹ, Argentina, Trung Quốc,
Hungary, Nam Phi, Rumania. Các nước nhập khẩu chính là Nhật Bản, Hàn Quốc,
Angerie, Mexico, Malaysia, EU, Ai Cập, Iran và Colombia [6].
Tình hình xuất nhập khẩu ngô ở Việt Nam không thể hiện trên số liệu thống kê
song hoạt động này cũng có thể xẩy ra bằng con đường tiểu ngạch với khoảng trên dưới
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


9
300.000 tấn/năm. Cụ thể, các nhà máy thức ăn chăn nuôi thì nhập khẩu, một số tỉnh biên
giới thì xuất khẩu.
Như vậy có thể thấy rằng nhu cầu ngô của thế giới là rất lớn và có chiều hướng
tăng nhanh trong những năm tới. Viện Nghiên cứu chương trình lương thực thế giới
(IFPRI) dự báo nhu cầu ngô trên thế giới vào năm 2020 lên đến 852 triệu tấn, tăng 45%
so với năm 1997 (bảng 1.1).
Bảng 1.1. Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020
Vùng

1997 (triệu tấn)

2020 (triệu tấn)

% thay đổi

Thế giới

586

852

45

Các nước đang phát triển

295

508

72

Đông Á

136

252

85

Nam Á

14

19

36

Cận Sahara-châu Phi

29

52

79

Mỹ La Tinh

75

118

57

Tây và Bắc Phi

18

28

56
Nguồn: IFPRI, 2003[21]

1.1.5. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
1.1.5.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Trên thế giới, ngô chiếm thứ 3 về diện tích, sản lượng xếp thứ 2 và năng suất cao
nhất trong các cây ngũ cốc. Ngành sản xuất ngô trên thế giới tăng liên tục từ đầu thế kỉ 20
đến nay, nhất là trong hơn 40 năm gần đây. Năm 2009 sản lượng ngô trung bình của thế
giới là 820 triệu tấn, năm 2010 đã đạt 851 triệu tấn. Năm 2012 theo FAOSTAT, sản lượng

ngô trên toàn thế giới đã đạt 872 triệu tấn (bảng 1.2.) [30].
Các kết quả trên đạt được là nhờ ứng dụng rộng rãi thuyết ưu thế lai và cải tiến kĩ
thuật canh tác. Đặc biệt từ 10 năm trở lại đây với sự phát triển vượt bậc của công nghệ
sinh học đã tạo ra nhiều giống ngô vừa có khả năng chống chịu được các điều kiện ngoại
cảnh khắc nghiệt vừa giúp nâng cao năng suất và chất lượng ngô.
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


10
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới 2009 – 2012
Diện tích

Năng suất

Sản lƣợng

(triệu ha)

(tạ/ha)

(triệu tấn)

2009

158,85

51,6

820,0

2010

164,31

51,8

851,17

2011

172,05

51,6

888,01

2012

177,38

49,2

872,07

Năm

Nguồn: FAOSTAT, 2014 [65]
1.1.5.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Ở nước ta ngô được trồng ở hầu hết các địa phương có địa hình đất cao, dễ thoát
nước. Những vùng trồng ngô lớn là Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, miền núi phía Bắc,

Trung du đồng bằng Sông Hồng, Duyên Hải Miền Trung. Trong đó các tỉnh miền núi phía
Bắc chủ yếu sử dụng các giống ngô địa phương. Năng suất ngô Việt Nam những năm
1960 đạt 1 tấn/ha, với diện tích hơn 200 nghìn ha [6].
Đến đầu những năm 1980 năng xuất chỉ đạt 1,1 tấn/ha do vẫn trồng các giống ngô
địa phương với kĩ thuật thâm canh lạc hậu. Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác kĩ thuật
với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã
được đưa vào trồng ở nước ta, góp phần nâng năng xuất lên gần 1,5 tấn/ha vào đầu những
năm 1990. Tuy nhiên, ngành sản xuất ngô thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu
những năm 1990 đến nay, gắn liền với việc không ngừng mở rộng các giống ngô lai ra
sản xuất, đồng thời cải tiến kĩ thuật canh tác phù hợp với yêu cầu của giống mới. Năm
2009 diện tích trồng ngô ở Việt Nam là 1089,2 nghìn ha, sản lượng đạt 4,37 triệu tấn
(bảng 1.3). Năm 2010 diện tích trồng ngô tăng lên 1126,4 nghìn ha, sản lượng đạt 4,61
triệu tấn. Năm 2011 diện tích trồng ngô là 1121,3 nghìn ha, sản lượng đạt 4,84 triệu tấn.
Năm 2012 tuy diện tích trồng ngô là 1118, 2 nghìn ha giảm so với năm 2010 và năm 2011
nhưng sản lượng ngô đạt 4,8 tấn cao hơn sản lượng năm 2010.
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


11
Bảng 1.3. Sản xuất ngô Việt Nam từ năm 2009 – 2012
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Sản lượng
(triệu tấn)
Năng suất
(tạ/ha)

2009

2010

2011

2012

1,09

1,13

1,12

1,12

4,37

4,61

4,84

4,80

40,14

40,90

43,13

42,95

(Nguồn: FAOSTAT, 2014) [65]
1.2. Tình hình phát triển ngô biến đổi gen trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Các phương pháp chuyển gen vào ngô
Hiện nay, có nhiều phương pháp chuyển gen vào thực vật và được chia thành hai
nhóm: phương pháp chuyển gen trực tiếp và phương pháp chuyển gen gián tiếp. Ở
phương pháp chuyển gen trực tiếp, gen được chuyển trực tiếp vào tế bào thực vật thông
qua những thiết bị hoặc thao tác nhất định (bằng hóa chất, xung điện, hay súng bắn gen).
Trong phương pháp chuyển gen gián tiếp gen được chuyển vào tế bào thực vật qua một
sinh vật trung gian, thường là vi sinh vật hoặc virus (thông qua vi khuẩn A. tumefaciens).
Tuy nhiên, hai phương pháp chuyển gen chính được áp dụng rộng rãi và có giá
trị thực tiễn cao với hầu hết các loại cây trồng nói chung và cây một lá mầm nói
riêng (trong đó có cây ngô) là chuyển gen trực tiếp bằng súng bắn gen và chuyển gen
thông qua vi khuẩn A. tumefaciens [6].
1.2.1.1. Chuyển gen vào ngô bằng súng bắn gen
Phương pháp chuyển gen bằng súng bắn gen được áp dụng ở nhiều đối tượng thực
vật như thuốc lá, đậu tương, lúa mạch, lúa mỳ và ngô. Phương pháp súng bắn gen có
nhiều ưu điểm là có tính khả thi cao: có thể áp dụng với hầu hết các loại mô tế bào,
chuyển DNA ngoại lai vào tế bào nhanh, dễ sử dụng, các vector được thiết kế đơn giản,
cần một lượng nhỏ plasmid DNA, biểu hiện gen tạm thời có thể quan sát được sau vài
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


12
ngày, khả năng áp dụng cao trong chuyển gen vào các giống cây trồng thương mại. Tuy
nhiên, phương pháp này cũng tồn tại một số hạn chế như: các mô bị phá hủy dẫn tới khả
năng phục hồi và tái sinh thấp, khả năng tái sinh của một số đối tượng ở dạng cây không
hoàn chỉnh, nhiều bản sao được chuyển vào tế bào cùng một lúc gây khó khăn cho việc
phân tích, hiệu quả chuyển gen thấp.
Nguyên lý của phương pháp súng bắn gen là dựa trên cơ sở các hạt nhỏ bé (bằng
vàng hoặc tungsten) được bọc bên ngoài bằng plasmid DNA, chuyển vào bên trong tế bào

chủ nhờ áp lực cao của nguồn khí helium.
Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã áp dụng phương pháp chuyển gen bằng súng
bắn gen ở ngô và đã thu được cây ngô hữu thụ thông qua các dạng mô đích khác nhau
như: tế bào huyền phù, tế bào mô sẹo, tế bào mô phân sinh chồi đỉnh và tế bào phôi non.
So sánh hiệu quả biến nạp giữa các dạng tế bào đích khác nhau cho thấy phôi non là dạng
mô đích thích hợp nhất cho nghiên cứu chuyển gen ở ngô bằng súng bắn gen [5].
Trên cơ sở nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến biểu hiện tạm thời và khả
năng tái sinh của mô chuyển gen, Phạm Thị Lý Thu và cộng sự (2007) đã xây dựng quy
trình biến nạp gen vào phôi non ngô của dòng HR8 bằng súng bắn gen [5].
1.2.1.2. Chuyển gen vào ngô thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens
Trong các phương pháp chuyển gen, cho đến nay người ta nhận thấy phương pháp
chuyển gen gián tiếp thông qua vi khuẩn A. tumefaciens có nhiều ưu điểm như giá thành
rẻ, tiện lợi, hiệu quả cao. Do vậy, phương pháp này đang được áp dụng rộng rãi trên nhiều
đối tượng cây trồng.
Sự thành công của việc chuyển gen vào cây trồng thông qua vi khuẩn A.
tumefaciens phụ thuộc vào một loạt các yếu tố liên quan đến vi khuẩn và thực vật. Các
yếu tố liên quan đến vi khuẩn bao gồm: chủng vi khuẩn, mật độ vi khuẩn, thời gian lây
nhiễm, hoạt tính của gen vir, khả năng xâm nhập vào các cây chủ và loại vector. Các yếu
tố liên quan đến thực vật gồm loại cây, kiểu gen, dạng mẫu mô đích, khả năng phân bào
của các tế bào đích và thành phần môi trường…
Ngô là loại cây trồng khó tính trong chuyển gen thông qua Agrobacterium. Nhiều
nghiên cứu trên thế giới được tiến hành nhằm nâng cao tần số biến nạp như lựa chọn
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


13
chủng vi khuẩn A. tumefaciens và vector thích hợp, tiền xử lý mẫu mô, xử lý áp suất thẩm
thấu, điều chỉnh nhiệt độ đồng nuôi cấy mô thực vật với vi khuẩn Agrobacterium, thành
phần môi trường lây nhiễm và đồng nuôi cấy, các chất kháng sinh loại bỏ vi khuẩn…
Trên cơ sở các nghiên cứu thu được ở điều kiện Việt Nam, Phạm Thị Lý Thu và cộng sự

(2007) đã xây dựng quy trình chuyển gen vào phôi non ngô của dòng HR8 thông qua vi
khuẩn A. tumefaciens[5].
1.2.2. Thành tựu và triển vọng của cây ngô biến đổi gen trên thế giới và Việt Nam
Ngày nay công nghệ sinh học hiện đại đang được ứng dụng một cách có hiệu quả
trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học và bảo vệ môi trường… tạo ra ngày càng
nhiều sản phẩm hữu ích phục vụ đời sống con người. Sau hơn 30 năm kể từ khi phát hiện
ra các enzyme cắt DNA tại những điểm đặc hiệu (1990), thế giới đã chứng kiến bước phát
triển vượt bậc của công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ gen. Trong nông nghiệp,
thông qua công nghệ gen, người ta đã tạo ra hàng loạt các giống cây trồng biến đổi gen
GMC (Genetically Modified Crops) mang các đặc tính nông học quan trọng và thường
được gọi là cây chuyển gen. Đó là các giống ngô, bông, đậu tương, cải dầu… kháng sâu,
kháng thuốc diệt cỏ, năng suất cao.
Theo số liệu của Clive James (2013), năm 2013 đã có 27 nước trên thế giới trồng
cây trồng biến đổi gen (hay cây trồng công nghệ sinh học) với tổng diện tích 175,3 triệu
ha, tăng 5% so với năm 2012, đáng chú ý trong số đó có 19 nước phát triển và 8 nước
công nghiệp. Hơn một nửa dân số thế giới khoảng 60% dân số (tương đương gần 4 tỷ
người) sống trên 27 nước trồng cây trồng công nghệ sinh học. Trong đó, 10 nước dẫn đầu
đều có diện tích cây trồng công nghệ sinh học trên 1 triệu ha năm 2013. Dẫn đầu là Mỹ
với 70,1 triệu ha (chiếm 40%), tiếp theo lần lượt là Brazil với 40,3 triệu ha (23%),
Argentina 24,4 triệu ha (14%), Ấn Độ 11,0 triệu ha (6%), Canada 10,8 triệu ha (6%),
Trung Quốc 4,2 triệu ha (2%),… [23].
Dựa trên số liệu thống kê năm 2013, các loại cây trồng chuyển gen được sử dụng
rộng rãi là đậu tương, ngô, cải dầu, bông, cà chua, thuốc lá, lúa. Trong đó đậu tương
khoảng 48%, ngô 33%, bông 14%, cải dầu 5%, … Các cây trồng được chuyển gen kháng
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


14
thuốc trừ cỏ chiếm khoảng 68%, kháng côn trùng 19%, kết hợp vừa kháng thuốc trừ cỏ và
côn trùng 13%. Cây trồng biến đổi gen đã góp phần tăng năng suất, giảm lượng hóa chất

và thu được lợi nhuận cao hơn so với các giống cây trồng thông thường [23].
Năm 2013 cây ngô chuyển gen chiếm 57,4 triệu ha tăng 4% tương đương với 2,3
triệu ha so với năm 2012. Đáng chú ý là có 17 nước trồng ngô chuyển gen năm 2013.
Trong đó có 5 nước trồng hơn 1 triệu ha trong đó bao gồm Mỹ (35,6 triệu ha), Brazil
(12,9 triệu ha), Argentina (3,2 triệu ha), Nam Phi (2,4 triệu ha) và Canada (1,7 triệu ha), 5
nước EU (bao gồm: Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Czech, Romania và Slovakia) có diện
tích trồng ngô chuyển gen Bt là 148,013 nghìn ha tăng 15% so với năm 2012 với 129,071
nghìn ha [23].
Hiện nay, cây ngô chuyển gen đang được thương mại hóa chủ yếu là các giống kháng
sâu (Bt) như giống Mon810, Mon863, Mon810 + 830, Mon810 + 830 + NK630 (Monsanto);
giống ngô mang gen kháng thuố trừ cỏ (Glyphosate/Glufosinate) gồm NK603 (Monsanto),
T25 (Aventis), TC1507 + DAS-59122-7 + NK603 (Pioneer Hi-Bred); giống ngô đồng thời có
chứa cả gen kháng sâu và kháng thuốc trừ cỏ gồm có Bt11, SYTGA21, SYTGA21 + Bt11
(Syngenta); TC1057, TC1507 + NK603, DAS-59122-7, TC1507 + DAS-59122-7 (Pioneer
Hi-Bred); Mon810 + NK603, Mon863 + NK603, Mon810 + SYTGA21 (Monsanto); DAS59122-7 + NK603 (Pioneer Hi-Bred Monsanto) [5].

Tuy nhiên, trong các năm gần đây đã có hàng loạt các phòng thí nghiệm trên khắp
thế giới tiến hành nghiên cứu biến nạp gen có khả năng chịu hạn vào ngô. Hiện tại đã có
một số công bố về các giống ngô biến đổi gen có khả năng chịu hạn được thử nghiệm trên
đồng ruộng như các giống có ký hiệu MON87460; MON87460 X MON89034 X
MON88017; MON87460 X MON89034 X NK603; MON87460 X NK603 do công ty
Monsanto và BASF đều có khả năng chống chịu với điều kiện hạn hán [67].
Mặc dù cây chuyển gen, trong đó có cây ngô được phát triển ngày càng rộng khắp
và mang lại nhiều lợi ích cho con người trên toàn cầu, song vẫn còn những quan điểm trái
ngược, đặc biệt nhiều ý kiến quan ngại về ô nhiễm môi sinh và sự an toàn trong việc sử
dụng các sản phẩm chuyển gen cho đời sống cộng đồng.
Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


15

Cho đến nay tồn tại một số quan điểm chính sau:
- Lập trường của các nước xuất khẩu và nhập khẩu các sản phẩm chuyển gen là
khuyến khích dùng và tạo điều kiện cho việc sử dụng, xuất nhập khẩu.
- Lập trường của các nước châu Âu muốn có một nghị định thư chặt chẽ đảm bảo
tuyệt đối an toàn cho việc chuyển giao và sử dụng các sản phẩm chuyểm gen.
- Lập trường của đa số các nước đang phát triển thì chưa tỏ rõ quan điểm của mình
vì chưa có nhu cầu xuất nhập khẩu và lợi ích từ các sản phẩm chuyển gen.
Từ năm 2000 đến nay, sau khi 133 nước thông qua Nghị định thư Cartagena về an
toàn sinh học, thì xu thế tích cực theo hướng ủng hộ phát triển các sản phẩm biến đổi gen.
Các nước đã nhất trí không sử dụng các gen kháng thuốc kháng sinh làm chỉ thị chọn lọc
cho cây trồng chuyển gen, đề nghị các nước xúc tiến dự thảo quy chế an toàn sinh học đối
với các sinh vật biến đổi gen, luật bản quyền phát minh và sở hữu trí tuệ.
Trong lĩnh vực chuyển gen vào cây trồng, Việt Nam triển khai chậm hơn so với thế
giới. Một số công trình chuyển gen mới được tiến hành nghiên cứu trong phạm vi một số
phòng thí nghiệm của Viện Công nghệ Sinh học, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Sinh
học Nhiệt đới, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long.
Tại viện Công nghệ Sinh học, đã nghiên cứu chuyển gen Xa21 kháng bệnh bạc lá
và gen cry kháng sâu vào lúa. Viện đã tiến hành nghiên cứu phân lập gen chịu lạnh, chịu
hạn và mặn ở cây lúa, gen kháng bọ hà ở khoai lang, kháng bệnh đốm vòng ở đu đủ, gen
nâng cao sức chống chịu điều kiện ngoại cảnh vào cây hoa, cây bông và cây lâm nghiệp.
Viện cũng đã thiết kế thành công các vector chuyển gen mang gen kháng sâu Cry1ac dưới
sự điều khiển của promoter khởi động Ubi/Suc được phân lập từ các cây ngô/lúa, có biểu
hiện tốt khi chuyển gen vào các cây một lá mầm [2].
Còn ở Viện Sinh học Nhiệt đới, các nghiên cứu về chuyển gen đã thu được nhiều
kết quả. Các nhà khoa học của Viện đã tạo được các cây thuốc lá, đậu xanh, súp lơ, cải
xanh, cà tím mang gen kháng côn trùng, gen kháng thuốc trừ cỏ [4].

Số hoá bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN