cÔng nghỆ chuyỂn gen Ở thỰc vẬt

18
Bài báo cáo PPNC PHƯƠNG PHÁP TẠO CÂY CHUYỂN GEN VÀ ỨNG DỤNG. ---------- --------- 1. TÓM TẮT: Để tạo một giống mới các nhà tạo giống thường sử dụng phương pháp truyền thống để tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây này sang nhụy hoa của cây khác. Tuy nhiên, phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài (lai gần), lai giữa những các thể khác loài (lai xa) thường bị bất thụ do đó không thể tạo ra con lai được. Lai gần cũng phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thông thường những tính trạng quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần nhau. Bước vào thế kỷ 21, thế giới phải đối diện với mối lo là lương thực sản xuất ra không đủ nuôi dân số ngày càng đông. Kỹ thuật tạo giống cổ điển kiểu Mendel trong cuộc “cách mạng xanh” thập niên 1960 không còn khả năng tăng năng xuất 75% mỗi năm như lúc nó mới ra đời, mà chỉ còn khoảng 1,5%. Các nhà khoa học chuyển sang chú ý đến công nghệ biến đổi gene trên cây trồng. Công nghệ chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một loài cây trồng những gen mong muốn có nguồn gốc từ những cơ thể sống khác nhau, không chỉ giữa các loài có họ gần nhau mà còn ở những loài rất xa nhau. Có nhiều phương pháp được sử để chuyển gen ở thực vật như: phương pháp gián tiếp sử dụng Agrobacterium, phương pháp trực tiếp là phương pháp PEG (polyethylene -1-

Upload: songngunhi

Post on 26-Jun-2015

4.327 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

PHƯƠNG PHÁP TẠO CÂY CHUYỂN GEN VÀ ỨNG DỤNG.

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

1. TÓM TẮT: Để tạo một giống mới các nhà tạo giống thường sử dụng phương pháp

truyền thống để tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật tạo ra con lai mang những tính trạng mong muốn. Phương pháp này được thực hiện bằng cách chuyển hạt phấn từ cây này sang nhụy hoa của cây khác. Tuy nhiên, phép lai chéo này bị hạn chế bởi nó chỉ có thể thực hiện được giữa các cá thể cùng loài (lai gần), lai giữa những các thể khác loài (lai xa) thường bị bất thụ do đó không thể tạo ra con lai được. Lai gần cũng phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thông thường những tính trạng quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần nhau.

Bước vào thế kỷ 21, thế giới phải đối diện với mối lo là lương thực sản xuất ra không đủ nuôi dân số ngày càng đông. Kỹ thuật tạo giống cổ điển kiểu Mendel trong cuộc “cách mạng xanh” thập niên 1960 không còn khả năng tăng năng xuất 75% mỗi năm như lúc nó mới ra đời, mà chỉ còn khoảng 1,5%. Các nhà khoa học chuyển sang chú ý đến công nghệ biến đổi gene trên cây trồng. Công nghệ chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một loài cây trồng những gen mong muốn có nguồn gốc từ những cơ thể sống khác nhau, không chỉ giữa các loài có họ gần nhau mà còn ở những loài rất xa nhau. Có nhiều phương pháp được sử để chuyển gen ở thực vật như: phương pháp gián tiếp sử dụng Agrobacterium, phương pháp trực tiếp là phương pháp PEG (polyethylene glycol), phương pháp xung điện (electroporation), phương pháp vi tiêm ( microinjection) và phương pháp bắn gen(microprojectile). Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng tùy vào loài cây muốn chuyển gen. Nhiều cây trồng quan trọng chuyển gen ra đời như lúa, ngô, lúa mì, đậu tương, bông, khoai tây, cà chua, cải dầu, đậu Hà Lan, bắp cải...Các gen được chuyển là gen kháng vi sinh vật, virus gây bệnh, kháng côn trùng phá hại, gen cải tiến protein hạt, gen có khả năng sản xuất những loại protein mới, gen chịu hạn, gen bất thụ đực, gen kháng thuốc diệt cỏ... Phương pháp hữu hiệu này cho phép các nhà tạo giống thực vật thu được giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của kỹ thuật tạo giống truyền thống. Tạo ra những cây trồng có năng suất và chất lượng cao phục vụ cho sản xuất và con người.

-1-

Page 2: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

2. MỘT SỐ KHÁI NIỆM 2.1 Sự chuyển gen Sự chuyển gen( gene tranformation) là kĩ thuật chuyển gen ngoại lai vào genome sinh vật đang nghiên cứu bằng phương pháp trực tiếp hoặc gián tiếp để tạo ra sinh vật mang đặc tính mong muốn. 2.2 Gen chuyển Gen chuyển (transgene) là gen ngoại lai được chuyển từ một cơ thể sang một cơ thể mới bằng kỹ thuật di truyền. 2.3 Cây chuyển gen Cây chuyển gen (transgenic plant) là cây mang một hoặc nhiều gen được đưa vào bằng phương thức nhân tạo thay vì thông qua lai tạo như trước đây. Những gen được tạo đưa vào (gen chuyển) có thể được phân lập từ những loài thực vật có quan hệ họ hàng hoặc từ những loài khác biệt hoàn toàn. Thực vật tạo ra được gọi là thực vật “chuyển gen” mặc dù trên thực tế tất cả thực vật đều được “chuyển gen” từ tổ tiên hoang dại của chúng bởi quá trình thuần hóa, chọn lọc và lai giống có kiểm soát trong một thời gian dài. 2.4 Các bước cơ bản trong chuyển gen Quá trình chuyển gen được thực hiện qua các bước sau : - Xác định gen liên quan đến tính trạng cần quan tâm. - Phân lập gen (PCR hoặc sàng lọc từ thư viện cDNA hoặc từ thư viện genomic DNA). - Gắn gen vào vector biểu hiện (expression vector) để biến nạp. - Biến nạp vào E. coli. - Tách chiết DNA plasmid. - Biến nạp vào mô hoặc tế bào thực vật bằng một trong các phương pháp khác nhau đã kể trên. - Chọn lọc các thể biến nạp trên môi trường chọn lọc. - Tái sinh cây biến nạp. - Phân tích để xác nhận cá thể chuyển gen (PCR hoặc Southern blot) và đánh giá mức độ biểu hiện của chúng (Northern blot, Western blot...)

3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

3.1 Phương pháp gián tiếp sử dụng Agrobacterium Agrobacterium tumefaciens là vi khuẩn gam âm, sống trong đất. Agrobacterium tumefaciens là một thể phát sinh ung thư ( oncogenic) chuyển vào tế bào thực vật và gây bệnh ghẻ khối u (crown gall) trên cây. Sự hình thành khối u là để tổng hợp một loại dinh dưỡng đặc biệt giúp vi khuẩn phát triển. Nó có khả năng xâm nhiễm tế bào thực vật bằng cách chuyển một đoạn DNA của nó vào tế bào thực vật. Khi DNA vi khuẩn được hợp nhất với nhiễm sắc thể thực vật, nó sẽ tấn công vào hệ thống tổ chức của tế bào một cách có hiệu quả và sử dụng nó để đảm bảo cho sự sinh sôi của quần thể vi khuẩn.Ðể khai thác và sử dụng 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

-1-

Page 3: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

thế vào đó là các marker chọn lọc, trong khi vẫn duy trì các vùng bờ phải và bờ trái của T-DNA và các gen vir. Gen chuyển được xen vào giữa các vùng bờ của T-DNA. Nó sẽ được chuyển vào tế bào và trở nên hợp nhất với nhiễm sắc thể tế bào thực vật.

Sơ đồ trúc tế bào vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.

Phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium đã được kiểm tra đối với sự xâm nhập bền vững, sự biểu hiện và sự di truyền của các gen chuyển đặc biệt. Gen được chuyển nạp vào cây hai lá mầm thông qua Agrobacterium tỏ ra rất ổn định. Một vài yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả biến nạp là loại mô được biến nạp, giai đoạn phát triển của mô, mức độ khởi đầu của vi khuẩn A. tumefaciens sử dụng, môi trường để nuôi cấy mô sau khi biến nạp, marker được sử dụng để chọn lọc thể biến nạp, loại vector sử dụng và kiểu gen của thực vật. Phương pháp này tỏ ra hạn chế đối với cây một lá mầm.

3.2 Phương pháp PEGÐể DNA dễ xâm nhập được vào tế bào thực vật, phải loại bỏ vách tế bào tạo protoplast. Protoplast có thể được duy trì trong môi trường nuôi cấy như các tế bào sinh trưởng một cách độc lập hoặc với một môi trường đặc hiệu, vách tế bào có thể được tạo thành và toàn bộ các cây có thể được tái sinh từ các tế bào này. Quá trình chuyển gen như thế này được thực hiện một cách trực tiếp bằng một cơ chế vật lý đơn giản, không cần có vector. Ðể nâng cao hiệu quả biến nạp, người ta đã đã xử lý protoplast với PEG (polyethylene glycol).Phương pháp PEG đã được áp dụng như một yếu tố dung hợp trong việc lai tạo tế bào soma ở nhiều loài động vật và thực vật. Trong phương pháp PEG gen lạ được chuyển nạp vào tế bào trần dưới dạng plasmid DNA, sẽ cho kết quả phục hồi tốt ở cây tái sinh. Phương pháp chuyển gen này rất có hiệu quả, đặc biệt đối với những loài thực vật mà phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium không thể thực hiện được. Bên cạnh đó, việc tạo protoplast cũng như tái sinh cây từ protoplast không đơn giản, tốn nhiều công sức, bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố môi trường.

-1-

Page 4: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

3.3 Phương pháp xung điện Xung điện (electroporation) là một phương pháp cơ học được sử dụng để đưa các phân tử phân cực vào trong tế bào chủ qua màng tế bào. Vì lớp phospholipid kép của màng sinh chất có một đầu ưa nước phía ngoài và một đầu kỵ nước phía trong, nên bất kỳ phân tử phân cực nào, bao gồm cả DNA và protein, đều không có khả năng đi qua màng một cách tự do (Farabee, 2001). Trong phương pháp này, một xung điện cao thế trong khoảnh khắc (vài phần nghìn giây) 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. Ðể tạo ra xung điện cao thế trong một thời gian ngắn người ta sử dụng một thiết bị gọi là máy xung gen (gene pulser). Xung điện tạo ra làm rối loạn phospholipid kép của màng tế bào và tạo ra các lỗ tạm thời. Vì vậy, các phân tử DNA đã được nạp điện sẽ đi vào màng tế bào thông qua các lỗ bằng cách tương tự như điện di. Sơ đồ plasmid chứa DNA ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời:

Với một số cây một lá mầm quan trọng (loài lúa phụ Japonica, ngô, lúa mì) mà không thể thể thực hiện được bằng phương pháp chuyển gen gián tiếp nhờ Agrobacterium thì người ta đã thành công với phương pháp này. Hiệu quả biến nạp cao. Lượng DNA ngoại lai cần thiết là ít hơn so với các phương pháp khác (Withers, 1995). Phương pháp này có thể thực hiện với các mô in vivo còn nguyên vẹn (Weaver, 1995). Ðoạn DNA ngoại lai được biến nạp có kích thước lớn. Phương pháp này cũng co hạn chế là: nếu các xung điện có cường độ và chiều dài không đúng thì một số lỗ của tế bào sẽ trở nên quá lớn hoặc bị hỏng không thể đóng lại sau khi tế bào phóng điện, làm cho tế bào bị tổn thương hoặc bị thủng (Weaver, 1995). Một hạn chế nữa là sự vận chuyển DNA ngoại lai vào và ra khỏi tế bào trong suốt thời gian điện biến nạp là tương đối không đặc hiệu. Ðiều này dẫn đến kết quả là không cân bằng ion mà sau đó sẽ làm rối loạn chức năng của tế bào và tế bào chết (Weaver, 1995).3.4 Phương pháp vi tiêm Phương pháp vi tiêm( microinjection) sử dụng micropipette (kim tiêm) để tiêm dung dịch DNA lạ vào tế bào trần dưới áp lực cao, tạo ra những cây chuyển gen (Neuhaus và ctv 1987).

-1-

Page 5: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Hình chuyển tế bào gốc phôi vào túi phôi.Phương pháp này có vẻ đơn giản nhưng đặt ra nhiều tranh luận, cần tiếp tục hoàn thiện.

3.5 Phương pháp bắn gen

Phương pháp bắn gen là phương pháp chuyển nạp gen trực tiếp vào cây trồng. Trong phương pháp này người ta sử dụng một thiết bị gọi là súng bắn gen (Gene gun). Nó được 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 và được phát triển vào đầu thập niên 1980 do các nhà thực vật học ở Ðại học Corrnell cùng với các nhà nghiên cứu ở Corrnell Nanofabrication Facility, Newyork, USA. DNA ngoại lai được gắn vào các hạt tungsten có đường kính rất nhỏ, khoảng 1μm (các kim loại năng khác như vàng và bạc cũng được sử dụng nhưng không thường xuyên do giá cả đắt). Các hạt này được đặt trên một cái đĩa ở mặt bên trong của súng. Sự bùng nổ khí helium ở 1000psi làm cho cái đĩa bắn về phía trước với tốc độ 1300 foot/s, tương đương với tốc độ khi một viên đạn rời khỏi nòng súng. Một tấm chắn làm dừng đĩa lại và các hạt vàng hay tungsten được phóng về phía các tế bào đích. Chúng xuyên qua vách tế bào và phóng thích các phân tử DNA. Súng bắn gen sử dụng kỹ thuật DNA tái tổ hợp để hợp nhất sự biểu hiện các gen đã phân phối. Các tế bào biến đổi di truyền có thể được sử dụng để tạo thực vật bao gồm cả sự sửa đổi di truyền mong muốn ở trong tất cả các tế bào của chúng (Voiland, 1999). Mục tiêu của súng bắn gen thường là callus của các tế bào thực vật giống nhau sinh trưởng trong môi trường gel trên đĩa petri. Sau khi các hạt tungsten đã va chạm vào đĩa, gel và callus bị phá vỡ nhiều. Tuy nhiên một số tế bào không bị phá vỡ khi va chạm mạnh và đã tiếp nhận các hạt tungsten được bao bọc DNA và cuối cùng các phân tử DNA ngoại lai đã xâm nhập và hợp nhất vào nhiễm sắc thể thực vật.

-1-

Page 6: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Các tế bào từ đĩa petri được tập hợp lại và chọn lọc các tế bào đã hợp nhất thành công và biểu hiện DNA ngoại lai bằng các kỹ thuật hóa sinh hiện đại như sử dụng gen chọn lọc nối tiếp và Northern blots. Các tế bào đơn đã chọn lọc từ callus có thể được xử lý với một số hormone thực vật như auxin, gibberelin và mỗi một tế bào có thể phân chia, biệt hóa thành các tế bào mô, cơ quan, tế bào chuyên hóa của toàn bộ cây. Cây mới có nguồn gốc từ một tế bào nảy mầm thành công có thể mang các đặc tính di truyền mới. Đối với phương pháp này, thao tác thực hiện 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... Nhưng hạn chế là nguyên liệu rất đắt và xác suất thành công không cao.

4. ỨNG DỤNG Hiện nay, công nghệ chuyển gen đang được áp dụng rộng rãi và đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Cây trồng chuyển gen ngày càng đóng vai trò quan trọng đối với đời sống con người bởi năng suất và chất lượng cao. Hầu hết các loài thực vật đều có thể biến nạp được gen. Thông thường, hiệu quả biến nạp gen khác nhau tùy thuộc vào từng loài cây trồng, và dĩ nhiên quá trình biến nạp vẫn còn bị hạn chế ở nhiều loài. Dưới đây là bảng giới thiệu các kết quả biến nạp gen thành công ở một số giống cây trồng quan trọng:

-1-

Tế bào thực vật

Hình chuyển gen bằng súng bắn gen vào tế bào thực vật.

Page 7: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Các cây

trồng quan trọng đã được phát triển

Cây ngô Hiện nay, cây ngô đã được biến đổi gen để mang các tính trạng như kháng côn trùng và chống chịu thuốc diệt cỏ. Gần đây, các kết quả biến nạp gen gián tiếp ở ngô nhờ Agrobacterium cũng đã được thông báo. Các thể biến nạp gen của dòng ngô lai gần A188 đã được tái sinh sau khi đồng nuôi cấy giữa binary vector3 với phôi non. Tần số biến nạp được thông báo ở dòng A188 là khoảng 5-30%. Các thể lai thế hệ thứ nhất với 5 dòng lai gần khác được biến nạp với tần số khoảng 0,4-5,3%.

Hình ngô chuyển gen kháng côn trùng (trái), ngô đối chứng (phải).

Cây lúa

-1-

Sản phẩm Đặc điểm

Cải dầu Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng laurate cao, hàm lượng oleic acid cao

Ngô Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng

Bông Chống chịu chất diệt cỏ, kháng côn trùng

Khoai tây Kháng côn trùng, kháng virus

Đậu tương Chống chịu chất diệt cỏ, hàm lượng oleic acid cao

Bí Kháng virus

Cà chua Chín chậm

Lúa Chống chịu chất diệt cỏ, sản xuất vitamin A

Đu đủ Kháng virus

Page 8: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Chuyển gen ở cây lúa đang được tập trung vào tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ và sản xuất vitamin A. Kết quả tái sinh của cây lúa biến nạp gen bằng xung điện hoặc PEG thông qua nuôi cấy protoplast được thông báo lần đầu tiên cách đây khoảng 10 năm. Gần đây, người ta sử dụng phương pháp bắn gen để thực hiện biến nạp gen ở cây lúa và co hơn 40 giống lúa đã được chuyển gen thành công. Cây lúa chỉ sản sinh ra hợp chất caroteoid được chuyển thành vitamin A trong những bộ phận có màu xanh của cây, tuy nhiên trong hạt gạo mà con người vẫn dùng lại không có hợp chất này. Chính vì thế sự thiếu hụt vitamin A thường xảy ra ở những nơi sử dụng gạo làm lương thực chính. Gạo vàng TM là một loại ngũ cốc chuyển gen có khả năng nâng cao hàm lượng vitamin A trong bữa ăn hàng ngày. Loại gạo này có khả năng sản sinh và lưu giữ chất β-carotene. Nó được đặt tên là gạo vàng TM bởi vì nội nhũ (chất bột bên trong của hạt gạo) của nó có màu vàng nhạt, do chất β-carotene tạo ra.

Hình gạo vàng TM ( phải). Cây cải dầu Cây cải dầu được biến đổi gen với mục đích cải thiện chất lượng dinh dưỡng, đặc biệt là hàm lượng chất béo hòa tan của loại cây này. Cây cải dầu đựơc trồng chủ yếu ở các vùng phía tây Canada và một ít ở Ontario và tây bắc Thái Bình Dương, trung tâm phía bắc và vùng đông nam nước Mỹ… Cây cải dầu được biến đổi gen mang các tính trạng chống chịu thuốc diệt cỏ, có hàm lượng laurate và oleic acid cao.

Hình cây cải dầu mang gen chống chịu thuốc diệt cỏ.

Khoai tây

-1-

Page 9: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Khoai tây được xem là cây lương thực quan trọng thứ tư trên thế giới, với sản lượng hàng năm lên đến 300 triệu tấn và được trồng trên hơn 18 triệu hecta. Trung Quốc là nước sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới, Ấn Độ đứng thứ tư. Khoai tây được biến đổi gen mang các tính trạng như khả năng kháng côn trùng và kháng virus.

Hình khoai tây mang gen kháng virus.

Cà chua Cà chua được coi là loại quả vườn phổ biến nhất hiện nay. Cà chua thường rất dễ trồng và một số giống đã cho những vụ mùa bội thu. Chất lượng quả cà chua chín cây vượt xa tất cả những loại quả khác có mặt trên thị trường thậm chí trong cả mùa vụ. Cây cà chua rất mềm và thích hợp với thời tiết ấm áp thế nên nó thường được trồng vào vụ hè. Cà chua được biến đổi gen mang các tính trạng như khả năng chịu thuốc diệt cỏ, kháng vật ký sinh và làm chậm quá trình chín của quả.

Cà chua chuyển gen kháng vật ký sinh (bên phải) và cà chua đối chứng ( bên trái).

Cây bí đỏ Bí đỏ mùa hè là một loại quả mềm và hợp với khí hậu ấm áp, được trồng ở nhiều nơi trên thế giới. Bí đỏ mùa hè khác bí đỏ mùa thu và mùa đông ở chỗ nó được chọn thu hoạch trước khi vỏ quả cứng và quả chín. Không mọc lan như bí đỏ và bí ngô mùa thu và mùa đông, bí đỏ mùa hè mọc thành bụi rậm. Một số cây khỏe và có sức đề kháng tốt cho sản lượng khá cao. Bí đỏ được biến đổi gen kháng virus đặc biệt là virus khảm dưa hấu (WMV) và virus khảm vàng zucchini (ZYMV).

-1-

Page 10: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Đu đủ Đu đủ là một loại cây trồng quan trọng ở khu vực Đông Nam Á, được dùng làm thức ăn phổ biến trong các hộ nông dân sản xuất nhỏ và gia đình của họ. Hiện nay, giống đu đủ chuyển gen kháng virus đã được phát triển ở các nước thuộc khu vực Đông Nam Á.

Hình so sánh giữa đu đủ chuyển gen kháng virus (trái) và đu đủ đối chứng (phải).

Các loại cây trồng đang được phát triển

Táo Trên thế giới hiện có hơn 6.000 loại táo. Các cuộc nghiên cứu cho thấy ăn táo có thể giảm được nguy cơ mắc bệnh ung thư, các bệnh tim mạch và béo phì. Hiện nay, táo đang được nghiên cứu biến đổi gen để mang các tính trạng như làm chậm quá trình chín và kháng sâu bệnh.

Hình cây táo mang gen kháng sâu bệnh.

Chuối

-1-

Page 11: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Hiện nay có khoảng 1.000 loại chuối khác nhau, loại trái cây giàu dinh dưỡng và không có chất béo này có chứa hàm lượng kali và chất xơ rất cao, và là nguồn cung cấp vitamin C chống oxy hóa. Chuối đang được nghiên cứu biến đổi gen để mang các tính trạng như kháng virus, giun tròn và nấm và có khả năng làm chín chậm. Chuối cũng là loại cây dự kiến được dùng làm vaccine thực phẩm (edible vaccine) để phòng chống nhiều loại bệnh dịch khủng khiếp ở các nước đang phát triển.

Hình trái chuối mang gen kháng virus( trái) và trái chuối đối chứng( phải).

Dứa Tính tới tháng 1/2001, toàn thế giới đã trồng được khoảng 12 triệu tấn dứa. Trong vòng 30 năm qua, sản lượng dứa hàng năm trên thế giới đã tăng lên gấp ba lần. Hiện nay, một số tổ chức nghiên cứu đang tiến hành nghiên cứu sự đa dạng di truyền của cây dứa. Bên cạnh đó, người ta đang biến đổi gen cây dứa để tăng khả năng kháng sâu bọ và virus, và bổ sung tính trạng làm chậm chín của cây.

Hình cây dứa mang gen kháng sâu bọ.

Dừa

-1-

Page 12: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

Sản phẩm có giá trị nhất của cây chính là dầu dừa chiết xuất từ cùi dừa. Hai nước sản xuất ra nhiều dầu dừa nhất là Indonesia và Philippin. Ngoài ra, còn có nhiều nước trồng dừa ở châu Á, châu Phi, nam Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, nam Mỹ và vùng Caribê. Chất làm cho dầu dừa trở nên hấp dẫn như vậy chính là hàm lượng lauric acid cao. Nhu cầu về lượng acid lauric cao vì nó được sử dụng để làm mứt, dầu ăn, mỹ phẩm, chất tẩy, bơ thực vật, dầu gội đầu và xà bông. Do vậy, trên thế giới nhu cầu về dầu dừa luôn luôn cao. Việc nghiên cứu thúc đẩy phát triển sản xuất dầu dừa có ý nghĩa vô cùng quan trọng đối với ngành công nghiệp chế biến dừa. Khoai lang Khoai lang là một loại cây lương thực dễ trồng nhưng có vai trò rất quan trọng ở các nước đang phát triển. Trong những điều kiện về khí hậu bất lợi và không cần đầu tư nhiều, sản lượng khoai lang trên một hecta có thể đem lại nguồn năng lượng và dinh dưỡng cao hơn bất cứ cây trồng nào khác. Cây trồng này có thể phát triển trong điều kiện khô hạn nhiều tháng liền. Khoai lang đang được nghiên cứu biến đổi gen để kháng các loại bệnh virus phá hoại cây.

5. KẾT LUẬN Ðối với sự phát triển của công nghệ sinh học trong thế kỷ XXI thì công nghệ chuyển gen sẽ có một vị trí đặc biệt quan trọng. Có thể nói công nghệ chuyển gen là một hướng công nghệ cao của công nghệ sinh học hiện đại phục vụ sản xuất và đời sống. Diện tích trồng cây chuyển gen ngày càng gia tăng đặc biệt là ở các nước phát triển. Triển vọng của công nghệ chuyển gen là rất lớn, cho phép tạo ra các giống vật nuôi, cây trồng... mang những đặc tính di truyền hoàn toàn mới, có lợi cho con người mà trong chọn giống thông thường phải trông chờ vào đột biến tự nhiên, không thể luôn luôn có được. Ngoài ra, cây trồng chuyển gen đóng góp nhiều cho môi trường, vì đa phần không cần nhiều thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Bên cạnh đó, còn rất nhiều mối lo ngại về thực phẩm biến đổi gen đối với sức khoẻ con người. Vì vậy, việc đưa ra các qui chuẩn mang tính quốc tế trong việc đánh giá mức độ an toàn của thực phẩm từ cây trồng biến đổi gen là rất cần thiết. Nó vừa đảm bảo sức khoẻ người tiêu dùng vừa tạo điều kiện cho ngành công nghệ chuyển gen ngày càng phát triển.

-1-

Page 13: CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT

Bài báo cáo PPNC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bains W. 2003. Biotechnology from A to Z. Oxford University Press, Inc. New York, USA. Birch RG. 1997. Plant Transformation: Problems and strategies for practical applications. Annual Review of Plant Physiology Plant Molecular Biology 48: 297-326. Chrispeels MJ and Sadava DE. 2003. Plants, Genes, and Crop Biotechnology.2nd

Edition. Jones and Bartlett Publishers, Massachusetts, USA. Ratledge C and Kristiansen B. 2002. Basic Biotechnology. Cambridge University Press, UK. Walker JM and Rapley R. 2002. Molecular Biology and Biotechnology. 4th

Edition. The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK. Makrides SC. 2003. Gene Transfer and Expression in Mammalian Cells. Elsevier Science B. V. USA. Louis-Marie H. 2003. Animal Transgenesis and Cloning. John Wiley and Sons, Ltd. USA. Glick BR., Jackj P. 1994. Molecular Biotechnology. ASM Press. Washington D.C. USA.Celis JE. 1984. Microinjection of somatic cells with micropipettes: comparison with other transfer techniques. Biochem. J. 223: 281-291.Plant Genetic Engineering: Towards the Third Millennium A.D. Arencibia (Editors) 9 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

John D, Roderick S, Philip A, Richard W. 1988. Plant Genetics Transformation.Di truyền học phân tử: Những nguyên tắc cơ bản trong chọn giống cây trồng. Quyển II CHUYỂN NẠP GEN. Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang.Công nghệ chuyển gen- Trần Quốc Dung (Chủ biên), Nguyễn Hòang Lộc –TrầnThị Lệ.Website: http://www.biotechvn.comWebsite: http://www.sinhhocvietnam.com

-1-