nhóm 8 cây trồng biến đổi gen

Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM

CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GEN
(GMO)
GVGD: T.s Trịnh Thị Hương
Nhóm 8:
Nguyễn Minh Châu
Hà Anh Hậu
Trần Thị Kim Phượng


NỘI DUNG

Tổng quan về cây trồng biến đổi gen
Tình hình nghiên cứu cây trồng biến đổi gen hiện nay
Đối tượng cây trồng biến đổi gen
Phương pháp sử dụng trong cây biến đổi gen

Định hướng tương lai
Tài liệu tham khảo


1. Tổng quan về cây trồng biến đổi gen



GMO là thực phẩm có nguồn gốc từ vi sinh vật
đã được biến đổi gen thông qua các biện pháp
kỹ thuật của con người.



Sinh vật biến đổi gen sẽ có những thay đổi cấu
trúc DNA bằng các kỹ thuật di truyền để tạo
những sản phẩm như mong muốn của con
người.

1.1 Khái niệm


1. Tổng quan về cây trồng biến đổi gen

1.2 Lịch sử

 Vào năm 1986 ,các

thử nghiệm đầu tiên của thực vật biến đổi gen xảy ra

ở Pháp và Mỹ cây thuốc lá được lai tạo để đề kháng với thuốc diệt cỏ.



Vào năm 1987, Hệ thống di truyền thực vật (Ghent, Bỉ), do Marc Van
Montagu và Jeff Schell thành lậpchế tạo ra cây thuốc lá chống côn trùng
bằng cách kết hợp các gen tạo ra các protein diệt côn trùng từ Bacillus
thuringiensis (Bt).


1. Tổng quan về cây trồng biến đổi gen

1.2 Lịch sử



Trong năm 1995, cây cải dầu có thành phần dầu cải tiến (Calgene), ngô Bt (Ciba-Geigy), bông kháng bromoxynil
(Calgene), bông Bt (Monsanto), đậu nành kháng glyphosate (Monsanto), bí đũa kháng virut (Asgrow) cà chua
chín muộn còn lại (DNAP, Zeneca / Peto, và Monsanto) đã được phê duyệt.


1. Tổng quan về cây trồng biến đổi gen

1.2 Lịch sử

 Đến giữa năm 1996, 8 loại cây trồng biến đổi gen và một hoa màu (hoa cẩm chướng).
 Năm 2000, gạo vàng giàu chất vitamin A đã được phát triển
 Năm 2013, các nhà lãnh đạo của ba nhóm nghiên cứu lần đầu tiên áp dụng công nghệ di truyền cho cây trồng,
Robert Fraley, Marc Van Montagu và Mary-Dell Chilton đã được trao Giải thưởng Thực phẩm Thế giới để cải
thiện chất lượng, số lượng hoặc khả dụng của thực phẩm trên thế giới.


2.Tình hình nghiên cứu cây biến đổi gen hiện nay

2.1 Cây trồng và tính trạng chuyển gen

 Theo số liệu của Trung tâm dịch vụ Quốc tế về tiếp thu các ứng dụng Công nghệ Sinh học trong Nông nghiệp
(ISAAA, 2015), đến nay các nhà khoa học trên thế giới đang tập trung nghiên cứu, phát triển cho 24 loại cây trồng
chuyển gen khác nhau (cây lấy hạt, cây lấy dầu, cây lấy củ, cây lấy quả, cây lấy sợi và cây hoa..)



Trong tổng số 36 gen đã được chuyển vào cây trồng có 14 gen được ứng dụng rộng rãi hơn cả như: gen kháng kháng

sinh, gen kháng côn trùng, gen kháng thuốc diệt cỏ, gen nâng cao khả năng chống chịu hạn, gen kháng bệnh virus,
gen biến đổi màu sắc hoa,…


2.Tình hình nghiên cứu cây biến đổi gen hiện nay
2.1 Cây trồng và tính trạng chuyển gen
Cây trồng

Ngô - Zea mays L

Event

138

54
Bông - Gossypium hirsutum L

Cây trồng

Event

Alfalfa – Medicago sativa

4

Cả dầu Ba Lan -

4

Brassica rapa

Củ cải đường -

Khoai tây 42
Solanum tuberosum L.

3
Beta vulgaris

Mía đường Cải dầu Argentina-

32

3
Saccharum sp

Brassica napus
Đậu tương -

30

Glycine max L.

2
Táo-Malus x Domestica

Cẩm chướng -

Hoa hướng dương
19

Dianthus

2
- Populus sp.

caryophyllus
Cà chua Lycopersicon

11

Hoa hồng - Rosa hybrida

2

Bí - Cucurbita pepo

2

esculentum
Lúa - Oryza sativa L

7


2.Tình hình nghiên cứu cây biến đổi gen hiện nay
2.1 Cây trồng và tính trạng chuyển gen
STT

Tính trạng

Cây trồng

STT

Tính trạng

Cây trồng

Bông, ngô, đậu tương,
1

Kháng kháng sinh

Bông, Alfalfa, Lanh

8

Kháng côn trùng bộ cánh cứng

lúa

2

Kháng côn trùng bộ cánh vẩy

Ngô, khoai tây

9

Gây bất dục đực hạt phấn

Cải, ngô
Hoa hồng, hoa cẩm
chướng

Cà chua, cẩm chướng,
3

Kìm hãm quá trình chín

chanh

Biến đổi màu sắc hoa
10
Đậu tương, cải dầu

Biến đổi acid béo
4

Chịu hạn

Ngô, mía đường

5

Phục hồi hữu dục

Cải dầu, ngô

6

11

12

13
Kháng thuốc diệt cỏ Glufosinate

Bông, cải dầu

Gen kháng đa côn trùng

Hướng dương, bông, ngô

Cây lanh, đậu tương,
Tổng hợp amino acid thiết yếu với sự

bông, ngô

có mặt của thuốc diệt cỏ Sulfonylurea
Đậu, bí, ớt ngọt, cà chua,

7

Kháng thuốc diệt cỏ Kháng thuốc diệt
cỏ Glyphosate

mận, đu đủ, khoai tây

Ngô, Alfalfa, cải dầu

14

Kháng bệnh virus


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.1 Gạo vàng

Gạo vàng là loại gạo được biến đổi gen nhằm tạo ra nhiều tiền tố vitamin A (β-caroten) và một số lớn chất sắt cho
người sử dụng


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.1 Gạo vàng


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.2 Ngô chuyển gen Bt

Bacillus thuringiensis (BT): khả năng tổng hợp protein
gây tê liệu ấu trùng gây hại, trong đó có sâu đục thân quả
bông, các loài sâu đục thân ngô ở Châu Á và Châu Âu

Ý nghĩa

Tăng cường quản lý sâu bệnh
Giảm sử dụng thuốc trừ sâu

Thu được lợi nhuận nhiều hơn


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.2 Ngô chuyển gen Bt


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.3 Một số sản phẩm biến đổi gen khác

Giống đậu tương có thành
phần acid béo trong dầu
đậu tương giống như của
dầu ô liu


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

3.3 Một số sản phẩm biến đổi gen khác




Thời gian hư lâu hơn
Hàm lượng lycopene nhiều hơn


3. Đối tượng cây trồng biến đổi gen

Các bước để tạo ra cây trồng biến đổi gen
Bước 1: chọn nguồn sinh vật mang gen cần thiết, tách chiết các gen (DNA) cần thiết (gen chống sâu bệnh chịu hạn, gen
vitamin cao…)
Bước 2: Tạo vecto tái tổ hợpcấu trúc mang gen cần chuyển
Bước 3: Chuyển vecto tái tổ hợp vào tế bào vật chủ bằng các phương pháp bắn gen, xung điện…
Bước 4: Lựa chọn thể chuyển gen
Bước 5: Kiểm tra sự hoạt động của gen mới được chuyển trong tế bào chủ
Bước 6: Nuôi và trồng thử ở quy mô phòng thí nghiệm và theo dõi hiệu quả lợi và hại của gen được chuyển.


4.Phương pháp tạo cây biến đổi gen
Cây trồng biến đổi gen có gen được bổ sung hoặc loại bỏ bằng kỹ thuật di truyền:

Gene Guns
Electroporation
Microinjection
Agrobacterium
Gần đây đã có nhiều kỹ thuật chỉnh sửa rất chính xác và thuận tiện hơn: CRISPR và TALEN


4.1Gene Guns (súng bắn gen)

-Súng bắn gen (Gene gun) là một thiết bị sử dụng
để đưa thông tin di truyền vào tế bào, được thiết kế đầu
tiên cho biến nạp DNA ngoại lai vào tế bào thực vật .


4.1Gene Guns (súng bắn gen)

4.1 Gene Guns (súng bắn gen)
Phương pháp này có thao tác dễ dàng, có thể chuyển gen vào nhiều loại tế bào và mô, các tế bào được biến nạp có tỉ lệ
sống sót cao, cho phép đưa các gen vào tế bào ở vị trí mong muốn

Các ứng dụng của kỹ thuật bắn gen bao gồm

 Tạo thực vật chuyển gen
 Tiêm chủng vaccine di truyền
 Liệu pháp gen tự sát (Suicide gene therapy)
 Sự điều biến miễn dịch (Immunomodulation)
 Dược lý di truyền


4.1 Gene Guns (súng bắn gen)
Ưu điểm

Nhược điểm

Áp dụng được với hầu hết các loại mô, tế

Nhiều bản sao của gen có thể được chuyển

bào.

Nhanh, đơn giản về mặt kỹ thuật.
Có thể xử lý một lượng mẫu lớn trong thời
gian ngắn.

Biểu hiện tạm thời của gen biến nạp có thể

quan sát thấy trong vài ngày sau biến nạp

vào tế bào cũng lúc, gây khó khăn cho việc
phân tích biểu hiện của gen, dẫn đến sự
biểu hiện của các gen không bền vững.

Hiệu quả chuyển gen thấp
Đòi hỏi thiết bị đắt tiền
Chi phí đầu tư đắt


4.2 Agrobacterium
o
o

Agrobacterium có khả năng xâm nhiễm tế bào thực vật bằng cách chuyển một đoạn DNA của nó vào tế bào thực vật
A. tumefaciens như là một vector chuyển gen các nhà khoa học đã loại bỏ các gen gây khối u và gen mã hoá opine của
T - DNA và thay thế vào đó là các marker chọn lọc,

o

Khi Agrobacterium nhiễm vào cây, nó sẽ chuyển DNA T-DNA này tới một vị trí ngẫu nhiên trong bộ gen thực vật.

o

Trong kỹ thuật di truyền, vi khuẩn T-DNA được lấy ra từ plasmid vi khuẩn và được thay thế bằng các gen biến nạp mong
muốn. Nó được xem như một vecto.

 Áp dụng cho các thực vật thân móng như khoai tây, cà chua, và thuốc lá.

4.2 Agrobacterium


4.3 Electroporation
o
o

Một phương pháp cơ học được sử dụng để đưa các phân tử phân cực vào trong tế bào chủ qua màng tế bào.
Có khả năng làm rối loạn cấu trúc màng kép phospholipid, tạo ra các lỗ thủng tạm thời cho phép các phân tử DNA
ngoại lai từ môi trường xâm nhập vào bên trong tế bào.

Các đầu ưa nước phân cực hướng về phía ngoài trong khi các
đuôi kỵ nước hướng về phía trong và  tương tác với đuôi kỵ nước
khác để cùng bám giữ màng.
Các phân tử phân cực không thể đi qua màng này nếu như
không có sự hỗ trợ bên ngoài.
Sơ đồ màng phospholipid kép


4.3 Electroporation

Các tế bào chủ và DNA ngoại lai được tạo thành dịch huyền phù và cho vào trong
một cuvette nhựa có điện cực