Thành tựu công nghệ gen đã góp phần phát triển ngành nông nghiệp như giúp cây trồng có sức đề kháng tốt, chống chọi sâu bệnh và giúp nâng cao năng suất
Công nghệ gen trong nông nghiệp được xem là một bước ngoặt lớn giúp nâng cao chất lượng và sản lượng cây trồng. Tuy nhiên, nói đến thành tựu công nghệ gen, đa số chúng ta còn khá mơ hồ. Trong bài viết ngày hôm nay chúng tôi sẽ chia sẻ đến bạn những điểm nổi bật của thành tựu công nghệ gen trong nông nghiệp. Nếu như đây cũng là chủ đề mà bạn quan tâm, đừng vội bỏ qua bài viết của chúng tôi nhé.
Công nghệ gen là gì?
Công nghệ gen được hiểu đơn giản là tập hợp những ứng dụng công nghệ sử dụng sinh vật sống, dẫn xuất của chúng để nghiên cứu, ứng dụng.
Công nghệ gen nhằm biến đổi ADN để tăng cường các phẩm chất có trong cây trồng, vật nuôi thông qua lựa chọn, sinh sản.
Công nghệ gen có những ứng dụng như: Nhân bản, giải trình tự ADN, Chuyển gen cùng hoặc khác loài, bất hoạt gen, di truyền học biểu sinh…
Thành tựu công nghệ gen trong nông nghiệp
- Công nghệ gen giúp biến đổi những đặc tính của cây trồng, làm cho cây có sức đề kháng mạnh hơn đối với những nguy hiểm và đe dọa từ bên ngoài như: Côn trùng, thuốc diệt cỏ, lạnh, nhiễm mặn, virus…
- Góp phần tăng sản lượng mong muốn cho mỗi vụ gieo trồng, đảm bảo chất lượng của nông sản đồng đều nhau.
- Nâng cao giá trị dinh dưỡng có trong cây trồng, giúp cho hương vị, hình thức, màu sắc thêm hoàn hảo hơn.
- Công nghệ gen còn giúp cải thiện tính phù hợp của thực vật, lựa chọn những phần bỏ đi của thực vật để làm nhiên liệu sinh học cho thế hệ tiếp theo.
- Mang đến những thay đổi tích cực trong thời kỳ thu hoạch.
- Kích thích vi sinh vật sản xuất ra những hợp chất mong muốn để giúp cây phát triển tốt hơn.
- Nghiên cứu rõ hơn về nguồn dinh dưỡng có trong thực phẩm để đảm bảo cung cấp cho cơ thể người dùng lượng chất tốt nhất.
Những nông sản ứng dụng công nghệ gen có an toàn không?
Một trong những vấn đề được đặt ra khi nói đến công nghệ gen trong nông nghiệp đó chính là: Thực phẩm sau khi đã trải qua quá trình chuyển đổi theo công nghệ gen thì còn chất gây dị ứng hay không?
Trong quá trình nghiên cứu, các độc tố, chất gây dị ứng trong thực phẩm thường sẽ được loại bỏ. Vì vậy, giống cây được ứng dụng công nghệ gen sẽ có chứa rất ít chất gây dị ứng, lượng chất này cũng sẽ nhanh chóng được phân hủy trong dạ dày. Vì thế, những thực phẩm đã được biến đổi gen luôn có chất lượng và hàm lượng dinh dưỡng tốt nhất.
Một số ý kiến cho rằng việc ứng dụng công nghệ gen để biến đổi giống cây trồng có thể làm cho thực vật có tính ức chế kháng sinh. Tuy nhiên, riêng về vấn đề này bạn không cần lo lắng. Vì các nhà nghiên cứu đã yêu cầu các công trình ứng dụng công nghệ gen tránh dùng những gen có tính ức chế kháng sinh trong cây trồng chuyển gen.
Trên đây là những thông tin liên quan đến thành tựu công nghệ gen mà chúng tôi muốn chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với lượng thông tin này, bạn sẽ hiểu rõ hơn những lợi ích mà công nghệ gen mang đến cho cây trồng, vật nuôi trong lĩnh vực nông nghiệp.
Trình bày những thành tựu tạo giống cây trồng và vi sinh vật biến đổi gen.
* Thành tựu tạo giống cây trồng biến đổi gen:
- Nhờ công nghệ gen, người ta có thể tạo ra nhiều giống cây trồng quý hiếm.
+ Chuyển gen trừ sâu từ vi khuẩn vào cây bông và đã tạo được giống cây bông kháng sâu hại.
+ Tạo được giống lúa "gạo vàng" có khả năng tổng hợp ß- carôten [tiềm chất tạo vitamin A] trong hạt.
- Tạo giống cây biến đổi gen có sản phẩm được bảo quản tốt hơn cũng được các nhà khoa học quan tâm. Ví dụ: giống cà chua có gen sản sinh êtilen đã được làm cho bất hoạt, vì thế có quả không chín nên có thể vận chuyển đi xa hoặc để lâu không bị hỏng.
* Thành tựu tạo giống sinh vật biến đổi gen:
- Tạo ra các dòng vi khuẩn mang gen của loài khác có thể nhanh chóng sản sinh ra một lượng lớn insulin là thuốc chữa bệnh tiểu đường ở người.
- Hiện nay, nhiều dòng vi sinh vật biến đổi gen đã được tạo ra nhằm phục vụ các mục đích khác nhau của con người, trong đó có việc làm sạch môi trường như phân huỷ rác thải, dầu loang…
Cập nhật: 15:05, Thứ 6, 15/02/2019
Các thủ lĩnh quốc gia đều hiểu rằng đổi mới sáng tạo chỉ có thể nẩy mầm trên các nền tảng các phát minh, sáng chế mới của KHCN.
Tạp chí National Geographic, Mỹ, số ra tháng 9 năm 2017 có bài “Quốc gia nhỏ bé nuôi dưỡng thế giới”. Bài báo cho thấy Hà Lan là một quốc gia nhỏ xíu trên thế giới, với mật độ dân số hơn 1.300 người trên một dặm vuông. Tuy nhiên, Hà Lan xếp thứ 2 về xuất khẩu thực phẩm trên thế giới [tính theo giá trị], chỉ đứng sau Hoa Kỳ, quốc gia với diện tích 270 lần lớn hơn Hà Lan. Gần hai thập kỷ trước, người Hà Lan đã thực hiện cam kết xây dựng quốc gia nông nghiệp bền vững với khẩu hiệu “Thực phẩm tăng gấp 2, chi phí tài nguyên giảm một nửa”.
| Trồng rau tiết kiệm không gian ở Ấn Độ |
Hà Lan dẫn đầu thế giới về nông nghiệp công nghệ cao. Ngành nông nghiệp và thực phẩm chiếm 22% tổng xuất khẩu của Hà Lan, trong đó xuất khẩu thiết bị, công nghệ đạt 9,0 tỷ USD năm 2017. Nhu cầu của thị trường quốc tế ngày càng tăng đối với công nghệ của Hà Lan do hiệu quả sử dụng năng lượng tiết kiệm, nông nghiệp chính xác, hệ thống sensors, điều khiển tự động, GPS, máy bay không người lái và những phát minh mới làm cho cây trồng có khả năng chống lại các tác động của biến đổi khí hậu và bệnh tật.
2] Phát minh các công cụ đầy sức mạnh biến đổi hệ thống gen ở cây trồng
Năm 2015, Hội đồng thẩm định các công nghệ mới, thuộc Diễn đàn Kinh tế thế giới đã bình chọn 10 công nghệ mới quan trọng nhất đối với nhân loại, trong đó có 2 công nghệ thuộc lĩnh vực gen và di truyền, đó là:
i] Các công nghệ kỹ thuật di truyền chính xác:
- Công nghệ chỉnh sửa hệ thống gen
- Công nghệ bất hoạt gen
ii] Hệ thống gen kỹ thuật số
a] Công nghệ chỉnh sửa gen: Công nghệ chỉnh sửa gen cho phép cắt bỏ hoặc bổ sung một đoạn trình tự DNA [gồm 1 đến nhiều nucleotids hoặc 1 đến vài gen], thay đổi trình tự nucleotids hoặc thay thế các nucleotids trên DNA ở một vị trí xác định trên nhiễm sắc thể của hệ gen. Công nghệ này có khả năng tạo ra cuộc cách mạng sinh học, giống cây trồng, vật nuôi trên toàn cầu. Năm 2017 được xem là một năm quan trọng đối với công nghệ chỉnh sửa gen trong nông nghiệp.
Tháng 3 năm 2017, Israel tuyên bố cây trồng chỉnh sửa gen sẽ không tuân theo các quy chế GMO khi không có DNA ngoại sinh nào được đưa vào hệ gen cuối cùng của thực vật. Tháng 6-2017, Tổ chức nghiên cứu nông nghiệp và thực phẩm quốc gia Nhật Bản đã tiến hành thử nghiệm giống lúa chỉnh sửa gen đầu tiên ở Nhật.
Tháng 9, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đã phê chuẩn giống chỉnh sửa gen Camelina không biến đổi gen [Non GMO] với hàm lượng dầu cao. Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 đã được Viện MIT và Harvard [Broad Institute of MIT and Harvard] chuyển giao cho các công ty giống siêu quốc gia như Syngenta và DuPont Pioneer để áp dụng cho nông nghiệp. Monsanto cũng nhận được từ Broad Institute of MIT and Harvard giấy phép sử dụng công nghệ CRISPR-Cpf1 mới nhất. DuPont Pioneer nhận được từ ERS Genomics và Đại học Vilnius giấy phép độc quyền CRISPR-Cas cho ứng dụng vào nông nghiệp. DuPont Pioneer đã đạt được thỏa thuận với CasZyme để cùng nhau phát triển một công cụ chỉnh sửa mới theo CRISPR-Cas. Công nghệ mới Genome editing [công nghệ chỉnh sửa gen] với các hệ thống công cụ sửa gen TALEN, CRISPR/Cas9, CRISPR/Cas đã cho phép chỉnh sửa hệ gen ở rất nhiều loài sinh vật, kể cả các gen gây bệnh ở động vật và người. Số công bố khoa học về ứng dụng của công nghệ này đang tăng nhanh ở cấp số nhân trên thế giới.
b] Công nghệ bất hoạt gen [RNAi]: Công nghệ này cho phép gây bất hoạt [Knock out] hoặc làm giảm hoạt hóa [Knock down] một gen bất kỳ trong cơ thể sống hoặc giống cây, giống con vì mục đích của con người. Với công nghệ bất hoạt gen, các nhà khoa học Mỹ do TS Craig Venter lãnh đạo đã tạo ra giống tằm kéo tơ nhện [bất hoạt gen tơ tằm và cài gen tơ nhện vào con tằm]. Giống tằm kéo tơ nhện có năng suất sợi cao, sợi tơ dài hơn và bền hơn rất nhiều so với tơ tằm.
TS Craig Venter [nhà khoa học đã từng tích cực chống chiến tranh Việt Nam], cũng là nhà khoa học đã tạo ra chủng vi khuẩn nhân tạo đầu tiên trên trái đất. Ông đang mở ra kỷ nguyên thiết kế hàng loạt các chủng vi sinh mới, dự kiến sẽ làm thay đổi ngành công nghiệp vi sinh, công nghiệp sinh hóa và enzyme trong tương lai không xa. Bằng cách kết hợp gây bất hoạt các gen màu đặc thù của hoa hồng và chuyển gen của các loài hoa màu violet và blue, các nhà khoa học Úc ở CSIRO đã tạo ra giống hoa hồng mới chưa từng có mang màu tím violet và màu xanh blue.
a] Giống mía năng lượng: Tập đoàn Granbio [Brazil] đã phát triển giống mía năng lượng Cana Vertix Energycane để sản xuất ethanol từ bã và thân lá cây mía, năng suất cao gấp 3 lần so với mía thông thường và có thể trồng trên đất thoái hóa. Cana Vertix đã được phát triển bằng cách lai các loài mía dại với giống mía thương mại. Giống mới sinh trưởng mạnh hơn, chịu sâu bệnh tốt hơn, hàm lượng chất xơ cao hơn và năng suất cao hơn các giống mía thương mại khác. Trại thực nghiệm mía của USDA-ARS tại Canal Point [Mỹ] đã chọn tạo được các giống mía năng lượng Energycane có năng suất đạt 220 tấn/ha.
Đặc biệt hơn, bằng công nghệ di truyền, các nhà khoa học Mỹ đã chọn tạo được giống mía mới, chưa từng có trong tự nhiên, gọi là giống Mía béo [LipidCane]. Nhóm nghiên cứu PETROSS, Đại học Illinois đã phát triển giống mía có khả năng sản sinh dầu béo trong lá và thân cây, đồng thời cũng có khả năng sản xuất nhiều đường hơn, có thể được sử dụng cho sản xuất ethanol và diesel. Đến nay, PETROSS đã tạo được cây mía chuyển gen với hàm lượng dầu béo đạt 13%, trong đó 8% là dầu có thể chuyển đổi thành dầu diesel sinh học.
4] Thiết kế hệ gen của các chủng nấm men và vi khuẩn E. Coli để sản xuất Artemisilin
Trong tự nhiên, chỉ có cây thanh cao hoa vàng có khả năng sinh tổng hợp chất chống sốt rét Artemisilin. Các nhà khoa học Mỹ đã chuyển gen từ cây thanh cao hoa vàng vào nấm men và vi khuẩn E.Coli để sản xuất thuốc chống sốt rét Artemisilin. Nhờ vậy, việc sản xuất Artemisilin quy mô lớn sẽ được thực hiện hoàn toàn bằng bằng công nghệ lên men vi khuẩn và nấm men, thay thế cây thanh cao hoa vàng. Hệ thống sản xuất công nghiệp do Công ty dược Sanofi thực hiện.
5] Công nghệ vi sinh và enzyme chế biến sinh khối
Brazil là nước sản xuất mía và nhiên liệu từ mía đường lớn nhất thế giới: trong niên vụ 2013-2014, họ sản xuất 659 triệu tấn mía cây, 38 triệu tấn đường và gần 28 tỷ lít ethanol. Niên vụ 2015/2016, Brazil đã tăng sản lượng ethnol lên 30,23 tỷ lít. Từ tháng 9/năm 2014, tập đoàn Grand Bio, lần đầu tiên ở Brazil đã bắt đầu sản xuất bioethanol từ cellulose [ethanol thế hệ 2], dựa chủ yếu vào công nghệ enzyme từ Hãng Novozymes Đan Mạch và chủng giống vi sinh nhập từ hãng DSM Đức. Công ty Đan Mạch Novozymes cung cấp các enzyme dùng để phân giải lignin và hemicellulose trong bã, lá mía để sản xuất glucose, sau đó sản xuất ethanol thông qua quá trình lên men đường glucose. Brazil đã trở thành quốc gia đầu tiên xây dựng thành công công nghiệp sản xuất Bio-Ethanol lớn nhất thế giới từ toàn bộ sinh khối cây mía.
Các nhà khoa học thuộc Trung tâm Kỹ thuật gen và CNSH quốc tế [ICGEB] cho biết họ đã phân lập, thiết kế được các chủng vi sinh vật và các enzym đặc thù từ ruột ở các loại côn trùng đặc biệt trong tự nhiên như mối ăn gỗ, sâu đục thân, các loại nấm, vi khuẩn... Các chủng vi sinh và enzym đã cho hiệu quả chuyển hóa sinh khối thành đường rất cao. Từ 10 kg rơm rạ khô, họ đã thu được tới 6 kg đường. Công nghệ này đang được tiếp tục nghiên cứu nhằm giảm giá thành các chủng giống vi sinh và enzym xuống thấp nhằm chuyển hóa công nghệ này thành công nghiệp.
Phải chăng cuộc cách mạng công nghiệp sinh khối trên thế giới đã bắt đầu. Các chủng vi sinh vật và các enzyms mới có thể chuyển hóa toàn bộ sinh khối thành đường, hóa chất, năng lượng sinh học và vật liệu mới. Mỗi chủng vi sinh vật và các enzyms trong đó là một nhà máy sinh hóa mini. Mỗi cơ thể sống, tế bào sống thực vật và động vật là một nhà máy sinh hóa khổng lồ. Công nghệ vi sinh và enzyms sẽ có thể chuyển hóa sinh khối thành vô vàn các sinh chất khác nhau.
Thế giới sản xuất trung bình khoảng 620 triệu tấn sinh khối rơm rạ năm. Việt Nam sản xuất khoảng 45 triệu tấn lúa năm. Sinh khối rơm rạ và vỏ trấu ước tính trên 45 triệu tấn năm. Nước ta mỗi năm cũng sản xuất trên 4 triệu tấn bã mía. Việc nghiên cứu phát triển các công nghệ chế biến sinh khối thành phân bón, giá thể hữu cơ, nấm ăn và nấm được liệu và hóa chất nông nghiệp đã và đang được Bộ KHCN đầu tư phát triển ở một số công ty và viện nghiên cứu.
Kết luận
Các thủ lĩnh quốc gia đều hiểu rằng đổi mới sáng tạo chỉ có thể nẩy mầm trên các nền tảng các phát minh, sáng chế mới của KHCN. Các xu hướng và thành tựu của KHCN trên thế giới hết sức đa dạng. Trên đây, chúng tôi chỉ đề cập được một số xu hướng phát triển để chúng ta cùng tham khảo. Tầm nhìn chiến lược là đèn pha chiếu rọi tương lai. Trong thời đại ngày nay, tầm nhìn chiến lược phải là tầm nhìn từ vệ tinh, từ các dữ liệu lớn và trí tuệ tin học sắc sảo. Thiếu tầm nhìn sẽ chẳng khác nào “múa gậy trong bị”. Trong khi, trí tuệ kinh tế và trí tuệ KHCN là 2 đòn bẩy chủ lực để nâng cao hiệu quả của hệ thống nông nghiệp nước nhà. Thiếu 2 đòn bẩy đó, nền kinh tế chắc chắn sẽ tụt hậu và thiệt hại đầu tiên chính là nông dân, gần 70% dân số nước ta đang sống ở nông thôn.
TRUNG HIẾU - TRẦN HỒ [GHI]
GS.TS ĐỖ NĂNG VỊNH
[Viện Di truyền Nông nghiệp]
//m.nongnghiep.vn/mot-so-xu-huong-va-thanh-tuu-moi-cua-khoa-hoc-cong-nghe-post236590.html