Xem thêm

Cây trồng biến đổi gen: Hình thành và ứng dụng hiện tại

Cây trồng biến đổi gen (Genetically Modified Crop - GMC) là kết quả của công nghệ sinh học hiện đại, được sử dụng để tạo ra các loại cây trồng có tính chất mong muốn....

Cây trồng biến đổi gen (Genetically Modified Crop - GMC) là kết quả của công nghệ sinh học hiện đại, được sử dụng để tạo ra các loại cây trồng có tính chất mong muốn. Loại cây này được tạo ra bằng cách chọn lọc các gen nhất định và chuyển chúng vào cây trồng để mang lại các tính năng như kháng sâu bệnh, kháng thuốc trừ cỏ và tăng cường giá trị dinh dưỡng.

Trước đây, giống cây lai (giống truyền thống) đã được tạo ra thông qua quá trình cải biến di truyền. Sự khác biệt chính giữa giống lai truyền thống và giống cây biến đổi gen là ở việc chọn lọc chính xác các gen dựa trên khoa học công nghệ hiện đại và chuyển chúng vào cây trồng. Điều này giúp đạt được tính chất mong muốn một cách kiểm soát.

Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi gen cây trồng không giống hoàn toàn quá trình tự nhiên của đột biến. Trái với quá trình tự nhiên chỉ giữ lại những biến dị có lợi cho quá trình tiến hóa của loài, công nghệ chuyển gen cây trồng chỉ giữ lại tính trạng có lợi đã được định hướng trước và không ảnh hưởng đến quá trình tiến hóa của loài. Điều này là điểm khác biệt căn bản giữa đột biến tự nhiên và chuyển gen. Sản phẩm của chuyển gen là các tính trạng có lợi cho con người, đó là ưu điểm nổi bật của công nghệ này.

Tổng quan

Cây trồng biến đổi gen là kết quả của quá trình biến đổi vật chất di truyền thông qua công nghệ chuyển gen. Điều này tạo ra các tính trạng mới trong cây trồng dưới tác động của môi trường. So với quá trình đột biến tự nhiên trong tự nhiên, quá trình chuyển gen cũng dựa trên quá trình biến đổi vật chất di truyền, nhưng có điểm khác nhau. Trong quá trình chuyển gen, chỉ những tính trạng có lợi đã được định hướng trước được chọn lọc, không ảnh hưởng đến quá trình tiến hóa của loài.

Quá trình hình thành tính trạng mới bằng công nghệ chuyển gen diễn ra nhanh chóng. Điều này giúp rút ngắn thời gian tạo ra các giống cây trồng mới và phục vụ sản xuất tốt hơn.

Lịch sử

Cây trồng chuyển gen đã xuất hiện từ năm 1982, khi loại cây thuốc lá chống kháng sinh được tạo ra. Sau đó, các khu vực trồng thử nghiệm cây thuốc lá chống thuốc diệt cỏ đã xuất hiện tại Pháp và Hoa Kỳ vào năm 1986. Năm 1987, công ty Plant Genetic Systems (Ghent, Bỉ) đã phát triển cây thuốc lá thiết kế gen di truyền có khả năng chống chịu côn trùng bằng cách sử dụng gen của vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt).

Trung Quốc là quốc gia đầu tiên chấp thuận cây trồng chuyển gen với cây thuốc lá kháng vi rút vào năm 1992, nhưng sau đó đã rút khỏi thị trường vào năm 1997. Cây cà chua FlavrSavr, có khả năng bảo quản lâu hơn, đã được phê chuẩn bán tại Mỹ vào năm 1994. Các loại cây khác như khoai tây Bt, ngô Bt và đậu nành kháng thuốc diệt cỏ cũng đã nhận được phê chuẩn an toàn vào cuối những năm 1990.

Phương pháp

Cây trồng chuyển gen được tạo ra thông qua việc thay đổi cấu trúc gen của chúng trong phòng thí nghiệm. Có hai phương pháp phổ biến để làm điều này: phương pháp bắn gen và chuyển gen gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.

Phương pháp bắn gen thực hiện bằng cách đúc DNA vào các hạt kim loại nhỏ và bắn chúng vào mô hoặc tế bào thực vật dưới áp suất cao. Hạt DNA sẽ thâm nhập vào cả thành và màng tế bào và được tích hợp vào bộ gen của cây trồng. Phương pháp này đã được áp dụng thành công cho nhiều loại cây trồng, đặc biệt là lúa mì và ngô.

Phương pháp chuyển gen gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens sử dụng khả năng chuyển gen của vi khuẩn này. Vi khuẩn này chèn gen của chúng vào cây chủ và chuyển chúng đến một vị trí ngẫu nhiên trong hệ gen của cây. Phương pháp này thích hợp cho cây hai lá mầm như khoai tây và cà chua.

Các gen mới được chèn vào cây trồng cần có chất hoạt hóa cụ thể để chỉ phát hiện trong một khu vực cụ thể. Các sản phẩm chuyển gen cũng cần được biến tính bằng nhiệt để đảm bảo tính an toàn trong quá trình chế biến.

Các loại công nghệ gen

Có nhiều loại công nghệ gen khác nhau được sử dụng hiện nay. Công nghệ Transgenic dùng để chuyển gen giữa các loài khác nhau, trong khi công nghệ Cisgenic chỉ chuyển gen trong cùng một loài. Công nghệ Subgenic loại bỏ hoặc thay đổi gene trong cùng một loài mà không kết hợp gen từ các loài khác.

Các loại công nghệ gen này đang được nghiên cứu và phát triển để tạo ra các loại cây trồng có tính chất mong muốn. Chúng có thể được sử dụng để tạo ra các protein có tác dụng giết chết côn trùng hoặc sản xuất thuốc điều trị bệnh. Đồng thời, công nghệ gen cũng có tiềm năng trong việc tăng cường khả năng quang hợp của cây trồng và phát quang sinh học để thay thế việc sử dụng đèn chiếu sáng bằng điện.

Cây trồng biến đổi gen Cây (Solanum chacoense) được chuyển đổi gen bằng vi khuẩn Agrobacterium

Cây trồng biến đổi gen là một phát minh mang tính đột phá trong nông nghiệp hiện đại. Công nghệ này cho phép tạo ra các loại cây trồng với tính chất mong muốn, từ kháng sâu bệnh đến tăng cường giá trị dinh dưỡng. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này cũng cần tuân thủ các tiêu chuẩn về chuyên môn, tin cậy và kinh nghiệm để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp.

1