1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đồ án tốt nghiệp: Xây dựng phương pháp phát hiện thực phẩm biến đổi gen có nguồn gốc thực vật dựa trên trình tự promoter 34S-FMV

Đồ án tốt nghiệp: Xây dựng phương pháp phát hiện thực phẩm biến đổi gen có nguồn gốc thực vật dựa trên trình tự promoter 34S-FMV

Đồ án tốt nghiệp được thực hiện với mục tiêu nhằm tối ưu các thông số để thực hiện phản ứng PCR như nồng độ MgCl2, nồng độ primer, nhiệt độ bắt cặp; xác định các thông số của phương pháp: LOD50, độ nhạy, độ đặc hiệu, độ chính xác của phương pháp. Mời các bạn cùng tham khảo. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN CÓ NGUỒN GỐC THỰC VẬT DỰA TRÊN TRÌNH TỰ PROMOTER 34S-FMV Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 68

Ngày tạo 10/11/2021 12:31:37 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.73 M

Tên tệp

Tải Đồ án tốt nghiệp: Xây dựng phương pháp phát hiện t... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP PHÁT HIỆN THỰC PHẨM BIẾN ĐỔI GEN CÓ NGUỒN GỐC THỰC VẬT DỰA TRÊN TRÌNH TỰ PROMOTER 34S-FMV Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : ThS. Phạm Vũ Việt Dũng Sinh viên thực hiện : Trần Quang Phát MSSV: 1311100065 Lớp: 13DSH01
  2. Đồ án tốt nghiệp TP. Hồ Chí Minh, 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do bản thân thực hiện và không sao chép dưới bất kỳ hình thức nào. Các số liệu trong đề tài có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ đúng nguyên tắc. Kết quả trình bày trong đề tài được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực và chưa từng được công bố trước đây. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung khoa học của đề tài nghiên cứu này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 Sinh viên, Trần Quang Phát
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy cô của trường Đại học Công nghệ TP.HCM nói chung, quý thầy cô khoa Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm - Môi Trường nói riêng đã tận tình dạy dỗ, giúp em hoàn thiện kiến thức, các kỹ năng chuyên môn và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập. Xin gửi đến TS. Nguyễn Tiến Dũng, ThS. Phạm Vũ Việt Dũng cùng với các anh chị của phòng kiểm nghiệm Sinh học, Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy Sản vùng 4 lời cảm ơn sâu sắc vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, trực tiếp hướng dẫn, dìu dắt em trong suốt thời gian qua. Xin ghi nhận công sức và những đóng góp quý báu, nhiệt tình của toàn thể các bạn trong lớp 13DSH01 đã đóng góp ý kiến, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ đã nuôi dạy con đến ngày khôn lớn và cho con ăn học thành tài. Vì chưa có nhiều kinh nghiệm, chỉ dựa vào kiến thức hạn hẹp cùng với thời gian ngắn ngủi nên chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để kiến thức của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn, rút ra được những kinh nghiệm bổ ích cho quá trình học tập, làm việc sau này. Cuối cùng, xin kính chúc quý thầy cô của trường Đại học Công nghệ TP.HCM dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý của mình. Đồng kính chúc quý thầy cô, anh chị của phòng kiểm nghiệm Sinh học tại Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy Sản vùng 4 luôn dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công tốt đẹp trong cuộc sống. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 Sinh viên, Trần Quang Phát
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................3 1.1. Giới thiệu cây trồng biến đổi gen (GMO)...................................................... 3 1.1.1. Khái niệm về cây trồng biến đổi gen (GMO) .......................................3 1.1.2. Lịch sử hình thành cây trồng biến đổi gen ............................................4 1.2. Tình hình cây trồng biến đổi gen trên thế giới và Việt Nam hiện nay .......... 5 1.2.1. Xu hướng nghiên cứu cây trồng biến đổi gen trên thế giới...................5 1.2.2. Tình hình thương mại hóa cây trồng chuyển gen..................................7 1.2.3. Các yêu cầu về dán nhãn sản phẩm GMO trên thế giới và Việt Nam 11 1.2.4. Tình hình nghiên cứu thực phẩm biến đổi gen tại Việt Nam ..............12 1.3. Các phương pháp xác định cây trồng biến đổi gen ...................................... 14 1.3.1. Phương pháp sử dụng protein như là đích phân tích ...........................14 1.3.2. Phương pháp sử dụng DNA đích ........................................................14 1.3.3. Một số trình tự DNA đích được áp dụng phương pháp sàng lọc ........15 1.3.4. Giới thiệu chung về phương pháp PCR ..............................................16 CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................18 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................ 18 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ...........................................................................18 2.1.2. Thời gian nghiên cứu...........................................................................18 2.2. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 18 2.2.1. Nguồn mẫu ..........................................................................................18 2.2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ...............................................................20 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 21 2.3.1. Phương pháp thu mẫu..........................................................................21 2.3.2. Phương pháp bảo quản mẫu ................................................................21 2.3.3. Phương pháp tách chiết DNA .............................................................21 2.3.4. Phản ứng PCR .....................................................................................24 2.3.5. Kỹ thuật điện di trên gel ......................................................................28 i
  5. Đồ án tốt nghiệp 2.4. Xác nhận hiệu lực phương pháp phân tích GMO bằng kỹ thuật PCR ......... 31 2.5. Bố trí thí nghiệm .......................................................................................... 32 2.5.1. Tách chiết DNA ..................................................................................32 2.5.2. Khảo sát tối ưu hóa phản ứng PCR .....................................................32 2.5.3. Đánh giá các thông số kĩ thuật phương pháp ......................................34 2.6. Cải tiến phương pháp ................................................................................... 36 2.7. Khảo sát mẫu thị trường ............................................................................... 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..........................................................38 3.1. Sản phẩm tách chiết DNA ............................................................................ 38 3.2. Tối ưu hóa phản ứng PCR............................................................................ 39 3.2.1. Khảo sát tính chuyên biệt của cặp mồi................................................39 3.2.2. Khảo sát tối ưu nồng độ MgCl2 và nồng độ mồi lên phản ứng PCR ..40 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bắt cặp giữa mồi và khuôn DNA trong phản ứng PCR .......................................................................................42 3.3. Đánh giá hiệu lực phương pháp ................................................................... 44 3.4. Đề xuất quy trình khảo sát mẫu thực tế bằng kĩ thuật PCR ......................... 46 3.5. Cải tiến phương pháp bằng phản ứng Realtime – PCR ............................... 47 3.6. Kết quả khảo sát mẫu thực tế ....................................................................... 49 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................51 4.1. Kết luận ........................................................................................................ 51 4.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................53 PHỤ LỤC .............................................................................................................1 ii
  6. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT g : microgam M : micromole/lít BĐG : Biến đổi gen Bp : base pair DNA : Deoxyribonucleic acid dNTP : Deoxynucleotide triphosphate EDTA : Ethylene diaminetetra acetic acid Elisa : Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay EU : European Union FMV : Virus dạng mosaic GM : Genetically Modified GMC : Genetically Modified Crop GMO : Genetically Modified Organism ISAAA : Tổ chức quốc tế về tiếp thu các ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp IRRI : Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế LOD : Limit of detection mA : miliampe mM : milimol/lít PCR : Polymerase Chain Reaction RNA : Ribonucleic acid Ta : Annealing temperature (nhiệt độ bắt cặp) TBE : Tris-borate-EDTA Tm : Temperature melting U : Đơn vị tính hoạt tính của Taq polymerase UV : Ultra Violet V : Volt iii
  7. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC BẢNG SỬ DỤNG Bảng 2.1. Trình tự mồi có sẵn sử dụng trong nghiên cứu [13] ...........................18 Bảng 2.2. Các chủng vi sinh vật ..........................................................................19 Bảng 2.3. Hóa chất sử dụng trong tách chiết DNA .............................................22 Bảng 2.4. Chương trình phản ứng PCR ...............................................................27 Bảng 2.5. Thành phần hóa chất trong phản ứng PCR .........................................28 Bảng 2.6. Khảo sát đồng thời nồng độ MgCl2 và nồng độ mồi tối ưu trong thành phần phản ứng PCR .............................................................................33 Bảng 2.7. Chương trình chu kỳ nhiệt của phản ứng ............................................33 Bảng 2.8. So sánh kết quả thử khẳng định ..........................................................35 Bảng 2.9. Thành phần hóa chất phản ứng Realtime - PCR .................................36 Bảng 2.10.Chương trình phản ứng Realtime - PCR ............................................37 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ..................................................................................42 Bảng 3.2. Chương trình nhiệt chạy phản ứng PCR sau tối ưu ............................43 Bảng 3.3.Thành phần hóa chất sau khi tối ưu hóa...............................................44 Bảng 3.4.Kết quả phân tích phát hiện promoter FMV trên mẫu chuẩn MON89788 5% ...................................................................................44 Bảng 3.5. Kết quả giá trị đánh giá các thông số của phương pháp .....................45 Bảng 3.6. Diễn giải kết quả điện di .....................................................................46 iv
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1.1. Gạo vàng, một loại thực phẩm biến đổi gen có nhiều ưu điểm .............4 Hình 1.2. Bản đồ diện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới 2016 theo ISAAA ...............................................................................................................9 Hình 1.3. Diện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới sau 20 năm ..................10 Hình 1.4. Tình hình nhập khẩu đậu tương quý I năm 2017 [18] .........................11 Hình 2.1. Kích thước các vạch của thang 100bp DNA Ladder Plus ...................19 Hình 2.2. Quy trình tách chiết DNA bằng bộ Kit SureFood PREP Basic Art. No. S1052 ...................................................................................................23 Hình 2.3. Các giai đoạn trong phản ứng PCR [1] ...............................................27 Hình 2.4. Các bước trong kỹ thuật điện di [1] ....................................................29 Hình 3.1. Kết quả điện di tách chiết DNA từ mẫu thị trường .............................39 Hình 3.2. Kết quả khảo sát tính đặc hiệu của cặp mồi dùng để phát hiện dương tính GMO với các chủng vi sinh vật khác. ..........................................40 Hình 3.3. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ MgCl2 và nồng độ mồi lên phản ứng PCR phát hiện GMO ...........................................................41 Hình 3.4. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ MgCl2 và nồng độ mồi lên phản ứng PCR phát hiện GMO ...........................................................41 Hình 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ bắt cặp giữa mồi và khuôn DNA .............................................................................................................43 Hình 3.6. Sơ đồ quy trình phân tích khảo sát mẫu thực tế được đề xuất.............46 Hình 3.7. Kết quả khuếch đại Realtime – PCR mẫu chuẩn .................................48 Hình 3.8. Đường xác định nhiệt độ nóng chảy của kết quả real-time PCR khoảng 80ºC .....................................................................................................48 Hình 3.9. Kết quả chạy điện di của sản phẩm Realtime – PCR ..........................49 Hình 3.10. Kết quả mẫu xét nghiệm GMO thị trường. .......................................50 v
  9. Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ sinh học phát triển mở ra nhiều triển vọng cho cây trồng biến đổi gen. Với những lợi ích mà cây trồng biến đổi gen mang lại (kháng sâu bệnh, tăng năng suất, tăng giá trị dinh dưỡng...), cùng với những yêu cầu của con người ngày càng tăng về vấn đề an ninh lương thực, nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng và đặc biệt là đối phó với sự biến đổi của khí hậu... Cây trồng biến đổi gen được dự báo sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới [7]. Ở Việt Nam, để tạo đà cho phát triển cây trồng biến đổi gen, nhiều cơ quan nghiên cứu như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long… đã có những nghiên cứu cơ bản ban đầu như: sàng lọc các gen hữu ích, thiết kế vector chuyển gen. Tới nay, đã có báo cáo kết quả ban đầu trong nghiên cứu cây chuyển gen đối với cây ngô, đậu tương, lúa, bông ở Việt Nam nhưng còn rất hạn chế. Công tác nghiên cứu, phát triển cây trồng biến đổi gen ngày càng mạnh mẽ hơn, đặc biệt khi việc khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của các cây chuyển gen: ngô, bông vải và đậu tương với mục đích làm giống đã được Chính phủ cho phép. Tại thị trường Việt Nam, một số hạt giống ngô chuyển gen đã được cấp phép có nguồn gốc từ các công ty Syngenta, DEKALB, Pioneer Hi-bred đối với tính trạng kháng sâu và thuốc trừ cỏ, bao gồm Bt11, GA21, bt11xGA21, MON89034, NK603, MON89034xNK603, TC1507[28]. Các giống ngô này được phép trồng khảo nghiệm trên diện rộng với mục đích làm thức ăn gia súc. Mặc dù vẫn chưa có một khẳng định hợp pháp nào chứng minh thực phẩm biến đổi gen có hại cho sức khỏe. Người tiêu dùng chúng ta có quyền lựa chọn việc sử dụng hoặc không sử dụng thực phẩm biến đổi gen. Trước những tranh cãi như vậy, có thể chọn mua các thực phẩm được chứng nhận là không chứa biến đổi gen (Non- GMO) hoặc các thực phẩm hữu cơ - một loại thực phẩm hoàn toàn không chứa biến đổi gen GMO có chứng nhận hữu cơ, hoặc tìm hiểu các cách nhận biết, hay phòng tránh thực phẩm biến đổi gen trước khi có khẳng định chính thức từ loại thực phẩm này. Sản phẩm GMO đã có mặt trên thị trường Việt Nam nhưng chưa được kiểm soát chặt chẽ. Hiện nay GMO đã được quy định dán nhãn trên thị trường và được 1
  10. Đồ án tốt nghiệp phân tích phát hiện, định lượng bằng nhiều phương pháp khác nhau trong đó có phương pháp khuếch đại DNA (PCR). Hiện nay, đa số các phương pháp sàng lọc GMO dựa trên trình tự promoter 35S- CaMV và terminator NOS. Để mở rộng thêm các trình tự sàng lọc GMO, chúng tôi thực hiện đề tài “Xây dựng phương pháp phát hiện Genetically Modified Organism - (GMO) dựa trên trình tự promoter 34S-FMV”. Đề tài được thực hiện tại Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy Sản vùng 4.  Mục đích nghiên cứu: Xây dựng hoàn chỉnh quy trình phát hiện GMO dựa trên trình tự promoter 34S- FMV với các thông số về giới hạn phát hiện, độ nhạy, độ đặc hiệu đạt yêu cầu sử dụng tại Phòng kiểm nghiệm Sinh học của Trung tâm Chất lượng Nông Lâm Thủy Sản vùng 4.  Mục tiêu nghiên cứu: Để hoàn thiện phương pháp đáp ứng yêu cầu đưa vào áp dụng thực tế, đề tài bao gồm hai mục tiêu lớn: - Tối ưu các thông số để thực hiện phản ứng PCR như nồng độ MgCl2, nồng độ primer, nhiệt độ bắt cặp. - Xác định các thông số của phương pháp: LOD50, độ nhạy, độ đặc hiệu, độ chính xác của phương pháp.  Nội dung nghiên cứu: - Tách chiết DNA từ mẫu thực phẩm chứa đậu nành biến đổi gen và kiểm tra mức độ tinh sạch của sản phẩm tách chiết. - Khảo sát và tối ưu nồng độ primer, nồng độ MgCl2, nhiệt độ bắt cặp của mồi nhằm tối ưu hóa phản ứng PCR. - Đánh giá hiệu lực sử dụng của phương pháp thông qua các thông số: LOD, độ nhạy, độ đặc hiệu. - Áp dụng quy trình để phân tích một số mẫu ngoài thị trường. - Một số đề xuất cải tiến phương pháp. 2
  11. Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu cây trồng biến đổi gen (GMO) 1.1.1. Khái niệm về cây trồng biến đổi gen (GMO) GMO (Genetically Modified Organism): sinh vật biến đổi gen, là một sinh vật mà vật liệu di truyền của nó đã bị biến đổi theo ý muốn chủ quan của con người. Công nghệ này thường được gọi là “công nghệ sinh học hiện đại” hoặc “công nghệ gen”, đôi khi còn “công nghệ tái tổ hợp DNA” hoặc “kỹ thuật di truyền”. Nó cho phép chuyển các gen riêng lẻ từ một loài này sang một loài khác, cũng như giữa các loài không liên quan [16]. Ngoài ra cũng có thể có những sinh vật được tạo ra do quá trình lan truyền của gen trong tự nhiên. Ví dụ quá trình lai xa giữa cỏ dại với cây trồng biến đổi gen có cùng họ hàng có thể tạo ra loài cỏ dại mang gen biến đổi. Sinh vật biến đổi gen có nhiều loại khác nhau. Nó có thể là các dòng lúa mỳ thương mại có gen bị biến đổi do tia điện từ hoặc tia phóng xạ từ những năm 1950. Nó cũng có thể là các động vật thí nghiệm chuyển gen như chuột bạch hoặc là các loại vi sinh vật bị biến đổi cho mục đích nghiên cứu di truyền. Tuy nhiên hiện nay, thông thường khi nói đến GMO người ta thường đề cập đến các cơ thể sinh vật mang các gen của một loài khác để tạo ra một dạng chưa hề tồn tại trong tự nhiên. GMC (Genetically Modified Crop) là loại cây trồng được lai tạo ra bằng cách sử dụng các kỹ thuật của công nghệ sinh học hiện đại, hay còn gọi là kỹ thuật di truyền, công nghệ gene hay công nghệ DNA tái tổ hợp, để chuyển một hoặc một số gene chọn lọc để tạo ra cây trồng mang tính trạng mong muốn [16]. Về mặt bản chất, các giống lai từ trước đến nay (hay còn gọi là giống truyền thống) đều là kết quả của quá trình cải biến di truyền. Điểm khác biệt duy nhất giữa giống lai truyền thống và giống chuyển gen là vật liệu di truyền (DNA) được chọn lọc một cách chính xác dựa trên khoa học công nghệ hiện đại và chuyển vào giống cây trồng để đem lại một tính trạng mong muốn một cách có kiểm soát. Công nghệ gen có thể được sử dụng theo nhiều cách, ví dụ như kỹ thuật chống chịu stress(căng thẳng) phi sinh học như hạn hán, nhiệt độ cực đại hoặc độ mặn, và các stress sinh học, như côn trùng và mầm bệnh, thường có thể gây hại cho sự phát triển và tồn tại 3
  12. Đồ án tốt nghiệp của cây trồng. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để cải thiện hàm lượng dinh dưỡng của cây, một ứng dụng có thể được sử dụng đặc biệt ở các nước đang phát triển. 1.1.2. Lịch sử hình thành cây trồng biến đổi gen Cây trồng biến đổi gen được tạo ra lần đầu tiên vào năm 1982 bằng việc sử dụng loại cây thuốc lá chống kháng sinh. Những khu vực trồng thử nghiệm cây thuốc lá có khả năng chống thuốc diệt cỏ đầu tiên là ở Pháp và Hoa Kỳ vào năm 1986. Năm 1987, Plant Genetic Systems (Ghent, Bỉ) là công ty đầu tiên phát triển cây trồng thiết kế gen di truyền (thuốc lá) có khả năng chống chịu côn trùng bằng cách biểu hiện các gen mã hóa protein diệt côn trùng từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), được thành lập bởi Marc Van Montagu và Jeff Schell. Trung Quốc là quốc gia đầu tiên chấp nhận cây công nghiệp chuyển đổi gen với cây thuốc lá kháng virus được giới thiệu lần đầu vào năm 1992, nhưng rút khỏi thị trường Trung Quốc vào năm 1997 [25]. Hình 1.1. Gạo vàng, một loại thực phẩm biến đổi gen có nhiều ưu điểm Cây trồng biến đổi gen đầu tiên được phê chuẩn bán ở Mỹ vào năm 1994 là cà chua FlavrSavr, có thời gian bảo quản lâu hơn các loại cà chua thông thường. Năm 1994, Liên minh châu Âu phê chuẩn cây thuốc lá có khả năng chống thuốc diệt cỏ bromoxynil. Năm 1995, khoai tây Bt đã được phê duyệt an toàn bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường, trở thành cây nông sản kháng sâu đầu tiên được phê duyệt tại Hoa Kỳ. 4
  13. Đồ án tốt nghiệp Các loại cây trồng chuyển đổi gen sau đó cũng được chấp thuận giao dịch ở Mỹ vào năm 1995: cải dầu với thành phần chuyển đổi (Calgene), ngô bắp có vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) (Ciba-Geigy), bông kháng thuốc diệt cỏ bromoxynil (Calgene), bông kháng côn trùng (Monsanto), đậu nành kháng thuốc diệt cỏ glyphosate (Monsanto), bí kháng virus (Asgrow) và cà chua chín chậm (DNAP, Zeneca/Peto và Monsanto). Tính đến giữa năm 1996 đã có tổng cộng 35 phê chuẩn được cấp cho 8 loại cây công nghiệp chuyển đổi gen và 1 loại hoa cẩm chướng, với 8 điểm khác nhau tại 6 quốc gia cộng thêm EU. Năm 2000, lần đầu tiên các nhà khoa học đã biến đổi gen thực phẩm để gia tăng giá trị dinh dưỡng bằng việc sản xuất ra hạt gạo vàng. Đây là giống lúa chứa hàm lượng vitamin A cao hơn bình thường do Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) tạo ra. Đặc điểm của loại lúa này chứa hàm lượng beta-caroten rất lớn. Mục đích của các nhà khoa học khi tạo ra giống lúa siêu vitamin A chống bệnh về mắt hay thiếu hụt vitamin A [12]. 1.2. Tình hình cây trồng biến đổi gen trên thế giới và Việt Nam hiện nay 1.2.1. Xu hướng nghiên cứu cây trồng biến đổi gen trên thế giới 1.2.1.1. Cây trồng chống chịu thuốc diệt cỏ Nhiều loại cây trồng đã được biến đổi gen nhằm kháng lại thuốc diệt cỏ phổ rộng. Các cây trồng chuyển gen này chứa các gen giúp chúng phân hủy các thành phần hoạt động trong thuốc diệt cỏ, khiến chúng trở thành vô hại. Nông dân có thể dễ dàng loại bỏ cỏ dại trong suốt vụ mùa và thoải mái chọn lựa thời điểm phun thuốc. cây trồng kháng thuốc diệt cỏ không cần hoặc cần rất ít việc làm đất. Những người phản đối cho rằng việc sử dụng cây trồng kháng thuốc diệt cỏ có thể dẫn đến tăng sử dụng thuốc diệt cỏ, kích thích sự kháng thuốc diệt cỏ ở cỏ dại và hủy hoại đa dạng sinh học nông nghiệp. Gần đây, hai hệ thống cây trồng kháng thuốc diệt cỏ được phát triển đối với đậu nành, ngô, củ cải dầu và bông là: RoundupReady và Liberty Link. Một số sản phẩm thương mại của nhóm này là: 5
  14. Đồ án tốt nghiệp - GA21 (Giống khảo nghiệm: giống ngô lai NK66 mang gen kháng thuốc trừ cỏ). - Bt11xGA21 (Giống khảo nghiệm: giống ngô lai NK66 mang tổ hợp 2 gen: kháng sâu bộ cánh vảy và kháng thuốc trừ cỏ được tạo ra bằng phương pháp lai truyền thống) [28]. 1.2.1.2. Cây trồng kháng bệnh Các cây trồng có thể bị bệnh gây ta bởi các loài nấm, vi khuẩn, virus, giun tròn và các tác nhân khác. Nhiều các phương pháp công nghệ cao được đề xuất nhằm bảo vệ thực vật khỏi các tác hại này. Đến nay, hầu hết các mối quan tâm tập trung vào các thực vật chuyển gen kháng virus, nhưng việc sử dụng công nghệ sinh học để kháng nấm, vi khuẩn hay giun tròn cũng được quan tâm. Hai ví dụ về tăng trưởng cây GM thương mại trong lĩnh vực này là các cây kháng côn trùng thể hiện gen Bt (từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis) và đu đủ GM kháng virus [9]. 1.2.1.3. Thực vật với thành phần thay đổi Ngày càng nhiều giống cây trồng chuyển gen mới được khảo nghiệm với đặc tính tăng giá trị và chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu công nghiệp và của người tiêu dùng. Các thực vật chuyển gen mới với thành phần biến đổi đem lại nhiều lợi ích cho công nghiệp và người tiêu dùng. Chẳng hạn khoai tây với thành phần tinh bột biến đổi và các hạt dầu được dùng để thay thế các sản phẩm dầu mỏ là mối quan tâm của công nghiệp. Người tiêu dùng có nhiều lợi ích từ thế hệ cây trồng biến đổi gen tiếp theo, thế hệ của gạo với mức độ tăng cường cao của sắt, vitamin A hay dầu thực vật có thể làm giảm nguy cơ bệnh tim… 1.2.1.4. Cây trồng chống chịu áp lực Các nhà sinh học thực vật sử dụng công nghệ sinh học để hoàn thiện cách thức khiến các thực vật có thể thích nghi hơn với các thách thức môi trường như hạn hán, mặn hay nhiệt độ thích hợp. 6
  15. Đồ án tốt nghiệp - Chịu hạn: Một cách tạo ra thực vật chịu hạn là lấy gen từ thực vật có khả năng chịu hạn và chuyển vào cây trồng. Các thực vật hồi sinh (Xerophyta viscosa), nguồn gốc từ vùng khô hạn phía nam châu Phi, chứa gen mã hóa duy nhất một protein trong thành tế bào. Thực nghiệm chỉ ra rằng các thực vật nhận gen này có khả năng chịu áp lực của hạn hán và độ mặn cao [21]. - Chịu mặn: Các nhà nghiên cứu nhận ra rằng các thực vật có khả năng chịu mặn cao chứa nồng độ cao chất glycinebetaine. Hơn nữa, thực vật có khả năng chịu mặn trung bình có nồng độ trung bình và thực vật với khả năng chịu mặn thấp có ít hay không chứa chất glycinebetaine. Khoai tây chuyển gen với khả năng sản sinh nhiều glycinebetaine tăng khả năng chịu mặn. 1.2.1.5. Loại bỏ chất ô nhiễm Thực vật và vi sinh vật có thể được cải biến để tăng khả năng hấp thu kim loại nặng và phân hủy các sản phẩm dầu. Các biện pháp công nghệ sinh học được áp dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm. Thực vật biến đổi gen được biến đổi để tích lũy nồng độ cao các kim loại độc. Một ví dụ của biện pháp này là sử dụng cây dương liễu với khả năng hút cadimi từ đất ô nhiễm. Kim loại độc này được rễ cây hút nhanh chóng và sau đó được dự trữ trong gỗ và lá để loại đi. Nhiều thực vật có khả năng hấp thu lượng nhỏ kim loại nặng. 1.2.2. Tình hình thương mại hóa cây trồng chuyển gen 1.2.2.1. Tình hình thương mại hóa trên thế giới Tỷ lệ canh tác cây trồng BĐG trong năm 2016 hồi phục lại mức cao với tổng diện tích 185,1 triệu ha trên toàn cầu. Năm 2016, sau hai thập kỷ thương mại hóa, 26 quốc gia đã trồng được 185,1 triệu ha cây trồng BĐG – tăng 5,4 triệu ha tương đương với 3% so với năm 2015. Ngoại trừ sự sụt giảm trong năm 2015, đây là lần tăng thứ 20 liên tiếp về tỷ lệ canh tác, trong đó đáng chú ý có 12 năm đạt mức tăng trưởng hai con số [11]. Cây trồng BĐG cung cấp lựa chọn đa dạng hơn cho người tiêu dùng. 7
  16. Đồ án tốt nghiệp Các cây trồng BĐG đã được mở rộng ngoài 4 loại cây chính (ngô, đậu nành, bông và cải dầu) nhằm mang tới nhiều lựa chọn hơn cho người tiêu dùng trên thế giới. Những loại cây BĐG mới này gồm củ cải đường, đu đủ, bí, cà tím và khoai tây cùng với sự xuất hiện của táo vào năm 2017. Khoai tây là giống cây trồng quan trọng và chủ lực thứ tư trên thế giới; còn cà tím là loại rau được tiêu dùng số một tại châu Á. Giống táo và khoai tây không thâm nâu có thể góp phần giảm lãng phí thực phẩm. Thêm vào đó, nghiên cứu thực hiện bởi các tổ chức công cộng đã đưa các cây trồng như gạo, chuối, khoai tây, lúa mì, đậu hồi, đậu triều, mù tạt và mía đường vào các giai đoạn đánh giá nâng cao, có khả năng cung cấp nhiều lựa chọn cho người tiêu dùng, đặc biệt tại các nước đang phát triển. Các tính trạng và cây trồng BĐG mới đang được nghiên cứu và giới thiệu nhằm mang thêm lợi ích cho nông dân và người tiêu dùng. Đáng chú ý là các tính trạng và giống cây BĐG mới đang được thử nghiệm thực địa để cung cấp tới nông dân và người tiêu dùng. Các loại cây này bao gồm các giống trọng yếu như giống gạo vàng giàu beta-carotene đang được thử nghiệm tại Philippines và Bangladesh; giống chuối BĐG kháng virus đầu buồng trồng tại Uganda; giống chuối BĐG chống rầy nâu và giống lúa mì BĐG kháng bệnh, chịu hạn, biến đổi lượng dầu và cấu thành hạt đang được thử nghiệm tại Úc; giống lúa mỳ có sinh khối và sản lượng cao tại Anh; các giống khoai tây kháng bệnh mốc sương Desiree và Victoria tại Uganda, cùng giống khoai tây kháng giun tròn và bệnh mốc sương Maris Piper, giống khoai tây ít thâm và ít acrylamide canh tác tại châu Âu; đậu triều và đậu hồi kháng sâu bệnh cùng mù tạt BĐG, vốn là các loại rau và nguồn dầu chủ lực, được thử nghiệm tại Ấn Độ; giống mía đường chịu hạn trồng tại Ấn Độ và Indonesia và cải camelina giàu omega-3 tại châu Âu [11]. Diện tích canh tác cây trồng BĐG toàn cầu tăng gần 110 lần, từ 1,7 triệu ha năm 1996 tới 185,1 triệu ha vào năm 2016 – khiến cây trồng BĐG trở thành công nghệ cây trồng được ứng dụng nhanh nhất tại thời điểm hiện tại. Diện tích cộng dồn đạt 2,1 tỷ ha có được sau 21 năm (1996 – 2016) thương mại hóa cây trồng BĐG. Diện tích canh tác cây BĐG tại các quốc gia đang phát triển chiếm 54% diện tích canh 8
  17. Đồ án tốt nghiệp tác toàn cầu (99,6 triệu ha); trong khi diện tích này tại các nước công nghiệp chiếm 46% (85,5 triệu ha) [11]. Hình 1.2. Bản đồ diện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới 2016 theo ISAAA Bốn loại cây trồng BĐG chủ lực gồm: đậu nành, ngô, bông và cải dầu là các giống BĐG được ứng dụng nhiều nhất tại 26 quốc gia. Diện tích canh tác đậu nành BĐG đạt mức cao nhất 91,4 triệu ha, tương đương 50% diện tích canh tác của tất cả các giống cây BĐG trên toàn cầu (185,1 triệu ha). Mặc dù có sự sụt giảm nhẹ tương đương mức biên 1% so với năm 2015 (92,7 triệu ha), khu vực canh tác đậu nành vẫn giữ mức bền vững 91,4 triệu ha. Xét trên diện tích canh tác toàn cầu của từng 9
  18. Đồ án tốt nghiệp loại cây trồng riêng lẻ, trong năm 2016 có 78% đậu nành, 64% bông, 26% ngô và 24% cải dầu là giống cây BĐG [11]. Tính trạng biến đổi gen đơn chống chịu thuốc trừ cỏ trên cây đậu nành, cải dầu, ngô, cỏ linh lăng và bông hiện vẫn giữ ngôi vị thống trị với 47% diện tích canh tác toàn cầu. Tuy vậy, tỷ lệ này có xu hướng giảm đi, cùng với sự tăng lên của cây BĐG đa tính trạng (kết hợp tính trạng kháng sâu bệnh, chống cỏ dại và các tính trạng khác). Diện tích canh tác cây trồng với tính trạng kháng cỏ dại là 86,5 triệu ha năm 2016, chiếm 47% tổng diện tích canh tác toàn cầu (185,1 triệu ha). Mặt khác, diện tích canh tác cây trồng đa tính trạng đã tăng 29% trong năm 2016, đạt 75,4 triệu ha từ 58,4 triệu ha năm 2015. Theo đó, cây trồng đa tính trạng hiện chiếm 41% diện tích canh tác toàn cầu (185,1 triệu ha). Ví dụ ở Hoa Kỳ, ngô GM kháng côn trùng được trồng trên diện tích 10,6 triệu ha và bao gồm 35% ngô (GM và không GM) trồng ở cả nước [6]. Hình 1.3. Diện tích cây trồng biến đổi gen trên thế giới sau 20 năm 1.2.2.2. Tình hình cây trồng biến đổi gen tại Việt Nam Ở Việt Nam, các sản phẩm từ cây trồng biến đổi gen được nhập khẩu về có kiểm soát nhằm sử dụng chủ yếu trong sản xuất thức ăn chăn nuôi. Theo thống kê của Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, trong 9 tháng đầu năm 2015 nước ta nhập khẩu 2,59 tỷ USD thức ăn gia súc và nguyên liệu, trong đó thị trường nhập khẩu chính là Argentina (42% thị phần), Mỹ (14% thị phần), Brazil (7,8% thị phần) [22]. 10
  19. Đồ án tốt nghiệp Hiện tại Việt Nam cho phép nhập khẩu những loại thực phẩm biến đổi gen và được kiểm soát chặt chẽ đó là NK66 Bt; NK66 GT và NK66 Bt/Gt và Bt11, các event MON89788, MON87705, 40-3-2, MON87705, MON87701, MON87708 của đậu nành (Tham khảo tại phụ lục B, Danh mục cấp Giấy xác nhận thực vật biến đổi gen). Hình 1.4. Tình hình nhập khẩu đậu tương quý I năm 2017 [18] Đối với đậu tương, trong quý I năm 2017 đã nhập khẩu 137,1 nghìn tấn, trị giá 61,9 triệu USD, giảm 57,4% về lượng và giảm 52,1% về trị giá so với quý I năm 2016, tính riêng tháng 3/2017, nhập khẩu đậu tương tăng 27,8% về lượng và 28% về trị giá so với tháng 2/2017, đây cũng là tháng tăng đầu tiên sau hai tháng suy giảm liên tiếp đạt tương ứng 60,5 nghìn tấn, trị giá 27,3 triệu USD. 1.2.3. Các yêu cầu về dán nhãn sản phẩm GMO trên thế giới và Việt Nam Trên thế giới có nhiều quốc gia cho phép nhập khẩu và sử dụng thực phẩm biến đổi gen. Mỗi quốc gia đều đặt ra những quy định dán nhãn riêng. Mỹ là một trong những quốc gia có yêu cầu cao về việc dán nhãn thực phẩm biến đổi gen GMO. Cụ thể, từ ngày 01/07/2016 tất cả các sản phẩm GMO bày bán tại bang Vermont (Mỹ) đều phải dán nhãn. Brazil hiện là nước sản xuất cây trồng GMO lớn thứ hai trên thế giới cũng yêu cầu dãn nhãn cho cả hai loại thực phẩm làm thức ăn cho người hoặc động vật nếu có chứa hoặc được sản xuất từ GMO. 11
  20. Đồ án tốt nghiệp Trong khi đó tại một số nước, việc quy định dán nhãn dựa trên tỷ lệ GMO trong một sản phẩm thực phẩm. Cụ thể, những nơi như Liên minh châu Âu, Ả-rập Saudi, Thổ Nhĩ Kỳ và Úc tỷ lệ GMO ở ngưỡng 0,9%. Các nước khác cho phép đưa GMO vào mức độ cao hơn như Hàn Quốc là 3% và Nhật Bản là 5% [27]. Theo thông tư liên tịch số 45 giữa Bộ Khoa học Công nghệ và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành cuối tháng 11/2015 thì từ 08/01/2016, thực phẩm GMO được đóng gói sẵn bắt buộc phải dán nhãn bằng tiếng Việt có ghi rõ “biến đổi gen”. Bên cạnh đó, với sản phẩm đóng gói sẵn có ít nhất một thành phần nguyên liệu GMO lớn hơn 5% tổng nguyên liệu được sử dụng đều phải ghi nhãn khi lưu thông tại thị trường Việt Nam. Đối với những sản phẩm có diện tích để ghi nhãn nhỏ hơn 10cm2 thì trên nhãn bắt buộc phải có tên hàng hóa và cụm từ “biến đổi gen”; những nội dung bắt buộc còn lại không thể hiện trên nhãn thì phải được ghi trong tài liệu kèm theo hàng hóa. Theo thông tư 45, một số trường hợp được miễn ghi nhãn GMO bao gồm: - Thực phẩm mang theo người nhập khẩu để tiêu dùng cá nhân trong định mức được miễn thuế nhập khẩu; thực phẩm trong túi ngoại giao, túi lãnh sự; thực phẩm tạm nhập tái xuất, thực phẩm quá cảnh, chuyển khẩu; thực phẩm gửi kho ngoại quan; thực phẩm là mẫu thử nghiệm hoặc nghiên cứu; thực phẩm là mẫu trưng bày hội chợ, triển lãm; - Nguyên liệu, phụ gia thực phẩm, chất hỗ trợ chế biến thực phẩm, bao bì chứa đựng thực phẩm, nhập khẩu về để sản xuất nội bộ không bán ra thị trường, chỉ vận chuyển nội bộ giữa các kho từ tỉnh này qua tỉnh khác thuộc cùng một hệ thống trong doanh nghiệp [5]. 1.2.4. Tình hình nghiên cứu thực phẩm biến đổi gen tại Việt Nam Công nghệ sinh học là một lĩnh vực còn mới ở Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng GMO mới đang bước những bước đầu tiên trong quá trình phát triển. Một vài nghiên cứu về GMO mới chỉ diễn ra trong quy mô phòng thí nghiệm và tập trung ở một số viện nghiên cứu đầu ngành trong cả nước thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Trong đó, 12
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược