Ý nghĩa của trồng cây bông Bt

2.1.2. Ý nghĩa của trồng cây bông Bt

Chẳng hạn như việc trồng bông Bt đã làm tăng năng suất bông hạt 10-38% so với trồng bông thường, trong đó, Ấn Độ, Achentina, Indonesia và Nam Phi có năng suất bông Bt tăng rất cao (24-38%). Việc sử dụng bông Bt cũng góp phần giảm chi phí bảo vệ thực vật, như đã giảm được số lần phun thuốc 3-14 lần, trong đó Trung Quốc (14 lần), Indonesia (8 lần), Nam Phi, Úc và Ấn Độ (7 lần) có số lần phun thuốc giảm khá nhiều. Do sự giảm về số lần phun thuốc, nên cũng đã giảm được số lượng thuốc trừ sâu sử dụng trung bình 13% tổng số lượng thuốc trừ sâu sử dụng cho bông. Ở một số nước đã có sự giảm rất lớn về lượng thuốc trừ sâu sử dụng như Trung Quốc (61%), Mỹ (31%) và Úc (27%) (Clive James, 2002). Bông Bt liên tục mang lại lợi nhuận cho người nông dân Ấn Độ, so với các giống bông thường thì bông Bt làm tăng 50% sản lượng cũng như giúp giảm một nửa số thuốc trừ sâu cần sử dụng, đem lại tác động tích cực về môi trường và sức khỏe cho người trồng bông. Tính trên góc độ quốc gia, ước tính thu nhập của nông dân trồng bông Bt tăng từ 840 triệu đô la Mỹ (năm 2006) lên đến 1,7 tỷ đô la (năm 2007), và Ấn Độ từ một nước có sản lượng bông thấp nhất thế giới, từ một nước nhập khẩu bông giờ đã trở thành 1 nước xuất khẩu bông (Clive James, 2007).

Tại Mỹ, trồng giống bông Bt cho năng suất bông xơ cao hơn giống bông không Bt 14,7-20,5% (Benedict và Altman, 2001) và đem lại lợi nhuận do việc tăng năng suất và giảm chi phí bảo vệ thực vật tính riêng trong năm 2001 là 2,08 tỷ USD (Carpenter và Gianessi, 2001; Gianessi và cs, 2002). Tại Trung Quốc, nhờ có sử dụng bông Bt mà đã giảm được 1/2-2/3 lượng thuốc trừ sâu sử dụng so với trồng bông thường trong các năm 1999-2001 và tổng lợi nhuận thu được do trồng bông Bt kháng sâu trong 3 năm (1999-2001) gần 1,5 tỉ USD (Pray và cs, 2002). Năm 2007, bông Bt được 7,1 triệu người Trung Quốc trồng trên diện tích 3,8 triệu ha (tăng so với 3,5 triệu ha năm 2006), đây là chỉ số quan trọng phản ánh niềm tin của nông dân vào công nghệ mới (Clive James, 2007).

2.1.3. Các loại bông Bt kháng sâu

Bollgard^ là các giống bông Bt do công ty Monsanto của Mỹ tạo ra đầu tiên và thương mại hoá vào năm 1995-1996, nó chỉ chứa một gen CryIAc, hiện nay nó đang được trồng rộng rãi ở 9 nước trồng bông lớn trên thế giới với diện tích khoảng 10 triệu ha. Khả năng kháng các loại sâu bông của giống bông cho thấy, có khả năng kháng ở mức cao với sâu hồng, sâu xanh, kháng yếu với sâu xanh da láng (20%) và kháng khá cao với các loại sâu còn lại (70-85%).

Giống bông Bt hỗn hợp là các giống bông do Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS) tạo ra đầu tiên, nó chứa 2 gen CryIAb và CryIAc được trồng chủ yếu ở Trung Quốc. Ngoài ra thuộc nhóm bông Bt kháng sâu này của Trung Quốc còn có loại bông Bt kháng sâu chứa 2 gen là Bt và CpTi.

Giống bông Bollgard^II là thế hệ bông Bt thứ 2 của Monsanto, nó chứa đồng thời 2 gen CryIAc và CryIIAb, nó là loại bông Bt có phổ diệt sâu rộng hơn và khả năng diệt sâu cao hơn thế hệ bông Bollgard^. Số liệu cho thấy, tỷ lệ diệt sâu của bông Bollgard^ II (92,2-100%) cao hơn hẳn bông Bollgard^ (1,2-84,4%). Ngoài ra, theo các kết quả nghiên cứu khác, thì với bông Bollgard^II, sâu hại bông sẽ ít phát sinh tính kháng hơn so với bông Bollgard^ vì nó có chứa nhiều loại độc tố hơn. Bông Bollgard^II được cho phép trồng lần đầu tiên tại Úc năm 2003 với diện tích 5.000 ha, sau đó nó được cho phép trồng tại Mỹ và nhiều nước trồng bông lớn khác trên thế giới.

Ngoài các giống bông nêu trên, năm 2002, công ty Dow AgroScience cũng đã đưa ra giống bông Bt có phổ diệt sâu rộng chứa 2 gen CryIA(c) và CryIF. Gần đây nhất công ty Sygenta đã đưa ra sản xuất lần đầu tiên tại Mỹ, năm 2004 giống bông VIP (VIP Cotton) có chứa gen kháng sâu Vip (Vegetative Insecticidal Protein), đây là loại bông có phổ diệt sâu rất rộng và có tỷ lệ diệt sâu rất cao và sâu rất khó phát sinh tính kháng.

2.1.4. Nghiên cứu chuyển gen vào cây bông bằng phương pháp vi tiêm

Các nhà khoa học ở Viện Nghiên cứu Cây trồng kinh tế (ICC), Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Jiangsu (JAAS) đã hợp tác chặt chẽ với các cơ quan khác, tạo giống bông khởi đầu bằng vi tiêm ADN tổng số vào các cây bông nhận. Các kết quả đã chỉ ra rằng sự chuyển ADN tổng số giữa các giống và các loài đã thành công dựa theo đường ống phấn, trong đó phần lớn các con cháu đã biểu hiện biến dị. Sau 3-4 thế hệ chọn lọc một loạt các dòng ổn định di truyền đã được chọn lọc (Zhang, 1992).

Năm 1992, nhóm của Gou ở Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học (BRI), Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS) đã thiết kế và tổng hợp nhân tạo gen Bt GFM CryIA dựa theo mã sử dụng phù hợp cho cây trồng (Gou và cs, 1995). Từ năm 1993, Ni và cs ở ICC và JAAS đã chuyển các gen mã hóa cho Bt, Bt + CpTI, Chitinase, -glucanase, glucose oxidase, anti-fungal protein (APF) bằng con đường ống phấn vào các giống bông Trung Quốc như Zhongmiansuo 12 & 19, Zhongzhi 372, Simian 3, Sumian 8 & 12, Siyang 167 & 168, Shiyuan 321, Xinluzao 4, 7 & 8, Liaomian 15, 3517, 541, 916, C6524, Q010, Suyin A, B & C và giống bông ít gossypol W8. Kết quả đã thu được một loạt các dòng/giống bông chuyển gen kháng cao với cả sâu đục quả và các bệnh nấm (Ni và cs, 1996, Gou và cs, 1999). Các phân tích về phân tử, sinh học và di truyền cây chuyển gen đã xác nhận sự gắn vào genom và biểu hiện của gen mục tiêu. Điều này chỉ ra rằng, chuyển gen thông qua đường ống phấn là một hệ thống chuyển gen hiệu quả.

2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong lĩnh vực chuyển gen vào cây trồng, Việt Nam lạc hậu so với thế giới hàng chục năm. Vào những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ XX, khi những cây chuyển gen đầu tiên đang được thương mại trên thế giới, lúc đó ở Việt Nam, mới bắt đầu nghiên cứu tiếp cận kỹ thuật này. Một số công trình nghiên cứu chuyển gen chọn lọc (kháng kanamycin, hygromycin và gen Bar) và gen chỉ thị (gen GUS) vào một số cây trồng (lúa, cải bắp và thuốc lá) được tiến hành ở một số phòng thí nghiệm của các Viện Công nghệ Sinh học, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Sinh học Nhiệt đới và Viện Nghiên cứu Lúa đồng bằng sông Cửu Long (Lê Huy Hàm, 2003). Những nghiên cứu này nhằm mục đích hoàn thiện các quy trình chuyển gen vào một số cây trồng quan trọng, làm cơ sở cho các bước nghiên cứu kế tiếp.

Những năm gần đây, một số gen kháng sâu bệnh và chất diệt cỏ như các gen CryIAb, CryIAc, CryIC kháng sâu; gen GNA kháng rầy; gen chitinase và gen glucanase kháng nấm; gen Xa21 kháng bệnh bạc lá; và gen bar chịu thuốc diệt cỏ được chuyển vào một số cây trồng quan trọng như lúa, khoai, cà chua, cải bắp, cải dầu, thuốc lá, đu đủ... Kết quả, chúng ta đã thu được những cây chuyển gen và lưu giữ chúng trong điều kiện in-vitro và nhà kính. Tuy nhiên, tất cả những cây trồng chuyển gen được tạo ra ở Việt Nam mới chỉ tồn tại ở quy mô thí nghiệm (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2002).

Trong Chương trình Công nghệ Sinh học KHCN-02 giai đoạn 1996-2000 có một đề tài đăng ký thực hiện công nghệ chuyển gen ở cây trồng, trong đó gen Xa21 kháng bệnh bạc lá vi khuẩn ở lúa và nhóm gen Cry kháng sâu được chuyển vào cây lúa (Lê Thị Muội và cs 2000). Trước đó cũng đã có những nghiên cứu phân lập gen chịu lạnh ở cây lúa (Lê Trần Bình và Lê Thị Muội, 1998). Trong chương trình Nghiên cứu Khoa học và Phát triển Công nghệ Sinh học KC-04 giai đoạn 2001-2005 có đề tài “Nghiên cứu áp dụng công nghệ gen để tạo cây chuyển gen nâng cao sức chống chịu đối với sâu bệnh và ngoại cảnh bất lợi”. Thông qua đề tài, các gen kháng bệnh đạo ôn lúa (gen Pi-1/Pi-2t), gen kháng sâu (gen Cry và VIP), gen giữ hoa lâu tàn (gen ACO antisense), gen kháng nấm (gen Chitinase và OXDC), gen kháng bệnh bạc lá vi khuẩn (gen Xa21), gen kháng thuốc trừ cỏ (gen Bar), gen tăng tính chịu hạn, mặn (gen P5CS), gen kháng rầy (gen GNA), gen tăng protein dự trữ (gen AmA1) và gen chín sớm (gen FPF1) được thu thập, phân lập và thiết kế gen để chuyển cho một số loại cây hoa (cúc, cẩm chướng, hồng và lan), cây lâm nghiệp (hông, tếch, bạch đàn lai và keo lai), cây lương thực và thực phẩm (lúa, ngô và đậu tương) và cây bông. Đối với cây bông, sẽ chuyển các các gen Cry kháng sâu, gen Bar kháng thuốc trừ cỏ và gen P5CS tăng tính chịu hạn vào cây bông để tạo các giống bông kháng sâu, chống chịu thuốc trừ cỏ và chịu hạn (Lê Trần Bình, 2001). Tuy nhiên, các kết quả đạt được mới dừng lại ở thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và nhà kính.