Cây trồng chuyển gen và những vẫn đề liên quan (Phần 1)

HieuBio

CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

PHẦN 1

I. Khái niệm cây trồng chuyên gen

1. Tại sao phải tạo cây chuyển gen?

Theo phương pháp truyền thống, nhà tạo giống tìm cách tổ hợp lại các gen giữa hai cá thể thực vật nhằm 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 nhuỵ 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 hoặc có họ hàng gần. Phải mất nhiều thời gian mới thu được những kết quả mong muốn và thường là những đặc tính quan tâm lại không tồn tại trong những loài có họ hàng gần.

Kỹ thuật chuyển gen cho phép nhà tạo giống cùng lúc đưa vào một thực vật những gen mong muốn từ những sinh vật sống khác nhau, không chỉ giữa các loài cây lương thực hay những loài có họ gần.

Phương pháp hữu  hiệu này cho phép các nhà tạo giống thực vật đưa ra giống mới nhanh hơn và vượt qua những giới hạn của tạo giống truyền thống.

2. Thế nào là một cây chuyển gen?

Cây trồng biến đổi gen hoặc cây trồng công nghệ sinh học là các cây trồng đã được biến đổi về mặt di truyền nhằm làm cho cây trồng mang một số đặc tính quý giá mà cây trồng tự nhiên không có. Công nghệ này cho phép các gen riêng biệt đã chọn lọc được chuyển từ một cơ thể này sang một cơ thể khác cũng như giữa các loài không có liên quan với nhau. Các tính trạng thường được chuyển vào cây trồng như tính kháng côn trùng, kháng nấm bệnh, kháng vi khuẩn, kháng thuốc trừ cỏ, kháng mặn, cho năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt. Đây là một phương hướng quan trọng giải quyết vấn đề an toàn lương thực cho nhân loại góp phần giảm thiểu các loại nông dược và phân bón hoá học, bảo vệ môi trường sinh thái bền vững.

Sự biến đổi về mặt di truyền thường bao gồm sự chèn đoạn DNA, tái tổ hợp những mảnh DNA nhỏ hơn vào trong hệ gen của cây trồng bị biến đổi. Cấu trúc của gen chèn điển hình trong GMC (Genetically Modified Crops) được tạo nên bởi 3 bộ phận:

  1. Đoạn promoter (đoạn khởi động) có chức năng điều khiển hoạt động của gen cấu trúc, nó được ví như chiếc công tắc bật/mở để đọc gen chèn vào.

  2. Gen đã được chèn (gen đã bị biến đổi) đây thực chất là một gen cấu trúc mã hoá cho đặc điểm đã chọn lọc riêng biệt.

  3. Đoạn terminator (đoạn kết thúc) có chức năng như một tín hiệu dừng để đọc gen đã chèn .

Ngoài ra một vài yếu tố khác có thể có mặt trong cấu trúc của đoạn DNA chèn và chức năng của chúng thường là để điều chỉnh và ổn định chức năng của gen hoặc là để chứng minh sự có mặt của cấu trúc DNA chèn trong GMC hoặc để có sự kết hợp dễ dàng của các thành phần khác nhau trong cấu trúc đoạn DNA chèn. Cấu trúc của đoạn DNA chèn phải tương hợp với hệ gen của cơ thể nhận để nó có sự di truyền ổn định.

II. Những vấn đề liên quan đến cây trồng biến đổi gen

2.1. Lợi ích của cây trồng biến đổi gen

 Thực trạng phát triển nhanh chóng của cây trồng biến đổi gen trong những năm qua đã chứng tỏ chúng có những mặt mạnh nổi trội hơn hẳn những cây trồng không biến đổi gen. Sau đây là những lợi ích mà chúng đem lại cho con người trong thời gian kể từ khi cây trồng biến đổi gen đầu tiên xuất hiện cho đến nay:

+ Lợi ích trong nghiên cứu cơ bản: Việc sử dụng GMC đã góp phần to lớn trong việc phát hiện các gen quan trọng, xác định được chức năng của một gen bất kỳ.

+ Lợi ích trong cải tạo giống cây trồng: Nhờ có công nghệ gen mà nhiều giống cây trồng mới được tạo ra với các đặc tính không có ở cây trồng tự nhiên như khả năng chống chịu các điều kiện ngoại cảnh, chống chịu sâu bệnh, chống chịu thuốc diệt cỏ nhằm nâng cao sản lượng và chất lượng cây trồng.

+ Rút ngắn quá trình chọn tạo giống: Quá trình hình thành tính trạng mới trong tự nhiên phải diễn ra hàng trăm năm, triệu năm, thậm chí hàng tỷ năm, còn quá trình hình thành tính trạng mới nhờ công nghệ chuyển gen chỉ diễn ra trong vài năm, nhờ tính ưu việt này mà chúng ta có thể rút ngắn được quá trình chọn tạo giống cây trồng mới, bổ sung các tính trạng ưu việt mới, đáp ứng tốt nhất mục tiêu chọn giống và phục vụ sản xuất.

+ Tạo ra các tính trạng ưu việt: Quá trình tiếp nhận gen mới trong tự nhiên bị ngăn cản bởi ranh giới loài, công nghệ chuyển gen cho phép chuyển các gen khác loài. Như vậy, công nghệ chuyển gen giúp chúng ta di nhập tính trạng từ các loài khác nhau, vượt qua ranh giới loài mà các phương pháp lai tạo truyền thống không thể tiến hành được. Thông qua phương pháp chuyển gen (về lý thuyết) cho phép nhà chọn giống tích hợp được các gen có lợi vào một loài, một sản phẩm cây trồng nhất định, phải chăng đây là phương thức tạo ra các tính trạng ưu việt mới cho cây trồng trên cơ sở kết hợp với phương pháp chọn tạo truyền thống mà chúng ta chưa thể làm được.

+ Lợi ích trong chăn nuôi gia súc: Công nghệ chuyển gen thực vật đã tạo ra các loại thức ăn gia súc chứa các kháng thể đặc hiệu hay vacxin tái tổ hợp, làm tăng sức đề kháng của vật nuôi đối với bệnh tật, tạo ra các loại thức ăn có chất lượng dinh dưỡng cao.

+ Lợi ích trong công nghệ thực phẩm: Rất nhiều loại thực phẩm mới có chất lượng dinh dưỡng cao, mẫu mã đẹp, thời gian bảo quản lâu, hay làm thay đổi hàm lượng acid béo trong dầu thực vật nhằm làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch đã được tạo ra nhờ công nghệ chuyển gen thực vật.

+ Lợi ích trong công nghệ dược phẩm: Nhờ kỹ thuật DNA tái tổ hợp, người ta có thể sản xuất ra các sản phẩm như các kháng nguyên, các protein người, hemoglobin, một số kháng thể ... từ cây trồng biến đổi gen.

+ Lợi ích về môi trường: Năng suất của cây trồng biến đổi gen cao hơn rất nhiều so với các cây trồng tự nhiên do đó sự phát triển của GMC sẽ làm giảm nhu cầu chuyển đổi đất rừng và đất ở thành đất nông nghiệp. Làm giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ, bón đạm ... như vậy sẽ làm giảm ô nhiễm nguồn nước và nguy cơ gây hại cho sức khoẻ con người.

+ Lợi ích về kinh tế: GMC đã và đang mang lại cho người nông dân nhiều lợi ích về kinh tế, nó làm giảm chi phí sản xuất, giảm sức lao động và tăng giá trị sản phẩm. Năm 2007, doanh thu từ GMC đạt 6,9 tỷ USD và dự định năm 2008 là 7,5 tỷ USD [42].

+ Lợi ích người tiêu dùng: Nhờ có công nghệ chuyển gen thực vật mà người tiêu dùng có thể có được các sản phẩm thực phẩm có lợi hơn đối với con người như các sản phẩm có chất lượng dinh dưỡng cao, có hương vị, có thời gian bảo quản lâu, hay được bổ sung một số chất như vitamin A, vitamin E [12, 20].

Ngoài những lợi ích to lớn kể trên, khi đưa GMC ra ngoài môi trường người ta đặc biệt quan tâm đến những ảnh hưởng của nó đối với môi trường và sự cân bằng hệ sinh thái... Thực tế đã cho thấy cây trồng biến đổi gen có ích lợi tiềm tàng đối với môi trường. Chúng giúp bảo tồn các nguồn lợi tự nhiên, sinh cảnh và các nguồn lợi bản địa, chúng góp phần giảm xói mòn đất, cải thiện chất lượng nước, cải thiện rừng và nơi cư ngụ của động vật hoang dại.

2.2. Những rủi ro có thể có của cây trồng biến đổi gen

Cây trồng biến đổi gen mang các đặc tính đã được cải biến nhằm mang lại những lợi ích tối đa cho con người nhưng khi đưa chúng ra môi trường tự nhiên và thương mại hoá chúng thì không thể không đánh giá những rủi ro có thể xảy ra. Những rủi ro này thường được xem xét ở một số khía cạnh chính sau:

+ Hiểm hoạ cỏ dại: Khả năng xảy ra là các gen mới trong GMC có thể chuyển sang cây họ hàng sống hoang dã ngoài tự nhiên theo phương thức lan truyền hạt phấn, cũng như khả năng tao ra những loại cỏ mới, kháng thuốc trừ cỏ hay kháng côn trùng.

+ Khả năng kháng sâu: Cây trồng kháng sâu có khả năng tiêu diệt các loài sinh vật không phải là sinh vật cần diệt làm ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn tự nhiên, ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học.

+ Nguy cơ phát sinh các mầm bệnh: Một nguy cơ tiềm tàng khác là khả năng tái tổ hợp của một gen virus sẵn có trong GMC với các gen từ một virus khác nhiễm vào cây đó và tạo ra một virus mới.

+ Sự kháng kháng sinh: Do các GMC thường được chuyển các gen quy định tính trạng kháng kháng sinh, vì thế gây ra mối lo lắng rằng liệu các gen này có thể được phát tán từ GMC sang các vi sinh vật cư trú trong ruột người và làm chúng tăng khả năng đề kháng đối với kháng sinh. Tuy nhiên người ta thấy rằng mối nguy cơ này xảy ra với xác suất vô cùng nhỏ và nếu có xảy ra thì tác động này cũng không đáng kể vì gen chỉ thị được sử dụng trong GMC được ứng dụng rất ít trong thú y và y học....
                                                                                                                        ....Bùi Văn Hiệu....

CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN (PHẦN 2)