Lời mở đầu
Quá trình chọn tạo giống theo cách thông thường đòi hỏi thời gian lâu, tốn kém
và việc tính trạng tạo ra không bền vững lại khá phổ biến, nhất là đối với các
tính trạng do nhiều gen quy định như chịu hạn hay năng suất. Trên nhiễm sắc
thể, đôi khi gen có lợi (ví dụ gen kháng bệnh) lại ở gần gen có hại (ví dụ gen
năng suất thấp, hạt nhỏ). Khi cho giao phối giữa hai cá thể theo phương thức tự
nhiên đòi hỏi nhà chọn giống phải lai liên tục nhiều thế hệ (7-9 thế hệ), hoặc
phải tạo một quần thế rất lớn (hàng chục nghìn cá thể) mới có thể loại bỏ hoàn
toàn gen xấu và giữ lại gen tốt. Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật di truyền
để biến đổi cây trồng bằng cách đưa trực tiếp những gen có giá trị vào bộ gen
của cây nhận và nhanh chóng tạo ra cây trồng biến đổi gen (GMC) mang những
đặc tính mong muốn. Hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu tạo sinh vật GM đang được
tiếp cận, đầu tư và triển khai nghiên cứu. Nhiều gen quý có giá trị ứng dụng như
năng suất, chất lượng, chống chịu được phân lập và nghiên cứu nhằm chuyển
vào cây trồng. Một trong số các giống cây trồng biến gen phổ biến hiện nay là
giống ngô Bt có khả năng kháng sâu bệnh làm tăng năng suất, giảm mức độ gây
hại của côn trùng. Cụ thể trong bài tiểu luận, nhóm thực hiện xin được giới
thiệu về công nghệ Bt, giống ngô Bt, ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng giống
biến đổi gen…


I.
1.

2.

Giới thiệu công nghệ Bt kháng côn trùng
Vi khuẩn Bt
Bt, viết tắt của Bacillu thuringiensis, là loài vi khuẩn đất điển hình được phân
lập ở vùng Thuringia, Đức. Bt là vi khuẩn gram dương tạo bào tử trong điều
kiện hiếu khí, có thể tạo ra các protein dạng tinh thể. Tinh thể protein được sinh

ra gây tệ liệt ấu trùng của một số loài côn trùng gây hại, trong đó có sâu đục quả
bông, các loài sâu đục thân ngô Châu Á và Châu Âu. Độc tố Bt được sinh ra từ
nhiều chủng B. thuringiensis khác nhau chuyên biệt cho bộ cánh vảy, côn trùng
hai cánh và bọ cánh cứng. Vì có quá trình hình thành các loại protein này nên
B. thuringiensis đã được sử dụng như một loại thuốc trừ sâu sinh học nhiều thập
kỷ nay.

Cơ chế tác động


Sau khi xâm nhập vào các ấu trùng của côn trùng đích qua đường tiêu hóa,
protein Bt được hoạt hóa dưới tác động của môi trường kiềm trong ruột côn
trùng, chọc thủng ruột giữa gây nên sự tổn thương làm chúng ngừng ăn. Kết
quả là côn trùng chết sau một vài ngày. Với khả năng sản sinh protein độc tố có
khả năng diệt côn trùng, Bt đã và đang được rất nhiều nhà khoa học nghiên cứu
và khám phá giá trị nông học của chúng. Đến nay, hơn 200 loại protein của Bt
đã được phát hiện với các nồng độ độc tố diệt một số loài côn trùng khác nhau.
Bacillus thuringiensis var. kurstaki (Btk) tạo ra nhờ việc tinh thể hoá protein
trong quá trình tạo tiền độc tố trong quá trình hình thành bào tử, còn được gọi là
“protoxins”. Những protoxins này bị phân huỷ bởi dịch tiêu hoá trong ruột có
tính kiềm và bị qúa trình thuỷ phân cắt thành các mạch nhỏ có độc tính, đây
chính là các mạch chính cần quan tâm (Höfte và Whiteley, 1989), các mạch
hoạt động này có tính trơ với các qúa trình tiêu hoá tiếp theo bởi theo các
protease như trypsin. Các protein được kích hoạt sẽ bám vào lớp mao mạch của
màng nang trong ruột giữa của côn trùng, thúc đẩy qúa trình tạo lỗ làm ảnh
hưởng đến cân bằng thẩm thấu. Các tế bào sẽ phình lên và bị ly giải do vậy các
ấu trùng nhạy cảm với protein này sẽ ngừng ăn và chết từ từ. Đối với nhiều loại
protein Bt, các điểm bám chuyên biệt đã được trình bày là có tồn tại trên biểu
mô ruột giữa của các côn trùng nhạy cảm (Höfte và Whiteley, 1989).


3.

Công nghệ Bt
a. Công nghệ Bt truyền thống


Bt có thể được nuôi cấu dễ dàng nhờ quá trình lên men. Vì vậy, Bt đã được sử
dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ hơn 40 năm nay ở nhiêu nơi trên thế
giới. Đặc biệt, Bt đã đem lại những lợi ích to lớn cho các nông trại hữu cơ vì
chúng được coi là một trong rất ít thuốc trừ sâu đạt tiêu chuẩn hữu cơ. Tùy
thuộc vào cấu trúc (dạng hạt hay dạng dịch) mà thuốc diệt côn trùng Bt được
phun hay rắc. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định đối với cả hai
trường hợp ứng dụng này như thuốc diệt côn trùng Bt rất khó tiếp xúc với côn
trùng đích ẩn sâu dưới lá, đất. Những bất lợi này hoàn toàn được loại trừ nhờ
công nghệ sinh học hiện đại.
b. Công nghệ Bt hiện đại
Các nhà khoa học đã tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein tinh thể độc
tố từ vi khuẩn Bt vào thực vật. Cây trồng được chuyển gen Bt này sẽ có khả
năng tự kháng lại sâu hại đích. Các protein sản sinh trong thực vật không bị rửa
trôi hay bị phân huỷ dưới ánh nắng mặt trời.Vì vậy, bất kể trong điều kiện sinh
thái, khí hậu thế nào thì cây trồng vẫn được bảo vệ khỏi sự tấn công của sâu đục
thân, hay đục quả.


II.
1.

2.

Giới thiệu về ngô Bt

Hiện trạng
Ở Việt Nam, ngô là loại cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa. Ngô được
trồng khắp nơi, từ đồng bằng đến trung du và khá nhiều ở miền núi. Tuy nhiên,
do là một nước có truyền thống sản xuất lúa gạo, trong một thời gian dài ngô ít
được chú ý mà chỉ những năm gần đây mới phát triển. Cuộc cách mạng về
giống ngô lai đã góp phần phần tăng nhanh diện tích, năng suất và sản lượng
ngô toàn quốc, đưa nước ta đứng vào hàng ngũ những nước trồng ngô lai tiên
tiến của vùng châu Á.
Thời gian qua, Bộ Nông nghiệp & PTNT đã cấp giấy phép khảo nghiệm hạn
chế và khảo nghiệm diện rộng cho 3 Công ty: Monsanto Thái Lan với 3 giống
ngô chuyển gen gồm MON 89034; NK 603 và MON 89034 x NK 603;
Syngenta Việt Nam với 2 giống ngô chuyển gen BT 11 và GA 21; Công ty
TNHH Pioneer Hi-Bred Việt Nam với 1 giống ngô chuyển gen TC1507. Việc
khảo nghiệm được thực hiện trong 2 vụ trên diện hẹp và 1 vụ trên diện rộng
chưa đủ cơ sở để kết luận ngô BĐG có an toàn hay không, tuy nhiên đây lại là
cơ sở gần như là duy nhất để các bộ ngành dựa vào đó và ra quyết định có cho
phép sản xuất đại trà, dùng làm thức ăn chăn nuôi hay thực phẩm.
Giới thiệu
a. Giống ngô Bt
Ngô Bt là các giống ngô đã được tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein
tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào cây ngô. Cây ngô được chuyển gen Bt này sẽ
có khả năng tự kháng lại sâu hại đích. Các protein sản sinh trong thực vật không
bị rửa trôi hay bị phân huỷ dưới ánh nắng mặt trời.Vì vậy, bất kể trong điều
kiện sinh thái, khí hậu thế nào thì cây trồng vẫn được bảo vệ khỏi sự tấn công
của sâu đục thân, hay đục quả.


-

Ví dụ giống ngô biến đổi gen ngô Bt11

Ngô chuyển gen Bt11, mang gen CryIA(b) kháng sâu đục thân, có khả năng
kháng sâu hại bộ cánh vảy, đặc trị cho sâu đục thân ngô châu Á với sự hiện diện
của gen Cry1Ab và khả năng chống chịu với các loại thuốc trừ cỏ có chứa hoạt
chất Glufosinate ammonium với sự hiện diện của gen chỉ thị pat.
Ngô biến đổi gen Bt11 được chèn hai protein mới đưa vào, đó là:
• Gen Btk mã hóa protein CryIAb, kháng sâu đục thân (bore);
• Gen pat mã hoá enzyme PAT, kháng phosphinothricin.
b. Phương pháp chuyển gen Bt
- Phương pháp bắn gen
Vi khuẩn đã mang gene mục tiêu (gen đích cần chuyển) gen này đã được trải
qua quá trình tách dòng và gắn vào plasmid. Khi đã kiểm tra chính sác là gene
đó rồi, sau đó tăng sinh khuẩn đó lên với số lượng lớn. Tách lấy gene mục tiêu
rồi thu lại gene đó, mang gene đó trộn gene đó với hạt vàng có kích thước rất
nhỏ). Và chuyển gene trực tiếp bằng súng bắn gene. Chuyển gene NGÔ. Đồng
thời với việc nuôi và tách gene từ khuẩn bạn cũng phải nuôi cấy mô PHÔI
NGÔ, thường chọn phôi 7-10 ngày tuổi là tốt nhất, phù hợp với chuyển gene.
Nuôi mô sẹo hoặc nuôi cấy tạo cây chính thức (giai đoạn được 4-5 ngày mang
đi biến nạp).


Với mẫu và gen đã được chuẩn bị ở trên tiến hành bắn gene trực tiếp. Khi bắn
gene này sẽ xảy ra trường hợp đó là khi hạt vàng với lực áp xuất bắn mạnh sẽ
làm tế bào dập nát khá nhiều, các hạt đó có mang gene các gene này được giữ
lại ở vị trí nào đó trong tế bào như nhân, TBC nhưng mục tiêu của chúng ta là
gen đó ở nhân. Hạt vàng ở trong tế bào nhưng không ảnh hưởng tới quá trình
phát triển của tế bào. Rất nhiều tế bào bị chết sau khi bắn gene đó ( do hạt vàng
làm tế bào nát, không phục hồi được). Những gene được vào đúng vị trí nhân có
thể sẽ gây nên quá trình chèn vào genenome của tế bào thành công, nhưng cũng
có gene vào đến nhân không chèn được.
Sau đó nuôi phục hồi tế bào sau chuyển gene tầm 5 ngày (tùy loại cây), sau thời

gian nuôi phục hồi bạn tiến hành chọn lọc cây đã được chuyển gen.Cây nào còn
sống đem nuôi, ra cây, tiến hành kiểm tra PCR với mồi đặc hiệu với gene mục
tiêu. Nếu PCR lên ta kiểm tra trực tiếp (nếu chuyển gene kháng thuốc diệt cỏ
thử nghiệm bằng cách phun thuốc diệt cỏ ( 3 lần, cách nhau hơi xa một chút),
chuyển gene kháng sâu thử nghiệm bằng thả sâu và xem tỷ lệ sâu chết ( sâu
phải đúng là loại sâu mà bị chết do protein gene đích tạo ra ). Nếu sâu chết hoặc
cỏ chết mà cây không sao tiến hành lai phân tử tiếp sau đó, các bước như
saotherblot ( kiểm tra sự có mặt của gene đích trong hệ gene), notherblot ( kiểm
tra sự phiên mã của gene mục tiêu) có từ DNA sang RNA không, kiểm tra
westblot (kiểm tra xem có tạo ra protein không) kiểm tra dịch mã của RNA sang
Protein. Nếu cây sống có thể ra hoa kết trái bình thường thì để cây ra hoa kết
trái thu quả. Tiếp tục lấy hạt đó trồng đúng mùa vụ. Khi lên cây con tiếp tục
kiểm tra đời thứ 1 từ bước tách DNA đến PCR và cuối cùng là WESTBLOT,
kiểm tra tới đời thứ 3 mà vẫn tốt. Kiểm tra tới đời thứ 3 để xem sự di truyền
gene mục tiêu sang đời sau có được tiến hành không.
-


-

Phương pháp chuyển gen bằng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium là kí sinh trùng thực vật tự nhiên, khả năng chuyển gen vốn có
của chúng đã góp phần cung cấp phương pháp cho sự phát triển của thực vật
biến đổi gen. Để tạo ra môi trường sống thích hợp cho mình, các vi khuẩn
Agrobacterium chèn gen của chúng vào thân cây chủ, làm tăng nhanh tế bào
thực vật ở gần mặt đất (tạo khối u sần sùi). Thông tin di truyền cho sự tăng
trưởng của khối u được mã hóa trên một đoạn ADN vòng có khả năng nhân bản
độc lập gọi là Ti-plasmid (trên Ti-plasmid có đoạn T-ADN). Khi một vi khuẩn
lây nhiễm vào thân cây, nó chuyển đoạn T-ADN này đến một vị trí ngẫu nhiên
trong hệ gen của cây đó. Điều này được ứng dụng trong công nghệ di truyền

bằng cách lấy đoạn gen vi khuẩn T-ADN ra khỏi các plasmid vi khuẩn và thay
thế bởi các gen mong muốn bên ngoài. Các vi khuẩn Agrobacterium sau đó hoạt
động như một vector chuyển tải các gen ngoại nhập vào trong thân cây.


-

Ví dụ
Ngô Bt11 được tạo ra từ dòng bố mẹ ban đầu được chuyển gen sử dụng plasmid
pZO1502 mang gen kháng sâu và chống chịu thuốc diệt cỏ glufosinate
ammonium, phương pháp chuyển gen dung hợp tế bào trần (protoplast
transformation) sau đó tái sinh cây.
Plasmid pZO1502 có nguồn gốc plasmid pUC18 được chèn 2 phân đoạn gen
35S-1/intron/BtkHD-1/nos và 35S-2/intron/pat/nos. Gen Btk là một phiên bản
biến đổi của toàn bộ chiều dài gen Cry1A(b) của vi khuẩn Bacillus thurigiensis
var. kurstaki chủng HD-1. Gen Btk có nguồn gốc từ phân đoạn Ncol-BglII dài
1,8 kb. Sự thay đổi gen Cry1A(b) bao gồm những thay đổi trên ADN và được
xén bớt để tăng sự biểu hiện trên cây. Gen pat (phosphinothricin acetyl
transferase) được dòng hoá từ vi sinh vật có trong đất Steptomyces
viridochromogenes chủng Tu494. Đoạn ban đầu được thay đổi để tối thích sự
biểu hiện ở thực vật. Hai gen Btk và pat đều sử dụng promoter 35S có nguồn
gốc từ virus khảm bông CaMV để khởi động biểu hiện liên tục cho gen và phân
đoạn IVS có nguồn gốc từ ngô để tăng cường sự biểu hiện của gen trên thực
vật. Ngoài ra plasmid pZO1502 còn chứa các gen chỉ thị bla – kháng kháng
sinh ampicillin, gen lacZ – mã hóa β-galactosidase có chức năng chỉ thị màu
ứng dụng trong chọn lọc vi khuẩn của kỹ thuật gen.


3.
-


-

-

Vị trí đoạn gen được chuyển: Đoạn gen được chèn vào nằm ở dọc trên nhiễm
sắc thể số 8.
Số lượng bản sao của gen đưa vào: Vị trí chèn là 1 bản sao của cả gen Bt và pat
và được điều khiển bởi đoạn vector 35S trên nhiễm sắc thể số 8.
Véc tơ sử dụng: Plasmid PZ01502 có chứa ba gen; gen Btk (kháng sâu), gen pat
(chống chịu thuốc trừ cỏ) và gen amp mang đặc tính kháng ampicilin. Plasmid
được phân loại trước khi chuyển gen với enzyme hạn chế là Notl. Nó chia tách
Plasmid thành hai đoạn, một mang gen Btk và pat, một đoạn khác mang gen
kháng ampillicin. Vật liệu chuyển gen sau tái sinh được trồng và lai ngược/lai
chéo với các dòng không chuyển gen có cùng đặc tính của công ty , sử dụng
như nguồn giống lai thương mại bố mẹ.
Ưu điểm và nhược điểm của giống ngô Bt
a. Ưu điểm
Tăng cường quản lý sâu bệnh.
Các cây trồng Bt kháng côn trùng đã giúp nông dân có thể bảo vệ cây trồng
chống lại một số loài côn trùng gây hại và giảm thiểu hoặc hoàn toàn không
phun thuốc trừ sâu. Sản lượng mùa màng tăng lên và cho phép nông dân có
nhiều thời gian dành cho các công việc quản lý nông trại.
Giảm sử dụng thuốc trừ sâu.
Nghiên cứu của Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ cho thấy năm 1998, nông dân trồng
cây Bt đã giảm sử dụng 8,2 triệu pounds (tương đương hơn 3,7 triệu kg) thuốc
trừ sâu. Trung Quốc và Argentina cũng là những quốc gia giảm đáng kể việc sử
dụng thuốc trừ sâu. Lượng thuốc trừ sâu đã giảm từ 60-70% nhờ trồng bông Bt.
Thu được lợi nhuận nhiều hơn.
So với cây trồng truyền thống, cây trồng Bt có chi phí đầu vào thấp hơn nên thu

được lợi nhuận cơ hơn. Cải thiện điều kiện cho các sinh vật không cần diệt. Khi
thuốc trừ sâu truyền thống phổ rộng được sử dụng đã hạn chế sự sinh sôi của
các quần thể ăn thịt và sinh vật ký sinh, kết quả là gây ra sự tàn phá của các loài
sâu hại thứ cấp. Đối với câu trồng Bt, nhờ khả năng tự kháng sâu bệnh nên
lượng thuốc trừ sâu sử dụng đã được giảm đáng kể nhờ vậy đã tăng cường sự
phát triển của các sinh vật có ích. Các sinh vật này có thể giúp khống chế các
loài sâu hại thứ cấp. Ngô chứa ít độc tố mycotoxin. Ngoài khả năng diệt côn
trùng hiệu quả, cây trồng bt còn khó bị nhiễm các mầm bệnh vi sinh vật như
nấm Fusarium. Loài nấm này sản sinh mycotoxin, độc tố có thể gây chết gia súc
cũng như gây ung thư cho người.
b. Nhược điểm


-

-

-

Ảnh hưởng đến sinh vật khác
Phấn hoa của ngô Bt vốn để ngăn ngừa sâu cắn lá lại làm tăng tỉ lệ chết của sâu
của loài bướm bông tai D. plexippus. Thức ăn chính của loài sâu này là cây cỏ
sữa A. syriaca chứ không phải là ngô. Tuy nhiên, tỉ lệ tử vong của sâu của loài
bướm bông tai ở xung quanh khu vực trồng ngô Bt cao hơn so với ở khu vực
trồng ngô không biến đổi gen đối chứng đã chúng minh phấn hoa của ngô Bt bị
phát tán theo gió, bay lên và đậu trên cây cỏ sữa và gây ngộ độc cho sâu của
loài bướm D. plexippus.
Giảm hiệu quả của việc dùng thuốc trừ sâu: các nhà khoa học lo ngại rằng việc
sử dụng cây trồng có chất Bt sẽ góp phần tạo ra loại côn trùng kháng lại chất Bt
và điều này đã được ghi nhận bởi một số công trình nghiên cứu gần đây.

Tạo ra loại cỏ kháng thuốc diệt cỏ: có thể các loại cỏ sẽ lai tạo chéo với các
giống cây biến đổi gen và kháng lại thuốc diệt cỏ. Nguyên nhân của việc này
được cho rằng khi người nông dân dùng một lúc nhiều loại thuốc diệt cỏ có độc
tính cao cùng với các phương pháp diệt trừ cơ học (nhổ, cuốc) dẫn đến việc
phát triển gien kháng thuốc trên cỏ chậm lại. Khi dùng cây biến đổi gen, do chỉ
cần dùng một loại thuốc diệt cỏ là glyphosate (một loại thuốc không có tính độc
hại cao bằng các loại thuốc khác) mà không dùng thêm các phương pháp cơ học
đã tạo cơ hội để cỏ dại phát triển tính kháng rất nhanh đối với thuốc diệt cỏ .
Gen được chuyển vào cây biến đổi gen sẽ phát tán và nhiễm tạp các cây dại
trong tự nhiên.
Ảnh hưởng lên sức khỏe con người
Đa số các tài liệu nghiên cứu cho thấy thực phẩm biến đổi gen có nguồn gốc từ
cây trồng biến đổi gen không có hại đến sinh trưởng và phát triển của các động
vật chiếm đa số.
Ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội
Mặc dù cây trồng biến đổi gen được quảng cáo là sẽ giúp người nông dân giảm
được chi phí cho thuốc trừ sâu và có năng suất cao hơn, trong thực tế, những
người nông dân lại bị lệ thuộc vào công ty hạt giống vì mỗi năm họ buộc phải
mua giống mới mà không thể sử dụng lại hạt thu từ vụ trước. Nguyên nhân là vì
hạt giống biến đổi gien mà họ mua năm đầu tiên từ các công ty hạt giống sẽ
không thể thụ phấn ở các vụ mùa tiếp theo. Đối với người nông dân của các
nước thứ ba, chi phí đắt đỏ của giống cây chuyển gien và sự lệ thuộc vào công
ty hạt giống sẽ khiến sức hấp dẫn của cây trồng chuyển gien giảm đi. Thêm vào
đó, các công ty này luôn tuyên truyền rằng chỉ có cây trồng biến đổi gen mới có
thể giúp con người sản xuất ra đủ lượng thực phẩm để nuôi dân số thế giới, vốn


III.

đang tăng lên với mức độ chóng mặt. Tuy nhiên, năng suất trồng trọt còn chưa

cao của các nước thứ ba không hẳn là chỉ vì thiếu hạt giống tốt mà còn do nhiều
yếu tố khác như tình trạng thiếu phân bón, máy móc, đất đai cằn cỗi, và trình độ
quản lí còn yếu kém. Mặt khác, nguyên nhân gây ra nạn đói ở các nước thứ ba
cũng không phải chỉ do thiếu thực phẩm mà còn do các vấn đề kinh tế xã hội
như tham nhũng hoặc quá trình phân phối thực phẩm không công bằng khiến
cho những người nghèo không thể tiếp cận được với nguồn thức ăn này.
Kết luận
Ngô Bt là một trong những phương tiện giúp giảm bớt áp lực về nguồn thực
phẩm do tình trạng dân số thế giới đang gia tăng với tốc độ chóng mặt, giảm
nguy cơ nhiễm độc do sử dụng thực phẩm có mầm bệnh. Đồng thời giúp cây
trồng có khả năng đề kháng với sâu bệnh tốt hơn và quan trọng nhất là có năng
suất cao hơn. Tuy nhiên, chúng cũng có hại gây ô nhiễm môi trường, có hại cho
sức khỏe con người, ảnh hưởng đến kinh tế và xã hội . Tóm lại, bên cạnh những
mặt có lợi, một vài tác động tiêu cực của cây ngô Bt đến môi trường đã được
phát hiện, và chúng ta cần phải tiếp tục nghiên cứu để biết rõ và có giải pháp
giảm thiểu những tác hại đó. Biết rõ tính chất để khai thác mặt tốt và giảm thiểu
tác động của mặt xấu của cây ngô chuyển gen chính là cách sử dụng khôn
ngoan và có lợi nhất.
Tài liệu tham khảo
1. />%20K6%20(Vietnamese).pdf
2. />%93ng-bi%E1%BA%BFn-%C4%91%E1%BB%95i-gien-nh%E1%BB
%AFng-th%C3%A0nh-t%E1%BB%B1u-v%C3%A0-nguy-c%C6%A1
3. />%20qua%20khao%20nghiem%20danh%20gia%20rui%20ro%20ngo
%20Bt11.pdf