Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC A. Đặt vấn đề Hướng tới một nền nông nghiệp phát triển bền vững và đảm bảo an ninh lương thực trong tương lai hiện đang là mối quan tâm của nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất nông nghiệp đã và đang trở thành xu thế chung và cây trồng công nghệ sinh học có một vai trò rất quan trọng. Theo báo cáo của Tổ chức quốc tế về tiếp thu các ứng dụng về công nghệ sinh học trong nông nghiệp (ISAAA) từ năm 1996 đến 2010, diện tích cây trồng công nghệ sinh học đã góp phần tích cực vào quá trình tăng cường an ninh lương thực, phát triển bền vững và khắc phục biến đổi khí hậu thông qua việc nâng sản lượng cây trồng lên 78,4 tỉ đô, đóng góp vào việc cải thiện môi trường bằng cách giúp tiết kiệm 443 triệu kg thuốc trừ sâu, giảm tới 19 tỉ kg khí CO2 chỉ riêng trong năm 2010, tương ứng với lượng khí thải của gần 9 triệu xe ô tô vận hành trên đường, bảo tồn đa dạng sinh học bằng cách góp phần bảo tồn 91 triệu hecta rừng và giúp xoá đói giảm nghèo cho 15 triệu nông dân sản xuất quy mô nhỏ – những người thuộc thành phần nghèo nhất trên thế giới. Do đem lại những lợi ích đáng kể, diện tích trồng cây công nghệ sinh học (CNSH) tiếptục tăng trưởng mạnh mẽ trong năm 2011, từ 148 triệu ha trong năm 2010 đạt 160 triệuha năm 2011, với mức tăng hai con số 12 triệu ha tương đương tỷ lệ tăng 8%.Với mức tăng 94 lần từ 1,7 triệu ha năm 1996 lên 160 triệu ha năm 2011, cây trồng côngnghệ sinh học trở thành công nghệ cây trồng được đưa vào ứng dụng nhanh nhất tronglịch sử gần đây. Trên thế giới hiện nay diện tích đất trồng sử dụng cho nông nghiệp vẫn chiếm mộtcon số lớn, mà chủ yếu là những cánh đồng chuyên canh trồng lúa, lúa mì và các cây lương thực thâm canh. Cùng với đó là vấn nạn về sâu bệnh hại liên tục phá hoại mùa màng thậm chí từ mùa này sang mùa khác mà con người không có cách nào có thể diệt trừ một cách triệt để được. Một loạt các biện pháp đã được con người áp dụngvào trong sản xuất nông nghiệp nhằm phòng trừ sâu bệnh hại mà biện pháp tiên phong là sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật. Tuy nhiên, các loại thuốc bảo vệ thực vật đó không những tác động rất xấu đến sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường, làm mất cân bằng hệ sinh thái. Do đó đặt ra vấn đề là làm thế nào để phòng chống sâu bệnh hại mà không có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người?Một loạt các nghiên cứu về lĩnh vực này ra đời. Thuốc trừ sâu sinh học sử dụng cácloài sinh vật có ích và các chế phẩm của nó, mà đi đầu là thuốc trừ sâu Bt, ra đời như là một biện pháp hữu hiệu đáp ứng nhu cầu của nền nông nghiệp. Một bước tiến vượt bậc của ứng dụng công nghệ Bt là việc phát triển cây trồng CNSH mang gene kháng đang được tiếp cận theo nhiều hướng khác nhau và hướng sử dụng gene biểu hiện độc tố từ vi khuẩn Bt là hướng được quan tâm nhất. Nhưng một vấn đề đặt ra là sử dụng các cây trồng Bt thì các côn trùng không phải là mục tiêu có chịu ảnh hưởng hay không?và việc sử dụng Bt có an toàn hay không? Để trả lời cho câu hỏi này, nhóm chúng em đã đi vào tìm hiểu chuyên đề “Phân tích tác động của Bt protein đến các sinh vật không phải là mục tiêu (côn trùng, động vật,vi sinh vật đất). Hãy đưa ra các bằng chứng để thuyết phục về tính an toàn của việc sử dụng Bt”. B. Nội dung I. Giới thiệu về công nghệ Bt 1. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (viết tắt: Bt) là vi khuẩn Gram dương, cũng là loài vi khuẩn đất điển hình được phân lập ở vùng Thuringia, Đức. Bt có khả năng tổng hợp protein 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. Chúng đều là sâu hại thực vật phổ biến, có khả năng gây ra những sự tàn phá nghiêm trọng. Bacillus thuringiensis Giới (regnum): Eubacteria Ngành (phylum): Firmicutes Lớp (class): Bacilli Bộ (ordo): Bacillales Họ (familia): Bacillaceae Chi (genus): Bacillus Loài (species): thuringiensis Phân loại khoa học
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC AN TỒN SINH HỌC “Phân tích tác động Bt protein đến sinh vật mục tiêu (côn trùng, động vật,vi sinh vật đất) Hãy đưa chứng để thuyết phục tính an toàn việc sử dụng Bt” GVHD : PGS.TS Nguyễn Thị Phương Thảo SV thực hiện: Nhóm 02 STT MSSV Họ tên Dương Thị Thiện 550401 550400 Nguyễn Thị Thêu 550404 Hoàng Thị Thiết 550403 Lê Thanh Thùy Hà Nội 2013 MỤC LỤC A Đặt vấn đề Hướng tới nông nghiệp phát triển bền vững đảm bảo an ninh lương thực tương lai mối quan tâm nhiều quốc gia có Việt Nam Việc ứng dụng công nghệ sinh học sản xuất nông nghiệp trở thành xu chung trồng cơng nghệ sinh học có vai trị quan trọng Theo báo cáo Tổ chức quốc tế tiếp thu ứng dụng công nghệ sinh học nông nghiệp (ISAAA) từ năm 1996 đến 2010, diện tích trồng cơng nghệ sinh học góp phần tích cực vào q trình tăng cường an ninh lương thực, phát triển bền vững khắc phục biến đổi khí hậu thơng qua việc nâng sản lượng trồng lên 78,4 tỉ đơ, đóng góp vào việc cải thiện môi trường cách giúp tiết kiệm 443 triệu kg thuốc trừ sâu, giảm tới 19 tỉ kg khí CO2 riêng năm 2010, tương ứng với lượng khí thải gần triệu xe tơ vận hành đường, bảo tồn đa dạng sinh học cách góp phần bảo tồn 91 triệu hecta rừng giúp xố đói giảm nghèo cho 15 triệu nơng dân sản xuất quy mô nhỏ – người thuộc thành phần nghèo giới Do đem lại lợi ích đáng kể, diện tích trồng cơng nghệ sinh học (CNSH) tiếptục tăng trưởng mạnh mẽ năm 2011, từ 148 triệu năm 2010 đạt 160 triệuha năm 2011, với mức tăng hai số - 12 triệu tương đương tỷ lệ tăng 8%.Với mức tăng 94 lần từ 1,7 triệu năm 1996 lên 160 triệu năm 2011, trồng côngnghệ sinh học trở thành công nghệ trồng đưa vào ứng dụng nhanh tronglịch sử gần Trên giới diện tích đất trồng sử dụng cho nông nghiệp chiếm mộtcon số lớn, mà chủ yếu cánh đồng chuyên canh trồng lúa, lúa mì lương thực thâm canh Cùng với vấn nạn sâu bệnh hại liên tục phá hoại mùa màng chí từ mùa sang mùa khác mà người khơng có cách diệt trừ cách triệt để Một loạt biện pháp người áp dụngvào sản xuất nơng nghiệp nhằm phịng trừ sâu bệnh hại mà biện pháp tiên phong sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật Tuy nhiên, loại thuốc bảo vệ thực vật khơng tác động xấu đến sức khỏe người mà ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường, làm cân hệ sinh thái Do đặt vấn đề làm để phịng chống sâu bệnh hại mà khơng có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người?Một loạt nghiên cứu lĩnh vực đời Thuốc trừ sâu sinh học sử dụng cáclồi sinh vật có ích chế phẩm nó, mà đầu thuốc trừ sâu Bt, đời biện pháp hữu hiệu đáp ứng nhu cầu nông nghiệp Một bước tiến vượt bậc ứng dụng công nghệ Bt việc phát triển trồng CNSH mang gene kháng tiếp cận theo nhiều hướng khác hướng sử dụng gene biểu độc tố từ vi khuẩn Bt hướng quan tâm Nhưng vấn đề đặt sử dụng trồng Bt trùng khơng phải mục tiêu có chịu ảnh hưởng hay khơng?và việc sử dụng Bt có an tồn hay khơng? Để trả lời cho câu hỏi này, nhóm chúng em vào tìm hiểu chun đề “Phân tích tác động Bt protein đến sinh vật mục tiêu (côn trùng, động vật,vi sinh vật đất) Hãy đưa chứng để thuyết phục tính an toàn việc sử dụng Bt” B I Nội dung Giới thiệu công nghệ Bt Vi khuẩn Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis (viết tắt: Bt) vi khuẩn Gram dương, lồi vi khuẩn đất điển hình phân lập vùng Thuringia, Đức Bt có khả tổng hợp protein gây tệ liệt ấu trùng số lồi trùng gây hại, có sâu đục bơng, lồi sâu đục thân ngơ Châu Á Châu Âu Chúng sâu hại thực vật phổ biến, có khả gây tàn phá nghiêm trọng Bacillus thuringiensis Giới (re Eubacte gnum): ria Ngành (phylum): Lớp (class): Bộ (ordo): Họ (familia): Chi (genus): Loài (species): Phân loại khoa học Một số đặc điểm vi khuẩn Bt: Trực khuẩn, kích thước 1-1,2 x 3-5 àm ã Ph tiờm mao, di chuyn c • Gram dương • Sinh bào tử, kích thước 1,6 – µm Hiếu khí hiếu khí khơng bắt buộc • Tế bào đứng riêng xếp chuỗi Nhiệt độ sinh trưởng 15º-45ºC (thích hợp 29-300C) Phổ biến tự nhiên, cư trú đất, bề mặt xác sâu Tạo tinh thể protein giai đoạn tạo bào tử, kích thước 0,6 – µm Bacillus thurigiensis có khả sản sinh loại phân tử protein có tính độc, gây độc cho nhiều lồi thuộc lớp trùng nói chung Protein gây độc với côn trùng mà Bacillus thurigiensis sản sinh có tính đặc hiệu định lồi khác nhau, Bt trở thành loại thuốc trừ sâu bệnh hại thân thiện với môi trường Và tiền đề cho việc phát triển trồng chuyển gene có sử dụng gene có nguồn gốc từ vi khuẩn Bt.Bt lần phát vào năm 1901 Nhật Bản nhà sinh vật học Shigente Ishiwarti Năm 1911, Bernard - người Đức, tìm thấy khuẩn Thuring Năm 1915, Ernst Berliner phát protein Bt Năm 1920, Bt sử dụng thuốc trừ sâu sinh học Năm 1985, gen Cry Bt chuyển vào trồng để diệt sâu hại Sau xâm nhập vào ấu trùng trùng đích qua đường tiêu hóa, protein Bt hoạt hóa tác động môi trường kiềm ruột côn trùng, chọc thủng ruột gây nên tổn thương làm chúng ngừng ăn Kết côn trùng chết sau vài ngày Với khả sản sinh protein độc tố có khả diệt côn trùng, Bt nhiều nhà khoa học nghiên cứu khám phá giá trị nông học chúng Đến nay, 200 loại protein Bt phát với nồng độ độc tố diệt số lồi trùng khác Dưới lồi Bt phát sử dụng rộng rãi sản xuất chế phẩm phòng trừ sâu bệnh cho trồng : • Bảng : Một số lồi Bt ứng dụng sản xuất chế phẩm STT Tên gọi Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis subspecies aizawai Bacillus thuringiensis subspecies darmstadiensis Bacillus thuringiensis subspecies entomocidus Bacillus thuringiensis subspecies israelensis Bacillus thuringiensis subspecies kurstaki Bacillus thuringiensis subspecies konkukian Bacillus thuringiensis subspecies tenebrioonis Bacillus thuringiensis subspecies galleriae Ký hiệu Bt Bta Btd Bte Btk Btko Btt Btte Btg Lịch sử phát sử dụng Bt Công nghệ Bt phát triển mạnh đặc biệt khoảng vài thập niên trở lại đây, nhiên có lịch sử trăm năm, đời phát triển theo với phát triển khoa học kỹ thuật nhân loại Vào năm 1901, nhà sinh vật học người Nhật, Ishiwatari Shigetane thực điều tra nghiên cứu nguyên nhân gây bệnh Sotto gây chết đột ngột, giết chết nhiều quần thể tằm, phân lập vi khuẩn, Bt ngày ơng coi nguyên nhân bệnh Đây lần người phát Bt, Ishiwatari Shigetane đặt tên Bacillus sotto Đến năm 1911, Ernst Berliner - nhà sinh vật học người Đức, phân lập vi khuẩn giết hại loài mối Mediterranean flour phát lại lồi mà Ishiwatari Shigetane phát Ơng đặt tên lại cho loài vi khuẩn Bt (hay Bacillus thurigiensis) xuất phát từ địa danh Thurigia thị trấn nhỏ Đức, nơi phát Năm 1915, Ernst Berliner tiếp tục đưa báo cáo loại độc tố protein, thành phần Bt sản sinh thể ơng coi ngun nhân gây tác dụng giết hại loại mối lúc Tuy nhiên, tác dụng chế hoạt động loại protein sau khoa học phát triển khám phá chi tiết Năm 1920, người nông dân trang trại lớn nước phát triển bắt đầu sử dụng Bt loại thuốc phòng trừ sâu bệnh lúc Đặc biệt nước Pháp, sớm bắt đầu chế tạo loại thuốc từ bào tử xác Bt tạo thành thuốc gọi Sporine Vào năm 1938 trở đi, Bt dùng để giết mối mọt chính, Bt sản xuất nhiều sản phẩm hạn chế Hạn chế gây đặc tính dễ dàng bị rửa trơi nước mưa phun hay rắc, thêm vào loại thuốc giảm tác dụng nhanh ánh sáng mặt trời tia cực tím (UV ) đặc biệt loài sâu hại chịu tác dụng loại thuốc vào thời kỳ sâu non, ấu trùng, nhiều loài sâu hại lại ẩn kỹ lá, thân đất, mà việc canh thời gian phun, tìm địa điểm thích hợp trở nên vấn đề nan giải muốn đạt hiệu cao Chính thời điểm này, Bt không sử dụng cách rộng rãi giới Năm 1956, nghiên cứu Hannay, Fitz-James Angus tìm thấy tác nhân hoạt động chống lại mối sâu bọ phân tử protein sản sinh thể vi khuẩn Bt Từ mở hướng cho nghiên cứu tác nhân, chế tác động di truyền Năm 1958, chế phẩm thuốc trừ sâu sản xuất từ Bt bắt đầu sử dụng rộng rãi Mĩ, Anh, Đức… Và năm 1961, Bt trở thành thành phần thiếu loại thuốc trừ sâu thân thiện môi trường chiến lược phát triển nông nghiệp tổ chức bảo vệ môi trường EPA (Environmental Protection Agency) Mỹ Năm 1977, có 13 lồi vi khuẩn Bt tìm mơ tả, nghiên cứu khám phá Bt không gây độc với giai đoạn định ấu trùng cánh vảy, mà có lồi Bt gây độc với ấu trùng cánh cứng Đến năm 1983 nhà khoa học tìm lồi Bt độc lồi bọ cánh cứng Và từ năm 1980 trở đi, mà ý thức người với vấn đề môi trường sống tăng cao, khả kháng độc sâu bệnh với loại thuốc hoá học kể loại cực độc DDT 666… gia tăng, người phát lượng tồn dư hố chất phịng trừ sâu hại môi trường ngày tăng lên ảnh hưởng tới hệ sinh thái người Xuất phát từ đó, chế phẩm sản xuất từ Bt ngày sử dụng cách rộng rãi Vào thời điểm này, Bt loại hợp chất hữu không ảnh hưởng đến loại sâu bọ có ích, dễ dàng bị phân huỷ nhanh chóng mơi trường giới quốc gia bắt đầu đầu tư mạnh cho nghiên cứu Bt Ngày khoa học phát triển, phát 1000 biến dạng độc tố thể Bt, với phát triển sinh học phân tử nhanh chóng ứng dụng vào trở thành công nghệ GMO (Genetically Mođifie Organisms ) chuyển gen điều khiển sản sinh độc tố vào thể trồng Ngô giống trồng chuyển gen Bt tổ chức EPA Mĩ sản xuất 1995 Và cơng nghệ GMO ứng dụng nhiều loại trồng trồng nhiều nơi giới như: khoai tây, bông, lúa, ngô,… Các loại gen độc tố Bt Hầu hết chủng Bt có nhiều gen tiền độc tố Cơ sở gây bệnh cho trùng gen Cry khác nhau, gen Cry chia làm nhóm chính: • Gen Cry I: thường tổng hợp protein gây bệnh cho côn trùng cánh vảy • Gen Cry II: gây bệnh cho trùng cánh vảy cánh • Gen cry III: gây bệnh cho côn trùng cánh cứng (coleoptera) • Gen IV: gây bệnh cho trùng cánh diptera Các protein Cry tương tác với nhau, ảnh hưởng đến độc tính tính đặc hiệu loại côn trùng khác Các nghiên cứu cho thấy cấu trúc protein Cry khơng tương đồng với chất gây dị ứng chất gây độc biết Hơn protein Cry khẳng định không gây độc cấp tính sử dụng làm thực phẩm thức ăn chăn nuôi kể thử nghiệm liều lượng cao Các nghiên cứu cung cấp thơng tin khoa học chứng minh chế tác động protein Cry phức tạp đặc hiệu cao Các protein Cry gắn vào trình tự đặc hiệu có mặt ruột động vật khơng xương sống kích hoạt để protein Cry biến đổi thành dạng có hoạt tính diệt trùng Phân tích miễn dịch tế bào Cry 1A cho thấy khơng có trình tự gắn đặc hiệu cho protein tìm thấy tế bào động vật có vú loại trùng khơng chủ đích Bảng Các gene sử dụng tạo chuyển gene Bt ngô, đậu tương cấp phép trồng trọt ngồi mơi trường (http://cera-gmc.org/index.php?action=gm_crop_database) Gene Cây Đặc điểm Côn trùng mục tiêu sử dụng trồng áp dụng Cry1Ab Ngơ - Mã hóa plasmid; sinh Cơn trùng cánh vật chủ Bacillus thuringiensis vảy VD như: subsp Kurstaki Ostrinia nubilalis - Vùng độc protein nằm đầu N - Protein hình thành trình hình thành bào tử, có độ dài 1155 a.a Cry1Ac Ngơ, Bơng - Mã hóa plasmid 75kb, sinh vật chủ Bacillus thuringiensis subsp Kurstaki - Vùng độc protein hình thành tương tự trên, protein có độ dài 1178 a.a Côn trùng cánh vảy VD như: Heliothis virescents; Pectinophora gossypiella; Helicoverpa zaea; Spodoptera exigua; Pseudoplusia includes; Ostrinia nubilalis Cry1F Bơng - Sinh vật chủ lồi Bacillus thuringiensis - Protein hình thành trình tạo bào tử, có độ dài 1168 a.a Cơn trùng cánh vảy VD như: Ostrinia nubilalis; Sesamia spp.; Spodoptera frugiperda; Agrotis ipsilon; Diatraea grandiosella Cry2Ab Bông - Sinh vật chủ Bacillus thuringiensis subsp Kurstaki - Vùng độc protein hình thành cry1Ab, protein có độ dài 633 a.a Côn trùng cánh vảy VD như: Heliothis virescent; Pectinophora gossypiella; Helicoverpa zaea; Trichoplusia ni; Estigmene acrea; Bucculatrix thurbeiella; Spodoptera exigua; Spodoptera frugiperda (S ornithogoll), Ostrinia nubilalis Cry2Ab2, Cry1Ac Ngô - Sinh vật chủ Bacillus thuringiensis subsp Kurstaki; mã hóa plasmid 75Kb - Vùng độc protein hình thành trên, protein có độ dài 1178 a.a Côn trùng cánh vảy VD như: Spodoptera sp., Agrotis ipsilon, Ostrinia nubilalis; Helicoverpa zea Cry1A.105 Ngô Cry2Ab2 Ngô - Trình tự amino acid Cơn trùng thuộc họ domain I II giống Lepidoptera tương ứng với protein Cry1Ab Cry1Ac; domain III gần giống với protein Cry1F đầu C domain giống với protein Cry1Ac - Một phần vector (dùng cho cloning biến nạp) dùng cho mã hóa protein Cry1A.105 bao gồm promoter(P-e35S) phần đầu CaMV 35S RNA với vùng enhancer Gen sửa đổi Cry2Ab2, Côn trùng thuộc họ biến thể protein Cry2Ab2 Lepidoptera Bacillus thuringiensis subsp Kurstaki , gen mã hóa cho protein Cry2Ab2 khác với loại hoang dại Cry2Ab2 Bt mã hóa amino acid Các loại độc tố Bt Các tinh thể độc Bt có dạng hình thoi, hình trám, hình tháp mang chất protein, có độc tính cao với nhều loại côn trùng, chiếm 30% trọng lượng khô tế bào Có loại tinh thể chính: - Ngoại độc tố: β - exotoxin hay ngoại độc tố bền nhiệt - Ngoại độc tố: γ - exotoxin độc tố tan nước - Nội Ngoại độc tố: α - exotoxin hay phospholipase - Độc tố: δ - endotoxin (đây tinh thể độc), chiếm chủ yếu loại độc tố 90% có khả diệt sâu cao Tính độc: gây độc nồng độ picomol (10-12 M) α-exotoxin Năm 1953, lần Toumanoff phát thấy Bt vả.elesti sản sinh enzym lethinase Ngoại độc tố α-exotoxin phospholypase C, loại độc tố có số chủng Enzym liên quan tới phân hủy mang tính cảm ứng photpholipit mô côn trùng Đầu tiên enzym liên kết với tế bào ruột côn trùng, sau tách hoạt hóa số chất khơng bền nhiệt Enzym có liên quan đến hoạt tính trừ sâu tạo điều kiện cho vi khuaanrxaam nhập vào thể côn trùng β-exotoxin Được tìm vào năm 1959 Halt Arkawwa nuôi cấy ấu trùng ruồi nhà thức ăn có chứa Bt Ngoại độc tố β-exotoxin tạo thành giai đoạn phát triển sinh trưởng trước hình thành bào tử Enzym có khối lượng phân tử thấp, hòa tan nước, bền vững nhiệt độ cao, chịu nhiệt độ 120-121 độ C 10-15 phút nên gọi ngoại độc tố chịu nhiệt Có tác dụng ức chế tổng hợp RNA, βexotoxin tác dụng cộng hưởng với δ-endotoxin: δ-endotoxin làm dập vỡ, phá hủy vùng biểu mô ruột côn trùng β-exotoxin độc với thể sống kể người nên cần loại bỏ chủng độc tố δ-endotoxin δ-endotoxin (tinh thể độc) gọi Protein Cry, tồn dạng tiền độc tố, cần hoạt hóa để có tác dụng Tác dụng độc đặc hiệu với lồi trùng Sau thành tế bào vi khuẩn tiêu hủy tinh thể độc tố bào tử tự môi trường lắng đọng Enzym có tác dụng gây giập vỡ, phá hủy hồn tồn biểu mơ ruột trùng mẫn cảm gây chết II Các phương pháp sử dụng vi khuẩn Bt 1) Phương pháp truyền thống Phương pháp sử dụng chế phẩm sinh học Bt dạng phun hay rắc Ưu điểm: - Bt ni cấy chiết xuất dễ dàng nhờ q trình lên men Vì vậy, Bt sử dụng rộng rãi làm thuốc diệt côn trùng từ 40 năm nhiều nơi giới - Đặc biệt Bt đem lại lợi ích to lớn cho nơng trại hữu chúng coi số thuốc trừ sâu đạt tiêu chuẩn hữu (thân thiện với môi trường sức khỏe người) Tùy thuộc vào cấu trúc (dạng hạt hay dạng dịch) mà thuốc diệt côn trùng phun hay rắc Nhược điểm: 10 - Vẫn tồn số hạn chế định hai trường hợp ứng dụng thuốc diệt côn trùng Bt khó tiếp xúc với trùng đích ẩn sâu lá, thân cây, đất côn trùng giai đoạn khác nhau: nhộng, bướm… - Dễ bị ảnh hưởng yếu tố môi trường, thời tiết nước mưa rửa trôi, ánh sáng mặt trời, tia UV… - Những bất lợi loại trừ nhờ công nghệ sinh học đại Một số ví dụ thuốc Bt có thị trường: +Bacilus thuringiensis var aizawai kiểu serotype, hoạt chất dạng bào tử tinh thể, chế biến thành dung dịch đặc, dùng trừ ấu trùng mọt hại kho tàng +Bacillus thuringiensis var israelensis (tên khác: Teknar) hoạt chất dạng tinh thể δ - endotoxin tạo thành qua lên men Bacillus thuringiensis Berliner var israelensis, Serotype (H-14) Thuốc gia công nhiều dạng dung dịch, bột thấm nước dùng trừ muỗi, ấu trùng ruồi +Bacillus thuringiensis var kurstaki (tên khác Bakthane, Agritol, Bactospeine plus, Biotrol ), hoạt chất dạng bào tử tinh thể δ -endotoxin tạo thành qua lên men Bacillus thuringiensis Berliner, var kurstaki, Serotype H-3a 3b Thuốc gia công thành nhiều dạng bột thấm nước, sữa huyền phù, dung dịch đặc dùng trừ ấu trùng Lepidoptera sâu khoang, sâu tơ, sâu xanh nhiều loại sâu khác hại rau, màu ăn trái +Bacillus thuringiensis var morrisoni, hoạt chất dạng bào tử tinh thể δ - endotoxin tạo thành qua lên men Bacillus thuringiensis Berliner var morrisoni, serotype 8a 8b Thuốc gia công thành dạng bột khô tan nước bột thấm nước, dùng trừ ấu trùng Lepidoptera hại rau, màu, ăn trái, cảnh, công nghiệp +Bacillus thuringiensis var San Diego (tên khác: Myx 1850), dùng để trừ bọ cánh cứng cho khoai tây, cà chua, xanh 2) Phương pháp đại Các nhà khoa học tiến hành chuyển gen Bt mã hóa cho protein tinh thể độc tố từ vi khuẩn Bt vào thực vật Cây trồng chuyển gen BT có khả tự kháng lại sâu hại đích Các protein sản sinh thực vật không bị rửa trôi hay bị phân huy ánh nắng mặt trời.vì vậy, điều kiện sinh thái, khí hậu trồng bảo vệ khỏi công sâu đục thân, hay đục Ưu điểm: 11 - Làm giảm lượng thuốc trừ sâu dùng, không gây ô nhiễm môi trường, cải thiện đáng kể chất lượng nước vùng sử dụng thuốc Nhược điểm: Cây trồng chuyển gen Bt mang lại vô nhiều lợi ích Tuy nhiên, có tác động không mong muốn tới hoạt động sản xuất nông nghiệp: - Khi nhiều chuyển gen chứa độc tố diệt sâu Bt làm xuất nhiều cá thể kháng quần thể sâu đích , tạo quần thể mới, lồi kháng lại chuyển gen kháng sâu, phá hoại mùa màng Gây hại cho số loại côn trùng khơng chủ đích, có lợi Biện pháp khắc phục: Quản lý chặt chẽ trồng biến đổi gene đồng ruộng,cần phải có nhiều nghiên cứu chứng minh tính an tồn trồng biến đổi gen sinh vật khơng chủ đích trước đưa vào sản xuất Sau 15 năm phát triển, có nhiều giống trồng CNSH thương mại hóa sử dụng làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi trồng trọt nhiều quốc gia giới Thành công đặc biệt phải kể đến đối tượng ngô (Zea mays L.), đậu tương (Glycine max L.) (Gossypium hirsutum L.) với hai tính trạng cải biến chống chịu thuốc trừ cỏ kháng sâu Đây trồng mà Việt Nam phép để khảo nghiệm đồng ruộng Các mở rộng phát triển nhiều quốc gia, cụ thể: Cây ngô: Theo CERA, tính đến năm 2010 có 53 kiện chuyển gene ngơ, 47 kiện cấp phép trồng trọt Các đặc tính chủ yếu ngơ CNSH kháng sâu, chống chịu thuốc trừ cỏ, nâng cao hàm lượng dinh dưỡng tính bất dục đực Cây đậu tương: Theo CERA, tính đến năn 2010 có 11 kiện đậu tương chuyển gene, 10 kiện cấp phép trồng trọt Hai đặc tính chủ yếu đậu tương CNSH kháng sâu kháng thuốc trừ cỏ Ngồi ra, đặc tính cải thiện chất lượng dinh dưỡng đặc tính quan tâm Cây bơng: Theo CERA, tính đến năm 2010 có 21 kiện chuyển gene bơng, 17 kiện cấp phép trồng trọt Hai đặc tính chủ yếu bơng CNSH kháng sâu kháng thuốc trừ cỏ III Tác động Bt protein đến sinh vật mục tiêu Mối quan tâm đặc biệt trồng chuyển gen Bt chúng ảnh hưởng đến sinh vật khơng chủ đích hay khơng Các sinh vật khơng chủ đích bao gồm lồi trùng có ích sinh vật đất, sâu hại khơng chủ đích lồi coi quan trọng cho việc trì đa dạng sinh học Đối với Bt đánh giá phịng thí nghiệm, tác động bất lợi quan sát số lồi mà có mối qua hệ di truyền gần với lồi 12 chủ đích cần tiêu diệt Tuy nhiên quy mô nghiên cứu đồng ruộng thực cộng đồng khoa học cơng ty tạo giống trồng kháng trùng có biểu hàng loạt protein khác chứng minh trồng khơng có ảnh hưởng bất lợi đến đa dạng sinh học, quần thể loài thiên địch lồi trùng chân khớp có ý nghĩa quan trọng mặt sinh thái Khi biểu trồng Bt, chí số lồi nhạy cảm thuộc cánh vảy cánh cứng chứng minh phơi nhiễm với mức độ biểu thấp protein Cry Cr 3, có nghĩa khơng tạo rủi ro có ý nghĩa khơng tạo rủi ro có ý nghĩa quần thể laoif khơng phải chủ đích Việc đánh giá khả gây tác động bất lợi dự vào thông số sau: Ngưỡng phơi nhiễm(MOEs) với sinh vật cụ thể Nồng độ khơng gây ảnh hưởng quan sát được(NOEL) Hàm lượng protein trồng tạo Những tranh luận trồng Bt tác động đến sinh vật khơng phải mục tiêu 1) Tranh luận ngô Bt tác động đến bướm Monarch Năm 1999, Losey cộng cơng bốtrên tạp chí Nature (Thiên nhiên) chứng minh phấn hoa từ ngô biến đổi gen (ngô Bt – ngô ghép gen vi khẩn Bacilus thuringensis) gây chết lồi bướm vua Bướm vua ăn mật hoa tai không ăn mật hoa ngô, phấn hoa ngô Bt bị gió sang bơng tai mọc cánh đồng gần đó, nên bướm vua ăn phải bị tận diệt Các chất độc ngô Bt cịn có khả tiêu diệt nhiều ấu trùng lồi trùng khác khơng dự định ban đầu diệt sâu đục thân ngô Điều làm giảm lượng trùng thụ phấn cho loài thực vật khác mọc gần khu vực trồng ngô Bt Nghiên cứu sau xác nhận nghiên cứu kiểm tra Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) số tổ chức khoa học phi phủ tiến hành Nhiều tranh luận xảy hai nhóm thừa nhận phản đối kết kiểm tra Tuy nhiên nghiên cứu Losey cộng sau số hạn chế mặt phương pháp Sau có nhiều nghiên cứu tiến hành đánh giá loại protein Cry Những nghiên cứu gần cho thấy ngô Bt gây ảnh hưởng không kể quần thể bướm Monarch cánh đồng Nỗ lực nghiên cứu hợp tác nhà khoa học Hoa Kỳ va Canada cung cấp 13 thông tin để xây dựng trình đánh giá rủi ro tiêu chuẩn ảnh hưởng ngô Bt quần thể bướm Monarch Họ đến kết luận rằng, hầu hết giống lai thương mại, protein bt biểu với nồng độ thấp hạt phấn nghiên cứu phịng thí nghiệm cánh đồng cho thấy mật độ hạt phấn không gây ảnh hưởng có hại đồng ruộng 2) Ảnh hưởng Cry1F thiên địch sâu xanh (Army Worm) Sâu xanh ăn tạp (Spodoptera armigera) sinh vật biểu tiến hóa tính kháng với giống bắp chuyển gen Cry1F (Cry1Fexpressing maize) (Mycogen 2A517) Mặt khác, bọ rùa (ladybird beetle: tên khoa học Coleomegilla maculata) ức chế quần thể sâu hại bắp thông qua tượng ăn rầy mềm, bọ trĩ, trứng sâu non thuộc Cánh Vảy Nhà khoa học Anthony Shelton ctv thuộc Đại Học Cornell đánh giá tác động giống bắp chuyển gen Cry1F vài thơng số biểu thích nghi bọ rùa (con ăn mồi) hai hệ ăn sâu xanh (army worm) nguồn dinh dưỡng Kết cho thấy độ dài thời kỳ nhộng sâu non, khối lượng thể thành trùng, khả sinh sản bọ rùakhông khác biệt ý nghĩa nều cho chúng ăn sâu bắp chuyển gen bắp không chuyển gen Các xét nghiệm sinh học cịn khẳng định bọ rùa khơng bị ảnh hưởng Bt protein Trên sở phát đó, Bt protein khơng ảnh hưởng đến thơng số quan trọng thích nghi ăn mồi sâu xanh, protein bị phân hủy sau sau chuyển qua mức độ dị dưỡng khác (trophic levels) 3) Ảnh hưởng lâu dài vải BT rầy mềm (aphids) Ju-Hong Zhang ctv thuộc Đại Học Jilin, Trung Quốc, thực nghiên cứu liệu giống bơng vải chuyển gen Bt có ảnh hưởng đến rầy mềm (aphids: Aphis gossypii), lồi sinh vật khơng chủ đích Họ so sánh thơng số sinh học (life-table parameters) aphids từ hệ thứ đến hệ thứ 37 cho ăn giống vải Bt giống bơng vải khơng có Bt Người ta cần phải tìm thấy có chuyển Bt protein từ giống Bt honeydew (dịch tiết từ thể) aphids hay không? Họ sử dụng phương pháp xét nghiệm ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) Kết cho thấy thông số aphids sống vải Bt khơng khác biệt có ý nghĩa cho chúng vải không Bt từ hệ thứ đến thứ 37 Theo xét nghiệm này, Bt protein diện vải Bt hàm lượng thay đổi theo giai đoạn tăng trưởng khác Theo dấu vết Bt protein, người ta thấy aphids ăn Bt cho kết honeydew chúng Họ kết luận rằng: Bt thể dạng vệt thân aphids protein khơng có ảnh hưởng cho aphids dài hạn lẫn ngắn hạn 14 4) Protein Bt Vip3A không ảnh hưởng đến mục tiêu phi vật thể Cây GM có chứa protein từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) cung cấp lợi ích kinh tế, mơi trường sức khỏe cách trì cải thiện sản xuất có sử dụng thuốc trừ sâu Để trì lợi này, loài gây hại phải ngăn chặn từ phát triển đề kháng với protein Bt, sinh vật mục tiêu không bị ảnh hưởng protein Bt Vip3A, côn trùng thực vật Bt protein mà cơng trình chống sâu bệnh sâu bướm lepidopterous bướm, có chế độ khác hành động từ protein khác kết hợp với protein khác giúp trì hỗn tiến hóa kháng sâu bệnh cho trồng Bt Các nhà khoa học Alam Raybould Demetra Vlachos Syngenta nghiên cứu tác động Vip3A sinh vật mục tiêu Họ tiến hành đánh giá rủi ro sinh thái ngơ MIR162, dịng thể Vip3A Kết cho thấy 11 số 12 lồi khơng phải mục tiêu khơng bị ảnh hưởng tiếp xúc với nồng độ cao Vip3A Các waterflea, sinh vật mục tiêu, cho thấy khơng có ảnh hưởng tồn hay khả sinh sản thể thay đổi nhỏ tỷ lệ tăng trưởng Do đó, trồng MIR162 đặt rủi ro không đáng kể đến sinh vật mục tiêu 5) Tích tụ Bt protein nhện mồi Nhà khoa học Michael Meissle Jorg Romeis thuộc Agroscope, Thụy Sĩ thực nghiên cứu nhằm xác định hấp thu số phận Bt protein Phylloneta impressa, thiên địch thuộc chân khớp (arthropod predator) Những thiên địch P impressa bị bội nhiễm với Bt protein ăn mồi mà mồi ăn trồng chuyển gen Bt (Bt crops) 15 Nhện P impressađược nuôi bọ cánh cứng đục rễ bắp (western corn rootworm beetle) lacewigs, chúng nuôi bắp chuyển gen Bt Họ đo hàm lượng Bt protein (Cry3Bb-1) nhện ngày sau cho ăn ghi nhận nồng độ 55% bọ cánh cứng 37% lacewigs Sau ngày, họ thấy hàm lượng Bt protein giảm nhanh có ý nghĩa (90%), cho thấy có tiết nhanh, tiêu hóa, hai kiện Họ so sánh hàm lượng sau ngày cho ăn in liệu với cách thức cho ăn dài ngày (28-64 ngày) Hàm lượng tích tụ theo nghiệm thức cho ăn dài ngày giống thấp nghiệm thức cho ăn ngắn ngày, khẳng định Bt protein khơng tích tụ chân đốt thí nghiệm 6) ảnh hưởng bơng vải Bt quần thể sinh vật Ảnh hưởng trồng biến đổi gen GM an toàn sinh học thực phẩm sinh môi quan tâm chủ yếu thương mại hóa giống trồng biotech Jiangang Pan ctv thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học Trung Quốc xem xét thay đổi thành phần quần thể vi nấm vi khuẩn sống mặt đất ruộng trồng vải Bt (Bt cotton SGK321) phương pháp phân tích đánh dấu vân tay DNA (molecular fingerprinting) Họ sưu tập liệu bốn giai đoạn tăng trưởng bơng: gieo hạt, đâm nụ, trổ bông, khai Kết cho thấy đa dạng vi khuẩn bị giảm giai đoạn đâm nụ (budding), sở liệu tính tốn theo Shannon index Có tăng nhỏ đa dạng vi nấm phong phú chúng tất giai đoạn trừ giai đoạn gieo hạt Họ cịn tìm thấy có phối hợp quần thể vi nấm thể Bt protein (Cry1Ac) theo phân tích ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) giai đoạn gieo hạt (seeding) đâm nụ Tuy nhiên, thể Cry1Ac yếu tố gây ảnh hưởng nhiều 16 thay đổi quần thể vi sinh vật mặt đất nơi trồng BT Các yếu tố quan trọng thay đổi khí hậu diễn biến thời tiết năm quần thể vi sinh vật 7) ảnh hưởng giống ngô Bt sinh trưởng phát triển sinh vật ăn thịt (thiên địch) Belen Lumbierresvà ctv thuộc Universitat de Lleida xét nghiệm ảnh hưởng sinh trưởng phát triển ấu trùng ăn mồi có tên gọi thơng dụng pirate bug tên khoa học làOrius majusculus nuôi chúng ăn mồi biến đổi gen Bt khơng phải Bt Trong thí nghiệm đầu tiên, họ phân tích ảnh hưởng giống bắp Bt thụ tinh đẻ trứng cho chúng ăn thực phẩm có chứa hạt phấn Bt “non-Bt” với mồi (prey) Trong thí nghiệm thứ hai, họ đo đếm ảnh hưởng hạt phấn Bt “non-Bt” khơng có mồi sở phát triển ấu trùng, sống sót, tỷ lệ giao phối kích thước khối lượng thể thành trùng Trong thí nghiệm sau cùng, họ phân lập ảnh hưởng mơi trường có mồi chứa Bt protein thời gian phát triển ấu trùng,sự sống sót, tỷ lệ giao phối, khối lượng thân thành trùng cách sử dụng nhện đỏ ăn Bt không Bt Kết cho thấy nuôi pirate bug côn trùng ăn Bt protein thông qua mẫu lá, hạt phấn, nhện đỏ, khơng có ảnh hưởng cho trùng ăn mồi mức độ sống sót, phát triển, khả sinh sản, thụ tinh Trái lại, ảnh hưởng dương tính ghi nhận thụ tinh thời gian phát triển ăn mồi Khả sinh sản cải tiến cho chúng ăn mồi sử dụng Bt, phát triển ấu trùng giảm ấu trùng nuôi với vật liệu Bt nhện đỏ ăn Bt 8) Ảnh hưởng tồn dư lúa Bt Arthropods sau thu hoạch 17 Hầu hết nghiên cứu đánh giá rủi ro trồng chuyển gen Bt (Bt crops) sinh vật mục tiêu, thường tập trung vào giai đoạn canh tác quan tâm đến giai đoạn sau thu hoạch Yo-Tu Bai cộng thuộc Đại Học Southwest, Trung Quốc tiến hành đánh giá đồng ruộng quần thể sinh vật thuộc arthropod (động vật chân đốt) sinh vật mục tiêu giống lúa chuyển gen Bt, vật chất dư thừa rơm rạ sau thu hoạch Họ thực hai khảo nghiệm đồng ruộng, bẩy bắt mẫu dựng nên để nghiên cứu động vật chân đốt đồng ruộng trồng lúa Bt ruộng lúa bình thường Trên hai khảo nghiệm, có nhiều mẫu sinh vật chân đốt thu thập, chủng loại arthopods biến thiên Có tổng cộng 52.386 cá thể côn trùng nhện thuộc 93 họ khác thu thập hai khảo nghiệm Hầu hết mẫu thuộc nhóm ăn mảnh vụn [detritus feeders] chiếm 91,9%, loài ăn mồi [predators] chiếm 4,2%, loài ăn thực vật [herbivores] chiếm 3,2%, loài ký sinh [parasitoids] chiếm 0,7% Họ khơng tìm thấy khác biệt tính chất quần thể sinh vật chân đốt ruộng lúa Bt ruộng lúa bình thường 9) Ảnh hưởng bội nhiễm protein Bt ấu trùng ong mật Ong mật sinh vật quan trọng mục tiêu sản phẩm biến đổi gen, người ta sử dụng đế đánh giá mức độ rủi ro trồng biến đổi gen (GM crops) Harmer Hendriksma đồng nghiệp Thuộc ĐH Würzburg, Đức phân tích phản ứng ấu trùng ong mật tượng bội nhiễm ba protein có thuật ngữ chun mơn insecticidal Bacillus thuringiensis (Bt) proteins CP4-protein liên quan đến tính kháng thuốc diệt cỏ (herbicide resistance) kết hợp giống bắp chuyển gen Họ trắc nghiệm an toàn sinh học GNA lectin hoa tuyết (Galanthus nivalis agglutinin), protein ứng cử viên kiểm sốt trùng chích hút Ấu trùng ong mật khống chế lồng nuôi in vitro Kết cho thấy kết hợp protein khơng có ảnh hưởng đến ấu trùng ong mật Trái lại, GNA lectin tìm thấy có độc tính với ầu trùng mức độ thay đổi khối lượng nhộng trước sau bội nhiễm (exposure) Họ kết luận protein Bt khơng có kết hợp gây ảnh hưởng độc hại cho ấu trùng ong mật 10) Protein Bt Vip3A không ảnh hưởng đến mục tiêu phi vật thể 18 Cây GM có chứa protein từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) cung cấp lợi ích kinh tế, mơi trường sức khỏe cách trì cải thiện sản xuất có sử dụng thuốc trừ sâu Để trì lợi này, loài gây hại phải ngăn chặn từ phát triển đề kháng với protein Bt, sinh vật mục tiêu không bị ảnh hưởng protein Bt Vip3A, côn trùng thực vật Bt protein mà cơng trình chống sâu bệnh sâu bướm lepidopterous bướm, có chế độ khác hành động từ protein khác kết hợp với protein khác giúp trì hỗn tiến hóa kháng sâu bệnh cho trồng Bt Các nhà khoa học Alam Raybould Demetra Vlachos Syngenta nghiên cứu tác động Vip3A sinh vật mục tiêu Họ tiến hành đánh giá rủi ro sinh thái ngơ MIR162, dịng thể Vip3A Kết cho thấy 11 số 12 lồi khơng phải mục tiêu không bị ảnh hưởng tiếp xúc với nồng độ cao Vip3A Các waterflea, sinh vật mục tiêu, cho thấy khơng có ảnh hưởng tồn hay khả sinh sản thể thay đổi nhỏ tỷ lệ tăng trưởng Do đó, trồng MIR162 đặt rủi ro khơng đáng kể đến sinh vật mục tiêu 11)Ảnh hưởng Bt Proteins từ thân ngơ đến hoạt tính enzyme sâu đỏ Bt proteins sản sinh từ bắp ngơ chuyển gen Bt thấm sâu xuống đất thân rạ bắp bị vùi chôn ruộng Rễ bắp phóng thích chất vào đất Phấn hoa bắp rơi xuống đất tác nhân để protein vào đất Shu Ying-hua cộng tác viên thuộc ĐH Nông Nghiệp Nam Trung Quốc thực nghiên cứu ảnh hưởng Bt proteins bắp Bt vào hệ sinh thái đất, đặc biệt hoạt tính enzyme sâu đỏ Eisenia fetida Các nhà nghiên cứu vùi đất thân rạ bắp Bt bắp chuyển gen Bt với mức độ 5% 7.5% cho phép lai xảy loài sâu đỏ đất Hàm lượng tổng số củal Bt protein hoạt tính enzymes acetylcholine esterase (AchE), glutathione peroxidase (GSH-PX), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) sâu đỏ ghi nhận ngày thứ thứ 14 sau vùi than rạ Kết cho thấy hàm lượng protein tổng số hoạt tính GSH-PX giảm hoạt tính AchE, CAT, SOD tăng ngày thứ 14, so với nghiệm thức ngày thứ Trong đất có thân rạ bắp Bt, hoạt tính SOD tăng hoạt tính AchE GSH-PX giả, ảnh hưởng đến protein tổng số hoạt tính CAT, so với than rạ bắp Bt 12) Ảnh hưởng giống ngô Bt đến quần thể sinh vật phân giải hữu đất 19 Các nhà khoa học thuộc ĐH Cornell ĐH Nebraska so sánh mức độ phân giải chất hữu tính chất đa dạng sinh vật phân giải (decomposers) sinh sống với chất thải giống ngô Bt (Bt corn) so sánh đối chứng với giống ngơ bình thường Nghiên cứu thực túi rác đặt ruộng vùng Nebraska tháng Kết nghiên cứu cho thấy khơng khác biệt có ý nghĩa mật độ phân hủy hữu ruộng trồng ngơ Bt ngơ bình thường Mức độ phẩn giải hữu tính đa dạng cộng đồng decomposers thay đổi cách đáng kể phận vị trí xếp đặt ngơ, khơng phải giống ngơ Theo đó, nhà nghiên cứu kết luận giống ngô Bt không biểu đe dọa đến sinh môi cộng đồng sinh vật phân giải chất hữu đất 13) Đông vật côn trùng Các thử nghiệm tiến hành chó, chuột, chuột lang, thỏ, cá, ếch, kỳ giông chim cho thấy protein Bt không gây nhũng anh hưởng có hại Cũng cần nhấn mạnh rằng, độc tố hoan tồn khơng gây ảnh hưởng đến loai trùng có ích động vật ăn thịt ong mật bọ cánh cứng (Extoxnet, 1996) IV An tồn lợi ích cơng nghệ Bt a) An tồn cơng nghệ Bt Ảnh hưởng đến sức khỏe người Protein Bt có an tồn sinh vật khác hay khơng? Tính đặc hiệu độc tố Bt trùng đích tính trạng khiến Bt trở thành thuốc trừ sâu sinh học lý tưởng Trên thực tế, chủng Bt khác sản sinh protein độc số lồi trùng định Độc tố protein Bt tương tác trực tiếp với thụ thể Có nghĩa trùng bị ảnh hưởng protein Bt, ruột chúng phải có vị trí thụ thể đặc trưng để protein kết bám May mắn người đại đa số trùng có ích khơng có thụ thể Trước đưa thị trường, trồng Bt phải trải qua nhiều thử nghiệm quản lý nghiêm ngặt bao gồm nghiên cứu độc tính khả gây dị ứng Cục Bảo vệ Môi trường Hoa kỳ (US Environmental Prôtectin Agency USEPA) triển khai đánh giá độc tố chí protein Bt thử liều lượng cao Theo Extension Toxicology Network (Extoxnet), dự án thông tin thuốc trừ sâu số trường đại học Hoa kỳ cho thấy “Kết thử nghiệm 18 người ngày ăn gram Bt thương mại vòng ngày, ngày khác nhau… khơng gây chứng bệnh Những người ăn gram Bt/ngày ngày liên tục hn tồn khơng bị ngộ độc hay nhiễm bệnh” Hơn nữa, mức phân tử protein nhanh 20 chóng bị phân hủy dịch vị dày (trong điều kiện phịng thí nghiệm) (Extoxnet, 1996) Ảnh hưởng đến môi trường Nước ngầm hệ sinh thái đất Protein Bt tồn tương đối bền đất phân loại vào dạng bất động khơng có khả di chuyển thấm qua nước ngầm Protein không bền vững điều kiện đất axit, bị phân hủy nhanh chóng phơi ánh sáng mặt trời, tác động tia UV Các chuyên gia tiến hành nghiên cứu độc lập nhằm điều tra ảnh hưởng trồng Bt sinh vật đất lồi trùng khác xem có ích nơng nghiệp Kết cho thấy, chúng không gây ảnh hưởng bất lợi sinh vật đất khơng phải đích cơng chúng, chí cá sinh vật xử lý Bt với liều lượng cao nhiều so với thực tế xảy điều kiện trồng trọt tự cho thấy thay đổi quần thể vi sinh vật đất cánh đồng có nguyên liệu thực vật Bt cánh đồng có nguyên liệu thực vật truyền thống (Donegan cộng sự, 1995), không quan sát thấy khác biệt cánh đồng trồng Bt không chuyển gen Bt (Donegan cộng sự, 1996 ) b) lợi ích trồng Bt Tăng cường quản lý sâu bệnh Các trồng Bt kháng trùng giúp nơng dân bảo vệ trồng chống lại số loài trùng gây hại giảm thiểu hồn tồn không phun thuốc trừ sâu Sản lượng mùa màng tăng lên cho phép nơng dân có nhiều thời gian dành cho công việc quản lý nông trại Giảm sử dụng thuốc trừ sâu Nghiên cứu Bộ Nông nghiệp Hoa kỳ cho thấy năm 1998, nông dân trồng Bt giảm sử dụng 8,2 triệu pounds (tương đương 3,7 triệu kg) thuốc trừ sâu Trung Quốc Argentina quốc gia giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu Lượng thuốc trừ sâu giảm từ 60-70% nhờ trồng Bt Thu lợi nhuận nhiều So với trồng truyền thống, trồng Bt có chi phí đầu vào thấp nên thu lợi nhuận Ở Hòa kỳ, nông dân trồng Bt thu 99 triệu la tiền lãi nhờ giảm chi phí mua thuốc trừ sâu và/ tăng sản lượng Tương tự, nông dân trồng Bt Argentina thu lợi nhuận tăng 65,05 đôla/ha Cải thiện điều kiện cho sinh vật không cần diệt Khi thuốc trừ sâu truyền thống phổ rộng sử dụng hạn chế sinh sôi quần thể ăn thịt sinh vật ký sinh, kết gây tàn phá loài sâu hại thứ cấp 21 Đối với câu trồng Bt, nhờ khả tự kháng sâu bệnh nên lượng thuốc trừ sâu sử dụng giảm đáng kể nhờ tăng cường phát triển sinh vật có ích Các sinh vật giúp khống chế lồi sâu hại thứ cấp Ngơ chứa độc tố mycotoxin Ngồi khả diệt côn trùng hiệu quả, trồng bt cịn khó bị nhiễm mầm bệnh vi sinh vật nấm Fusarium Loài nấm sản sinh mycotoxin, độc tố gây chết gia súc gây ung thư cho người Quản lý tính kháng trùng (IRM) Vì trồng Bt có khả biểu protein Bt liên tục suốt mùa gieo trồng nên bước phòng ngừa triển khai nhằm tránh hình thành tính kháng trùng EPA ln ln u cầu có vùng đệm, khu vực trồng lồi không chuyển gen Bt, gần với vùng trồng Bt IRM cho chìa khóa đảm bảo sử dụng bền vững thuốc diệt côn trùng bao gồm trồng chuyển gen công thức phun vi sinh vật Bt C.Kết luận Như vậy, đời cơng nghệ Bt đóng vai trị vơ quan trọng phủ nhận nông nghiệp tồn cầu Nó làm tăng suất, chất lượng nơng sản, giảm chi phí sản xuất, tăng thu nhập góp phần cải thiện đời sống người nơng dân Đồng thời, cơng nghệ Bt đóng góp phần khơng nhỏ vào cơng xóa đói giảm nghèo nhân loại, đảm bảo an ninh lương thực giới Cây trồng Bt công cụ diệt sâu bệnh thực vật Vấn đề khai thác khả giảm thiệt hại mùa màng tăng sản lượng lương thực trở nên cấp bách dân số toàn cầu tăng lên nhanh chóng diện tích đất canh tác lại giảm đáng kể Cùng với kỹ thuật canh tác nông nghiệp thích hợp, cơng nghệ kháng trùng Bt đem lại nhiều lợi ích cho lồi người đồng thời không gây ảnh hưởng tới sinh vật mục tiêu TÀI LIỆU THAM KHẢO i ii iii Cây trồng công nghệ sinh học – Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Thị Thùy Linh-2011 An toàn sinh học – Nguyễn Văn Mùi http://www.springerlink.com/content/g9v7254n85u84341/ 22 iv http://www.academicjournals.org/ajb/PDF/pdf2012/22May/Zhang %20et%.20al.pdf xi http://www.plantcell.org/content/24/4/1465 http://phys.org/news/2012-05-israelis-cannabis-high.html http://www.efsa.europa.eu/en/press/news/120523a.htm http://www.springerlink.com/content/h76276g55705t602/fulltext.html http://www.ingentaconnect.com/content/esa/envent/2012/00000041/0 0000004/art00035 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1049964412001600 http://www.ncbi.nlm.nih.gov xii en.wikipedia.org/ v vi vii viii ix x 23 ... đề ? ?Phân tích tác động Bt protein đến sinh vật mục tiêu (côn trùng, động vật, vi sinh vật đất) Hãy đưa chứng để thuyết phục tính an tồn việc sử dụng Bt? ?? B I Nội dung Giới thiệu công nghệ Bt Vi... với sinh vật cụ thể Nồng độ khơng gây ảnh hưởng quan sát được(NOEL) Hàm lượng protein trồng tạo Những tranh luận trồng Bt tác động đến sinh vật mục tiêu 1) Tranh luận ngô Bt tác động đến. .. trọt Hai đặc tính chủ yếu bơng CNSH kháng sâu kháng thuốc trừ cỏ III Tác động Bt protein đến sinh vật mục tiêu Mối quan tâm đặc biệt trồng chuyển gen Bt chúng ảnh hưởng đến sinh vật khơng chủ