Khoa Học

Cây trồng biến đổi gen được tạo ra như thế nào?

Thứ ba, 2013-09-24 16:10:09 - Nguồn:

Sự ra đời của công nghệ gen và cây trồng biến đổi gen được coi là “vị cứu tinh” giúp khôi phục ngành trồng đu đủ ở Hawaii (Mỹ) sau “trận đại chiến” với dịch bệnh đốm vòng vào những thập niên cuối của thế kỷ 20.

Cây đu đủ ở Hawaii là
cây ăn trái đầu tiên được tạo ra nhờ công nghệ gen (nguồn fruitnet)

Cây đu đủ ở Hawaii là cây ăn trái đầu tiên được tạo ra nhờ công nghệ gen (nguồn fruitnet)

Cây đu đủ ở Hawaii được coi là cây ăn trái đầu tiên được tạo ra nhờ công nghệ gen. Chính các nhà khoa học thuộc hai trường đại học danh tiếng của Mỹ (Đại học Hawaii và Đại học Cornell) đã nghiên cứu thành công và tạo ra giống cây trồng này.

Để tạo ra được cây trồng GM người ta phải trải qua nhiều bước từ nghiên cứu đến thử nghiệm...


Quá trình nghiên cứu và tạo ra cây đu đủ biến đổi gen (nguồn gmoanswer)

Bước 1: Tìm giải pháp tốt nhất đối với các vấn đề của cây trồng

Sâu bệnh, cỏ dại và vô vàn những tai ương từ tự nhiên luôn là thách thức cho người nông dân. Nếu ngày xưa con người chỉ có thể cam chịu thì ngày nay, công nghệ sinh học đã đưa ngành trồng trọt lên một bước tiến mới nhờ sự ra đời của cây trồng GM. Thay vì phải trải qua nhiều năm mới có thể lai tạo được những giống cây tốt, công nghệ gen cho kết quả chính xác trong một thời gian ngắn.

Câu chuyện bắt đầu từ những năm 1940 khi mà virut gây bệnh đốm vòng (papaya ringspot vi-rút - PRSV) tấn công các vườn đu đủ ở Hawaii. Bệnh dịch lây lan nhanh chóng do các côn trùng ký sinh trên quả mang mầm bệnh từ quả này sang quả khác, làm biến dạng quả non hoặc ngăn chặn việc kết trái.

Bất chấp nhiều nỗ lực nghiên cứu và các biện pháp đưa ra, căn bệnh này tiếp tục lây lan rất nhanh và kéo dài suốt 20 năm. Đến đầu những năm 1960s khi nông dân Hawaii chuyển vùng trồng đu đủ từ Oahu sang quận Puna, họ vẫn không thể thoát khỏi “vòng vây” của vi-rút này.

Đại dịch này đã gây thiệt hại nặng nề đối với ngành trồng đu đủ ở quận Puna, làm sản lượng giảm hơn một nửa từ hơn 24 triệu kg năm 1992 xuống còn hơn 12 triệu kg vào năm 1998.

Mùa vụ liên tục bị phá hoại, tác động đến cuộc sống của người nông dân. Người tiêu dùng cũng bị ảnh hưởng do lượng đu đủ tươi cung cấp cho ngành sản xuất sinh tố đu đủ, thực phẩm và các loại sản phẩm liên quan giảm đáng kể.

Trong khi cuộc chiến với dịch bệnh có lúc tưởng như bất lực, thì chính sự phát triển của công nghệ sinh học đã trở thành cứu cánh cho loại cây trồng này, và là cầu nối giữa các nhà khoa học và người nông dân.

Bước 2: Xác định loại vật liệu gen có thể giải quyết được vấn đề và nghiên cứu đặc tính di truyền cần thiết cho cây trồng này.

Cả người nông dân và nhà khoa học cùng bắt tay để nghiên cứu làm sao tạo ra cây đu đủ có thể chống chọi lại với loại vi rút nguy hiểm này.

Sau một thời gian nghiên cứu, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng 1 cây có vật liệu gen nào đó từ vi rút này trong cấu trúc DNA (gen) của nó, nó sẽ được bảo vệ. Nếu họ tách gen này từ chính những con vi rút gây bệnh và cấy vào cấu trúc gen của cây đu đủ, cây này sẽ được bảo vệ.

Bước 3: Tách đặc tính từ sinh vật chủ và cấy vào gen của cây.

Các nhà khoa học chỉ tách gen mã hoá protein vỏ từ vi-rút gây bệnh đốm vòng cây đu đủ, sau đó tìm cách cấy vật liệu gen này vào DNA của cây đu đủ.

Họ đã tìm ra một công nghệ mới, gọi là công nghệ biến đổi gen, trong đó bản sao của một vật liệu gen của một cây trồng được cấy vào chính cây đó. Mặc dù có rất nhiều cách để tiến hành quá trình biến đổi này nhưng trong trường hợp này, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp bắn phân tử tốc độ cao thông qua thiết bị cấy ghép áp lực cao. Gen của loại vi-rút này đã được cấy vào DNA của hạt đu đủ. Chính vật liệu gen này giúp cây kháng lại vi rút gây bệnh đốm vòng trên đu đủ.

Với nỗ lực không mệt mỏi, các nhà khoa học đã lai tạo thành công 17 cây mới. Những cây này mang trong mình gen của vi-rút gây bệnh và tạo ra protein cho vi-rút đó, giúp cây kháng lại sự lây nhiễm do vi-rút gây ra.

Bước 4: Trồng cây mới và thử nghiệm

Giai đoạn cuối cùng là trồng cây và tiến hành các thử nghiệm một cách nghiêm ngặt trên kết quả nghiên cứu. Họ tìm ra một dòng cây có khả năng kháng lại vi-rút gây bệnh. Sau nhiều năm thử nghiệm, dòng cây này khẳng định khả năng sinh trưởng tốt trên cánh đồng, an toàn khi ăn và cho chất lượng tốt hơn. Thành công đã mỉm cười với họ!

Họ đã tạo ra một giống cây đu đủ chuyển gen có tên là Rainbow. Giống cây này cho năng suất khoảng 142.500 kg đu đủ thương phẩm/1 ha/năm, cao gấp 25 lần so với năng suất của cây đu đủ truyền thống.

Những thử nghiệm này kéo dài 7 năm liền, bao gồm nhiều đánh giá tác động môi trường và an toàn thực phẩm và được công nhận bởi Cục Dược Phẩm và Thực Phẩm Hoa Kỳ (FDA), Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), và Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA). Từ đó nông dân bắt đầu lựa chọn sử dụng giống đu đủ mới.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, vụ thu hoạch đầu tiên của giống đu đủ chuyển gen kháng vi-rút PRSV bắt đầu năm 1998. Đến năm 2001, ngành trồng đu đủ đã hồi phục với năng suất đạt gần 21 triệu kg đu đủ tươi cung cấp cho thị trường.

Điều này đã giúp làm sống lại ngành đu đủ và mang đến cho người tiêu dùng sản phẩm chất lượng tốt hơn trong đó có sinh tố đu đủ với giá cả phải chăng.

Công nghệ sinh học cho phép tạo ra những giống đu đủ kháng lại vi rút PRSV nhưng không hề làm thay đổi đặc tính của đu đủ. Cây đu đủ mới có giá trị dinh dưỡng không khác gì cây đu đủ truyền thống và hoàn toàn an toàn. 20 cuộc thử nghiệm cho thấy cây đu đủ bến đổi gen đóng góp tới 70% cho ngành đu đủ ở Hawaii. Đu đủ biến đổi gen đã được trồng và tiêu thụ ở Mỹ hơn một thập kỷ qua.

Cây trồng GM đã được canh tác đại trà từ năm 1996 với 1,7 triệu ha. Năm 2012 đánh dấu mức tăng kỷ lục 100 lần về diện tích canh tác cây trồng GM lên 170 triệu ha.

Phiên bản cache tại địa chỉ:
Yêu cầu xóa tin
Tin đọc nhiều nhất
Tin cùng ngày