TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

TRANSGENEIC BT PLANT
Môn: Công nghệ sinh học thực vật

GVBM: GV Trần Thị Dung
Nhóm 10:
Mai
Tấn
61800493

Thành

Phạm Thị
61800968

Tuyết

Lê
Minh
61800102

Đạt
Minh
Thơng


THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021
LỜI MỞ ĐẦU

Bạn đã bao giờ nhìn thấy lá cây bị các lồi sâu bệnh thực vật tàn phá hoặc chứng
kiến mùa màng bị mất trắng do côn trùng tấn công chưa? Sâu bệnh thực vật gây ra rất
nhiều vấn đề cho nông dân cũng như cho những người làm vườn. Vì vậy, những người
nơng dân chỉ cịn cách liên tục phun thuốc trừ sâu lên các cây trồng của mình. Tuy nhiên,
thật khơng may là một số loại thuốc trừ sâu đã gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe của
những người tiếp xúc với chúng.
Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật di truyền để biến đổi cây
trồng bằng cách đưa trực tiếp những gene có giá trị vào bộ gene của
cây nhận và nhanh chóng tạo ra cây trồng biến đổi gene (GMO) mang
những đặc tính mong muốn. Hiện nay, lĩnh vực nghiên cứu tạo sinh vật
GMO đang được tiếp cận, đầu tư và triển khai nghiên cứu. Nhiều gene
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 mang gene phổ biến hiện nay là giống mang gene 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 cơng nghệ Bt, ưu và nhược điểm khi sử dụng giống biến đổi
gene.

1


2


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BT KHÁNG CÔN TRÙNG....................................................4
1.1. Vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis).....................................................................................4
1.2. Cơ chế tác động.....................................................................................................................5

1.3. Công nghệ Bt........................................................................................................................5
1.3.1. Công nghệ Bt Bt truyền thống................................................................................................................. 5
1.3.2. Công nghệ Bt Bt hiện đại........................................................................................................................ 6

2. GIỚI THIỆU VỀ NGƠ BT..........................................................................................................6
2.1. Hiện trạng..............................................................................................................................6
2.2. Giống ngơ Bt.........................................................................................................................6
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GENE BT.............................................................................6
3.1. Phương pháp chuyển gene trực tiếp bằng súng bắn gene (Biolistic)....................................6
3.2. Phương pháp chuyển gene gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens.......9
3.2.1. Vi khuẩn Agrobacterium(Gram âm)........................................................................................................ 9
3.2.2. Plasmid................................................................................................................................................. 10
3.2.3. Vùng T-DNA........................................................................................................................................ 10
3.2.4. Chuyển DNA ngoại lai vào tế bào và mô thực vật nhờ Agrobacterium tumefaciens...............................12

3.3. Ưu điểm và nhược điểm của chuyển gene bằng Agrobacterium so với súng bắn gene......14
4. KHÍA CẠNH AN TỒN CỦA CƠNG NGHỆ BT...................................................................15
4.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người...................................................................................15
4.2. Ảnh hưởng đến môi trường.................................................................................................16
4.2.1. Nước ngầm và hệ sinh thái đất.............................................................................................................. 16
4.2.2. Động vật và côn trùng........................................................................................................................... 16

5. NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CÂY TRỒNG BT..............................................................................17
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................................18

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis.......................................................................................4

Hình 2.1. Giống ngơ NK66Bt/GT...................................................................................................6
Hình 2.2. Giống ngơ Bt & giống ngơ thường..................................................................................7
Hình 3.1. Súng bắn gene..................................................................................................................8
Hình 3.2. Phương pháp chuyển gene trực tiếp bằng súng bắn gene..............................................10
Hình 3.3. Vi khuẩn A. tumefaciens................................................................................................11
Hình 3.4. Phương pháp chuyển gene thơng qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens...............15

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Chức năng của các gene vir.................................................................................11
Bảng 2. Ưu điểm và nhược điểm......................................................................................15

4


1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ BT KHÁNG CÔN TRÙNG
1.1. Vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis)







Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Bacillales
Họ: Bacillaceae
Chi: Bacillus
Loài: Bacillus thuringiensis


Hình 1.1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis

Bt, viết tắt của Bacillus thuringiensis, là lồi 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 tê liệt ấu trùng của một số lồi cơn trùng gây hại,
trong đó có sâu đục quả bơng, các lồi sâu đục thân ngơ. Độc tố Bt được sinh ra từ nhiều
chủng Bt khác nhau chuyên biệt cho bọ cánh vày, côn trùng hai cánh và bọ cánh cứng. Vì
có q trình hình thành các protein này nên Bt đã được sử dụng như một loại thuốc trừ
sâu sinh học nhiều thập kỷ nay.

5


1.2. Cơ chế tác động
Biểu hiện độc tố của Bt để tạo ra tính kháng đối với các cơn trùng
nhóm nhai-nghiền (chewing insects). Bt tổng hợp các protein δendotoxin tinh thể được mã hóa bởi các gen Cry. Khi cơn trùng ăn vào
bụng, các prototoxins bị đứt gãy trong dạ dày kiềm của côn trùng để
tạo thành độc tố hoạt động. Các liên kết này tạo ra các receptor đặc
trưng trong các tế bào biểu mô ruột làm thành các lỗ chân lông và cuối
cùng là gây chết côn trùng. Một số ưu điểm của độc tố Bt như sau:
-Bước 1: Xâm nhập vào các ấu trùng của côn trùng qua đường tiêu hóa.
-Bước 2: Protein Bt được hoạt hóa dưới tác động của môi trường kiềm trong ruột côn
trùng.
-Bước 3: Chọc thủng ruột giữa gây ra sự tổn thương làm chúng ngừng ăn. Sau đó một vài
ngày chúng chết.
 Tính đặc hiệu, mỗi protein Cry chỉ hoạt động chống lại một
hoặc một vài lồi cơn trùng
 Sự đa dạng, nhiều protein Cry khác nhau đã được nhận biết
 Các ảnh hưởng không bất lợi hoặc bị giảm đã được xác nhận

trên các cơn trùng khơng phải đích hoặc các địch thủ tự nhiên
của cơn trùng
 Độc tính với động vật có vú là rất thấp
 Có thể thối biến dễ dàng
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
lồi cơn trùng khác nhau.
1.3. Cơng nghệ Bt
1.3.1. Cơng nghệ Bt truyền thống
Bt có thể được ni cấy dễ dàng nhờ q trình lên men. Vì vậy, Bt đã được sử
dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ hơn 40 năm nay ở nhiều nơi trên thế giới. Đặc
biệt, Bt đã đem lại những lợi ích to lớn cho các nơng trại hữu cơ vì chúng được coi là một
6


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 cơn trùng Bt rất
khó tiếp xúc với cơn trùng đích ẩn sâu dưới lá, đất. Những bất lợi này hồn tồn được
loại trừ nhờ cơng nghệ sinh học hiện đại.
1.3.2. Công nghệ Bt hiện đại
Các nhà khoa học đã tiến hành chuyển gene Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố
từ vi khuẩn Bt vào thực vật. Cây trồng được chuyển gene 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.
2. GIỚI THIỆU VỀ NGÔ BT
2.1. 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 dài ngơ ít được chú ý mà chỉ những năm gần đây mới phát
triển. Cuộc cách mạng về giống ngơ lai đã góp phần tăng nhanh diện tích, năng suất và sản lượng
ngơ tồn quốc, đưa nước ta đứng vào hàng ngũ những nước trồng ngô lai tiên tiến của vùng châu
Á.

Năm 2010 Việt Nam cho phép thử nghiệm 3 giống ngô chuyển gene NK66Bt –
kháng sâu đục thân; NK66GT - kháng thuốc trừ cỏ; NK66Bt/GT – kháng cả hai.
Năm 2015 giống ngô chuyển gene đã được cấp phép thương mại hóa

7


2.2. Giống ngơ Bt

Hình 2.2. Giống ngơ NK66Bt/GT

Ngơ Bt là các giống ngô đã được tiến hành chuyển gene Bt mã hóa cho protein
tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào cây ngô. Cây ngô được chuyển gene Bt này sẽ có khả
năng tự kháng lại sâu hại đích. Các protein sản sinh trong thực vật không bị rửa trơi hay
bị phân hủy 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 cơng của sâu đục thân, hay đục quả.

Hình 2.3. Giống ngô Bt & giống ngô thường

8


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GENE BT
3.1. Phương pháp chuyển gene trực tiếp bằng súng bắn gene

(Biolistic)
Phương pháp bắn gene còn được gọi với các thuật ngữ: gene gun method, particle
acceleration method, microprojecticle bombardment, biến nạp gen bằng súng bắn gen.
Nếu phương pháp Agrobacterium không thể thực hiện được trên lồi cây trồng nào
đó, người ta dùng phương pháp bắn gene.
Biến đổi gen của cây một lá mầm thì rất quan trọng bởi vì nó tạo thành phần chính
yếu cung ứng lương thực của thế giới, nhưng chúng rất kén chọn chủng Agrobacterium.
Sử dụng phương pháp bắn gene đơn giản, hiệu quả nhanh chóng để chuyển DNA
vào tế bào thực vật đối với cây một lá mầm.
Các mô được biến nạp trong phương pháp này bao gồm mô phân sinh ngọn, mô tế
bào, mô sẹo phôi, lá bao mầm, phôi trưởng thành và không trưởng thành, phiến lá, phấn
hoa, vi bào tử, cánh hoa, rễ và phần thân.
Phương pháp bắn gen sớm được sử dụng nhiều ngay sau khi ra đời để chuyển gen
vào cây ngũ cốc bao gồm cây lúa. Phương pháp này dựa trên sự bắn các vị hạt (tungsten
hoặc vàng) bọc DNA vào mô nhờ lực nén đầy của khơng khí, khí helium hoặc dịng điện.
Phương pháp này có thể áp dụng trên bất cứ loại mơ nào có khả năng tái sinh cây, khơng
cần sử dụng tế bào trần và loại mô đã qua giai đoạn tạo mơ sẹo lâu dài do đó giảm thiểu
được sự biến dị. Phương pháp bắn gen có hạn chế vì phải thiết lập phôi sinh, khả năng tái
sinh và điều kiện cấy tiệt trùng trong thời gian kéo dài in vitro. Một số phôi sinh đầu tiên
được dùng cho chuyển gen như: phơi sinh thực hiện từ hạt đã chín, hoa hoặc các thành
phần của mô sinh vật.

9


Hình 3.4. Súng bắn gene

Sử dụng súng bắn gen vào phối hợp tử của ngô:
 Bước 1: Chuẩn bị mô thực vật: phối hợp tử chưa trưởng thành nên được thu hoạch khi
chiều dài 1- 2 mm (8 - 14 ngày sau khi thụ tinh). Mô được chọn là mô có khả năng

sống cao như phơi, mơ sẹo hoặc lục lạp, hoặc một vật liệu có chức năng tương tự.
Phơi của hợp tử bắp chưa trưởng thành (8-14 ngày sau khi thụ tinh).
 Bước 2: Chuẩn bị các phần từ vàng cực mịn và plasmid DNA chuẩn bị cho việc bắn
gen:
–Vô trùng và không làm đông tụ các phần tử vàng cực mịn (microcarrier)
–Plasmid được áo trên phần tử nhỏ vàng (1 hoặc 0,6 km) Piasmids: pBAR hoặc
pBAR/GUS - Plasmid(s) với gen mục tiêu
 Bước 3: Bắn gen với các phần tử nhỏ. Hạt có kích thước nhỏ được bắn vào mô mục
tiêu với khoảng cách 13 - 14 cm. Nếu khoảng cách ngắn hơn sẽ làm giảm sự sống sót
của tế bào.
10


 Bước 4: Chọn lọc dịng mơ sẹo chuyển gen
Chọn lọc Bialaphos: Phôi được chuyển đến bề mặt môi trường trong môi trường
bialaphos sau 1 - 4 ngày sau khi bắn gen ( cho phép tế bào phục hồi lại). Mô sẹo
phôi sẽ được chuyển đến môi trường tái sinh với bialaphos khoảng 14 – 21 ngày.
Sự chọn lọc dễ quan sát với các mô sẹo dễ vỡ.
 Bước 5: Thanh lọc cây kháng sinh bialaphos
Cây tái sinh từ việc nhân bản mô sẹo được chọn lọc trong môi trường với
bialaphos. Chuyển cây vào nhà kính. Phun vào phần đầu lá 1% dung dịch thuốc
trừ sâu gây cháy lá. Sự ghi nhận các cây trồng kháng sự phá hại lá từ thuốc trừ sâu
trong một tuần sau khi xử lý

Hình 3.5. Phương pháp chuyển gene trực tiếp bằng súng bắn gene

3.2. Phương pháp chuyển gene gián tiếp thông qua vi khuẩn
Agrobacterium tunnefaciens
3.2.1. Vi khuẩn Agrobacterium(Gram âm)
Agrobacterium tumefaciens và Agrobacterium rhizogenes là hai

loài vi khuẩn gây bệnh cho thực vật được sử dụng như các vector tự
nhiên để mang các gene ngoại lai vào mô và tế bào thực vật. A.
11


tumefaciens có chứa một plasmid lớn kích thước khoảng 200 kb gọi là
Ti-plasmid (tumor inducing plasmid) chính là tác nhân truyền bệnh cho
cây. Khi cây bị nhiễm A. tumefaciens qua các vết thương, biểu hiện
bệnh rõ nhất là các khối u được hình thành ở ngay chỗ lây nhiễm. Sự
hình thành khối u sau đó có thể tiếp tục mà khơng cần thiết phải có sự
hiện diện của vi khuẩn. Khả năng này có được do A. tumefaciens đã
chuyển một đoạn DNA của Ti-plasmid (T-DNA) xâm nhập vào hệ gene
của cây bị bệnh.

Hình 3.6. Vi khuẩn A. tumefaciens

3.2.2. Plasmid
Các plasmid của Agrobacterium được sử dụng vào công nghệ
gene thực vật ở hai dạng vector cis và trans. Đây là hai dạng vector rất
thuận lợi để tái tổ hợp gene ngoại lai và chuyển vào tế bào thực vật.
Dạng cis chỉ sử dụng Ti-plasmid và tế bào vật chủ là Agrobacterium
tumefaciens mà khơng có sự tham gia của plasmid và vi khuẩn khác.
Vùng T-DNA của Ti-plasmid được thiết kế lại để gắn những gene ngoại
lai mong muốn, các phần còn lại của Ti-plasmid vẫn được giữ nguyên.
Agrobacterium tumefaciens được dùng làm tế bào vật chủ để nhân lên
nhiều bản sao của Ti-plasmid và chuyển gene. Dạng trans hay binary là
dạng sử dụng hai hay nhiều loại plasmid và vi khuẩn cùng lúc, ví dụ: vi
khuẩn E.coli và Agrobacterium, plasmid trong trường hợp này thích ứng
với cả E.coli và Agrobacterium. Trước tiên, plasmid của E.coli chứa
đoạn T-DNA được giới hạn bởi bờ phải (right border-RB) và bờ trái (left

12


border-LB) mang gene ngoại lai được thiết kế và nhân lên trong vi
khuẩn E.coli. Tiếp đến plasmid mang gene ngoại lai được chuyển nạp
vào vi khuẩn Agrobacterium nhờ một helper plasmid (quá trình
triparental matting). Vi khuẩn Agrobacterium đã mang sẵn một loại
plasmid khác chứa vùng vir (virulence region) có chức năng quan trọng
trong quá trình chuyển gene ngoại lai. Sự tồn tại song song hai plasmid
này đã tương tác lẫn nhau trong việc chuyển gene vào tế bào thực vật.
Như vậy, gene ngoại lai và vùng DNA giúp quá trình chuyển gen (vùng
vir) không nằm trên cùng một plasmid nên hệ chuyển gen này được gọi
là hệ trans.
3.2.3. Vùng T-DNA
Vùng T-DNA được nghiên cứu rất kỹ. Đó là một đoạn DNA có kích
thước 25 kb trong đó chứa gene mã hóa cho sinh tổng hợp auxin,
cytokinin, opine và các gene gây khối u (oncogenes). Trong Ti-plasmid,
vị trí của T-DNA được giới hạn bằng RB và LB. Ngoài T-DNA, trên Tiplasmid cịn có các vùng DNA mã hóa cho việc tái sinh plasmid
(replication), cho khả năng lây nhiễm và tiếp hợp (vùng vir), cho việc
tiêu hóa opine (opine catabolism).
Trong các vùng DNA của Ti-plasmid, ngoài T-DNA, được nghiên
cứu nhiều hơn cả là vùng DNA phụ trách khả năng lây nhiễm còn gọi là
vùng vir. Sản phẩm hoạt động của các gene nằm trong vùng vir dưới
tác động kích thích của các hợp chất phenol tiết ra từ vết thương là
một loạt các protein đặc hiệu như virE2, virB, virD, virD2, virC1... Các
protein này nhận biết các vết thương ở các cây chủ thích hợp (hầu hết
là cây hai lá mầm), kích thích sản sinh ra các đoạn T-DNA, bao bọc che
chở các đoạn DNA này và giúp chúng tiếp cận với hệ gen của cây chủ
một cách an toàn.


13


Bảng 1. Chức năng của các gene vir
Vir gene
virA

virG

virE

Chức năng
Mã hóa một protein như một thể nhận trên màng tế bào ở vi khuẩn khác,
biểu hiện cấu trúc, thuộc mono-cistron
Một protein điều hịa phụ thuộc thơng tin mơi trường (khi yếu tố kích
thích thực vật hiện diện) với loci vir khác, đòi hỏi virA ảnh hưởng mạnh
mẽ đến mono-cistron virB, C, D, E
Một protein bám vào DNA dây đơn để bao bọc T-strand trong chuyển
gene vào tế bào thực vật poly-cistron
Endonuclease cắt tại vị trí chuyên biệt, cắt ở đoạn lặp lại border 25bp

virC và virD của T-DNA, tạo ra một T-strand được chuyển vào tế bào thực vật poly-

virB

cistron
Có thể đóng vai trị trực tiếp trong việc chuyển T-DNA ở bề mặt tế bào
vi khuẩn

Khi cây nhiễm A.tumefaciens, do T-DNA nạp vào trong hệ gene

của cây chủ bắt đầu hoạt động và sản sinh ra auxin, cytokinin và
opine, toàn bộ sinh trưởng của cây bị rối loạn, các tế bào phân chia vô
tổ chức và tạo ra các khối u. Opine được vi khuẩn sử dụng như một loại
“thức ăn”. Nhờ gene chuyển hóa opine trên Ti-plasmid. Cơ chế lây
nhiễm của A.rhizogenes đối với cây hai lá mầm cũng tương tự, nhưng
trong vùng T-DNA của A. rhizogenes chỉ có gene sản sinh ra auxin, vì
thế sự thay đổi hình thái chính của thực vật là chúng tạo ra rất nhiều rễ
tơ (hairy roots) khi bị nhiễm bệnh.
Trên thực tế bệnh cây, Agrobacterium chỉ gây hại ở cây hai lá
mầm, vì vậy người ta cho rằng chúng chỉ có thể đưa T-DNA vào hệ gen
các cây hai lá mầm. Gần đây, nhiều tác giả đã chứng minh khi nhiễm vi
khuẩn, các cây một lá mầm cũng có thể sản xuất opine và có thể khai
thác khả năng biến nạp gene của Agrobacterium vào cây một lá mầm.

14


3.2.4. Chuyển DNA ngoại lai vào tế bào và mô thực vật nhờ
Agrobacterium tumefaciens
Cơ chế gây bệnh của các Agrobacterium là sau khi xâm nhiễm
vào tế bào, chúng gắn đoạn T-DNA vào bộ máy di truyền của tế bào
thực vật, dẫn đến sự rối loạn các chất sinh trưởng nội sinh, tạo ra khối
u (trường hợp A.tumefaciens) hoặc rễ tơ (trường hợp A.rhizogenes).
Khả năng chuyển gen này đã được khai thác để chuyển gene ngoại lai
vào bộ máy di truyền của tế bào thực vật theo ý muốn.
Để gắn T-DNA vào tế bào thực vật, đầu tiên vi khuẩn
A.tumefaciens phải tiếp xúc với thành tế bào thực vật bị tổn thương.
Quá trình này được thực hiện nhờ các gene chvA và chvB. Gene chvB
mã hoá một protein liên quan đến hình thành β-1,2 glucan mạch vịng,
trong khi đó gene chvA xác định một protein vận chuyển, định vị ở

màng trong của tế bào vi khuẩn. Protein vận chuyển giúp vận chuyển
β-1,2 glucan vào khoảng giữa thành tế bào và màng sinh chất. β-1,2
glucan giữ vai trò quan trọng để vi khuẩn Agrobacterium tiếp xúc với
thành tế bào thực vật. Nếu khơng có sự tiếp xúc này, sẽ khơng có sự
dẫn truyền T-DNA.
Các sản phẩm protein của vùng vir có tác dụng cho việc dẫn
truyền T-DNA từ vi khuẩn vào tế bào thực vật. Các loại protein đó rất
cần thiết cho quá trình cắt T-DNA khỏi Ti-plasmid, cảm ứng thay đổi
màng tế bào thực vật mà chúng tiếp xúc, tham gia di chuyển phần TDNA qua màng vi khuẩn tới tế bào chất của tế bào thực vật, vận
chuyển tới nhân rồi cuối cùng xâm nhập vào genome của cây chủ.
Thực chất chỉ riêng T-DNA của Ti-plasmid được chuyển vào
genome tế bào thực vật, mà khơng cịn phần nào khác. Q trình dẫn
truyền chỉ do sản phẩm của các gene vir (vùng vir) và gene chv quyết
định mà không liên quan đến các gen khác trên T-DNA. Tuy nhiên,
15


chuỗi DNA 25 bp (RB và LB của T-DNA) có vai trị là vị trí cảm ứng cho
các sản phẩm của tổ hợp các gen vùng vir, đặc biệt là protein từ gene
virE mang chúng dẫn truyền vào tế bào thực vật. Chúng hoạt động như
các tín hiệu nhận biết và khởi động quá trình dẫn truyền. Trước hết gen
virA trong tổ hợp gene vùng vir được phosphoryl hoá nhờ tác động của
các hợp chất phenol như acetosyringone giải phóng ra từ các tế bào
thực vật tổn thương. Sản phẩm của q trình này lại tiếp tục
phosphoryl hóa gene virG. Sản phẩm của gene virG liên tiếp làm hoạt
hóa tồn bộ các gen vir còn lại, mà hai gene cuối cùng được hoạt hóa
là gene virB và virE. Trước đó, khi gene virD được hoạt hố, sản phẩm
của nó cảm ứng nhận biết RB và LB của T-DNA và làm đứt phần T-DNA
ra khỏi DNA của Ti-plasmid thành các sợi đơn. Đồng thời q trình
phosphoryl hóa này cũng làm thay đổi thẩm xuất màng tế bào thực

vật, màng tế bào bị mềm ra và bị thủng. Các sợi đơn T-DNA được gắn
vào protein do gene virE tổng hợp và dịch chuyển về phía màng tế bào
vi khuẩn. Ngay sau đó, sợi T-DNA được trượt từ vi khuẩn vào tế bào
thực vật. Cầu nối chính là sự tiếp hợp (conjugation) giữa hai tế bào do
cảm ứng sản phẩm gene virB mà thành. Khi T-DNA đã được chuyển
giao vào tế bào thực vật, chúng nhanh chóng xâm nhập vào genome tế
bào thực vật (integration) được ổn định và di truyền như các gen bình
thường khác.
Tóm tắt q trình chuyển gen bằng A. tumefaciens
 Bước 1: Tiến trình bắt đầu khi thực vật bị tổn thương, sự tổn thương thông thường xảy
ra ở phần thân của cây, nguyên nhân do thực vật phóng thích hợp chất thu hút
Agrobacterium đến các tế bào bị phá hủy.
Hợp chất phenol (acesyringone) chất kích thích có hiệu nhất được tìm thấy trong dịch tổn
thương, nhưng đường và pH thấp sẽ kích hoạt phản ứng nhiều hơn.
 Bước 2: Agrobacteria gắn vào tế bào thực vật ở các vị trí bị tổn thương.
 Bước 3: Dấu hiệu phenol thực vật bám vào virA trên màng Agrobacterium.
16


 Bước 4: virA kích hoạt virG.
 Bước 5: virG bị kích hoạt kích thích các gene vir khác như virD và virE.
 Bước 6: virD cắt ở một vị trí đặc biệt trong Ti-plasmid, border bên trái. Border bên
trái và một chuỗi trình tự tương tự, border bên phải, phân định ranh giới T-DNA,
DNA đó sẽ được chuyển từ vi khuẩn vào tế bào thực vật. Khu vực T-DNA này thì có
ích trong kỹ thuật di truyền ở thực vật.
 Bước 7: Sản phẩm virE bám vào dây đơn T-DNA vi DNA tháo ra từ vị trí cắt virD. Sự
bám và tháo ra ngừng ở border bên phải.
 Bước 8: Phức hợp T: ssT-DNA với phân tử của protein virD2 cùng hóa trị bám vào
đầu 5’, và được bao bọc dọc theo chiều dài của nó bởi protein bám vào ssDNA, virE2.
virE2 bảo vệ DNA và đến tế bào thực vật bằng các dấu hiệu định vị trong nhân được

tìm thấy bên trong protein, T-DNA được chuyển đến tế bào thực vật, hợp nhất vào
DNA nhân.
 Bước 9: T-DNA mã hóa cho các protein tạo ra hormone và opine. Hormone kích thích
sự tăng trưởng của mơ thực vật bị biến đổi. Opine là một nguồn cacbon và nitrogen,
nuôi vi khuẩn.

Hình 3.7. Phương pháp chuyển gene thơng qua vi khuẩn Agrobacterium tunnefaciens

17


3.3. Ưu điểm và nhược điểm của chuyển gene bằng
Agrobacterium so với súng bắn gene
Bảng 2. Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm
– Sự chèn DNA sẽ chính xác hơn (DNA

Nhược điểm

giữa hai chuỗi trình tự border được xác
đinh được chuyển vào hồn tồn)

– Kích cỡ DNA được chuyển bị hạn chế.

– Kết quả thường là một hoặc vài bản sao – Cây chủ của Agrobacterium bị hạn chế
gene mục tiêu được hợp nhất vào nhiễm vì tính tương thích của nó.
sắc thể thực vật, điều này hồn tồn trái – Không thể xác định ở đâu gene chuyển
ngược với phương pháp sử dụng súng bắn sẽ được hợp nhất vào nhiễm sắc thể, sự
gene. Điều này dẫn đến ít vấn đề hơn với hợp nhất vào nhiễm sắc thể thực vật biểu
sự đồng ức chế và không bền vững của hiện sự ngẫu nhiên nhiều hoặc ít trong

gene chuyển.

genome.

– Phương pháp đơn giản, không đắt tiền
và hiệu quả cao trong hầu hết trường hợp
so với súng bắn gene.
4. KHÍA CẠNH AN TOÀN CỦA CÔNG NGHỆ BT
4.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người
Protein Bt có an tồn đối với các sinh vật khác hay khơng?
Tính đặc hiệu của độc tố Bt đối với cơn trùng đích là một trong những tính trạng
khiến Bt trở thành thuốc trừ sâu sinh học lý tưởng.
Trên thực tế, các chủng Bt khác nhau sản sinh ra các protein độc đối với một số
lồi cơn trùng nhất định. Độc tố của protein Bt tương tác trực tiếp với thụ thể. Có nghĩa là
đối với những côn trùng bị ảnh hưởng bởi protein Bt, trong ruột chúng phải có các vị trí
thụ thể đặc trưng để protein có thể kết bám. May mắn là người và đại đa số các cơn trùng
có ích khơng có các thụ thể này. Trước khi được đưa ra thị trường, cây trồng Bt phải trải
18


qua rất nhiều thử nghiệm quản lý nghiêm ngặt trong đó bao gồm các nghiên cứu độc tính
và khả năng gây dị ứng.
Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ (US Environmental Prôtectin Agency US-EPA) đã
triển khai những đánh giá độc tố và thậm chí các protein Bt đã được thử ở liều lượng cao
hơn. Theo Extension Toxicology Network (Extoxnet), các dự án về thông tin thuốc trừ
sâu ở một số trường đại học của Hoa kỳ cho thấy “Kết quả cuộc thử nghiệm trên 18
người mỗi ngày ăn 1 gram Bt thương mại trong vòng 5 ngày, và trong các ngày khác
nhau… khơng gây ra chứng bệnh gì. Những người ăn 1 gram Bt/ngày trong 3 ngày liên
tục hn tồn không bị ngộ độc hay nhiễm bệnh”. Hơn nữa, ở mức phân tử protein nhanh
chóng bị phân hủy bởi dịch vị dạ dày (trong điều kiện phịng thí nghiệm) (Extoxnet,

1996).
4.2. Ảnh hưởng đến môi trường
4.2.1. Nước ngầm và hệ sinh thái đất
Protein Bt tồn tại tương đối bền trong đất và được phân loại vào dạng bất động vì
nó khơng có khả năng di chuyển hoặc thấm qua nước ngầm. Protein này không bền vững
trong điều kiện đất axit, và bị phân hủy nhanh chóng khi phơi dưới ánh sáng mặt trời,
dưới tác động của tia UV.
Các chuyên gia đã tiến hành những nghiên cứu độc lập nhằm điều tra các ảnh
hưởng của cây trồng Bt đối với sinh vật đất và các lồi cơn trùng khác được xem là có ích
trong nơng nghiệp. Kết quả cho thấy, chúng khơng gây ra ảnh hưởng bất lợi đối với các
sinh vật đất khơng phải là đích tấn cơng của chúng, thậm chí ngay cả khi cá sinh vật này
được xử lý Bt với liều lượng cao hơn nhiều so với thực tế có thể xảy ra trong điều kiện
trồng trọt tự cho thấy khơng có sự thay đổi nào trong quần thể vi sinh vật đất giữa các
cánh đồng có nguyên liệu thực vật Bt và cánh đồng có nguyên liệu thực vật truyền thống
(Donegan và cộng sự, 1995), cũng như không quan sát thấy sự khác biệt giữa các cánh
đồng trồng cây Bt và cây không chuyển gen Bt (Donegan và cộng sự, 1996 ).
4.2.2. Động vật và côn trùng
Các thử nghiệm tiến hành trên chó, chuột, chuột lang, thỏ, cá, ếch, kỳ giông và
chim cho thấy protein Bt không gây ra những ảnh hưởng có hại. Cũng cần nhấn mạnh
19


rằng, độc tố cũng hồn tồn khơng gây ảnh hưởng đến các lồi cơn trùng có ích hoặc
động vật ăn thịt như ong mật và bọ cánh cứng (Extoxnet, 1996).
Năm 1999, có một báo cáo về ảnh hưởng có hại của hạt phấn từ cây ngô Bt đến ấu
trùng của loài bướm Monarch. Báo cáo này đã gây ra mối quan tâm và lo ngại về những
rủi ro mà thực vật Bt có thể gây ra đối với sinh vật không cần diệt. Tuy nhiên, những
nghiên cứu gần đây cho thấy ngô Bt gây ảnh hưởng không đáng kể đối với quần thể
bướm Monarch trên cánh đồng. Nỗ lực nghiên cứu hợp tác giữa các nhà khoa học Hoa
Kỳ và Canada đã cung cấp những thông tin để xây dựng quá trình đánh giá rủi ro tiêu

chuẩn về ảnh hưởng của ngô Bt đối với quần thể bướm Monarch. Họ đi đến kết luận
rằng, hầu hết các giống lai thương mại, protein bt được biểu hiện với nồng độ thấp trong
hạt phấn và nghiên cứu trong phịng thí nghiệm cũng như trên cánh đồng cho thấy mọi
mật độ hạt phấn đều khơng gây ảnh hưởng có hại trên đồng ruộng.
5. NHỮNG LỢI ÍCH CỦA CÂY TRỒNG BT
Tăng cường quản lý sâu bệnh. Các cây trồng Bt kháng côn trùng đã giúp nơng dân
có thể bảo vệ cây trồng chống lại một số lồi cơn trùng gây hại và giảm thiểu hoặc hồn
tồn khơng phun thuốc trừ sâu.
Sản lượng mùa màng tăng lên và cho phép nơng 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. Ở Hịa kỳ, nơng dân trồng bơng Bt
đã thu được 99 triệu đô la tiền lãi nhờ giảm chi phí mua thuốc trừ sâu và/ hoặc do tăng
sản lượng. Tương tự, nông dân trồng bông Bt ở Argentina cũng thu được lợi nhuận tăng
65,05 đôla/ha.
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,
20


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 lồi sâu hại thứ cấp. Ngơ chứa ít độc tố mycotoxin.
Ngồi khả năng diệt cơn trùng hiệu quả, cây trồng bt cịn 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.
Kết luận: Cây trồng Bt là công cụ diệt sâu bệnh thực vật mới. Vấn đề khai thác mọi khả
năng giảm thiệt hại mùa màng và tăng sản lượng lương thực trở nên cấp bách khi dân số
toàn cầu tăng lên nhanh chóng và diện tích đất canh tác lại giảm đáng kể. Cùng với kỹ
thuật canh tác nơng nghiệp thích hợp, cơng nghệ kháng cơn trùng Bt có thể đem lại rất
nhiều lợi ích cho lồi người.
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO
/> /> /> /> /> /> /> /> />
21