Tình hình nghiên cứu, phát triển cây trồng biến đổi gen

Hàng trăm năm qua con người đã luôn tìm kiếm các phương pháp để cải tiến cây trồng với mục tiêu tăng năng xuất cũng như chất lượng. Mặc dù các phương pháp chọn tạo truyền thống đã mang lại nhiều thành tựu trong công tác phát triển giống cây trồng nông nghiệp, nhưng dường như vẫn chưa thỏa mãn những yêu cầu của thực tế. Công nghệ gen ra đời được ví như “chìa khóa đa năng” để mở những nút thắt vốn gây rất nhiều khó khăn cho các nhà chọn tạo giống truyền thống nhằm tạo ra một giống cây trồng “hoàn hảo” hơn khi chúng được kết hợp với nhau. Tính trạng mong muốn sẽ được tạo ra bằng cách đưa một đoạn gen vào hệ gen của cây bằng cách trực tiếp hay gián tiếp thông qua kỹ thuật chuyển gen. Đến nay, sau 19 năm đưa vào canh tác, cây trồng biến đổi gen đang mang lại những hiệu quả rõ rệt như tăng năng suất, cải thiện chất lượng, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao thu nhập cho người dân,… Cây trồng biến đổi gen đang chiếm một diện tích đáng kể trên toàn cầu và hứa hẹn còn tiếp tục phát triển trong những năm tới.

1. Cây trồng và các tính trạng chuyển gen

Theo số liệu báo cáo của Trung tâm dịch vụ Quốc tế về tiếp thu các ứng dụng Công nghệ Sinh học trong Nông nghiệp (ISAAA, 2015), đến nay các nhà khoa học trên thế giới đang tập trung nghiên cứu, phát triển cây trồng biến đổi gen cho 24 loại cây trồng khác nhau với 364 sự kiện (Event) chuyển gen đã được tạo ra, bao gồm các nhóm cây lấy hạt, cây lấy dầu, cây lấy củ, cây lấy quả, cây lấy sợi và cây hoa (Bảng 1). Trong số đó, cây ngô được nghiên cứu chủ yếu với 138 sự kiện, tiếp đến là cây bông vải (54), khoai tây (42), cải dầu (36), đậu tương (30). Trong tổng số 36 gen đã được chuyển vào cây trồng có 14 gen (Bảng 2) được ứng dụng rộng rãi hơn cả như: gen kháng kháng sinh, gen kháng côn trùng, gen kháng thuốc diệt cỏ, gen nâng cao khả năng chống chịu hạn, gen kháng bệnh virus, gen biến đổi màu sắc hoa,…

Bảng 1. Cây trồng và sự kiện chuyển gen

Bảng 2. Các tính trạng chuyển gen

2. Tình hình phát triển cây trồng biến đổi gen

Theo báo cáo hàng năm của ISAAA, sau 19 năm phát triển (kể từ năm 1996), các loại cây trồng chuyển gen được thương mại hóa ngày càng tăng qua các năm. Tính riêng năm 2014, cây trồng biến đổi gen được trồng rộng rãi tại 28 nước với tổng diện tích khoảng 181,5 triệu ha (số nước trồng cây biến đổi gen tăng 4 lần, diện tích tăng hơn 100 lần so với năm 1996), tỷ lệ tăng trưởng hàng năm khoảng 3 đến 4%. Trong đó Mỹ là quốc gia đứng đầu về diện tích cây trồng chuyển gen trên thế giới (73,1 triệu ha, chiếm 40%), tiếp đến là Barazil (42,2 triệu ha), Argentina (24,3 triệu ha), Ấn Độ (11,6 triệu ha), Canada (11,6 triệu ha). Điều đáng chú ý là số quốc gia đang phát triển đưa cây trồng biến đổi gen vào canh tác ngày càng tăng trong khi các nước phát triển (đặc biệt là các nước Châu Âu) rất hạn chế mở rộng diện tích. Khoảng 10 năm đầu, từ 1996-2006, các nước đang phát triển sử dụng cây trồng biến đổi gen trong canh tác còn rất ít. Tuy nhiên khoảng cách đã dần được thu hẹp ở các năm sau đó. Trong 3 năm gần đây diện tích cây trồng biến đổi gen ở các nước đang phát triển luôn cao hơn các nước phát triển (khoảng 100 so với 81 triệu ha năm 2014). Điều này cho thấy, cây trồng chuyển gen đang đóng góp tích cực cho phát triển nông nghiệp và tăng trưởng kinh tế đặc biệt là các nước đang phát triển do giảm được chi phí sản xuất, nâng cao năng suất. Dựa kết quả của 147 nghiên cứu được thực hiện trong 20 năm cho thấy, việc trồng cây chuyển gen đã giảm 37% lượng phân bón hóa học, tăng 22% năng suất cây trồng, lợi nhuận của người nông dân tăng 68%. Ngoài ra việc trồng cây chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ, kháng sâu bệnh hại đã giảm đáng kể lượng thuốc trừ sâu sử dụng, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường, cân bằng sinh thái.

Mặc dù rất nhiều gen được ứng dụng chuyển vào trong cây nhưng cho tới nay mới chỉ có 7 nhóm tính trạng được phép thương mại hóa (Bảng 3), bao gồm khả năng chống chịu các stress phi sinh học, năng suất hạt, kháng côn trùng, kháng thuốc diệt cỏ, nâng cao chất lượng, kiểm soát sự thụ phấn. Trong đó 3 nhóm cây trồng chuyển gen được canh tác chủ yếu gồm: kháng thuốc diệt cỏ (trên 100 triệu ha), đa tính trạng (khoảng 50 triệu ha), kháng côn trùng (khoảng 27 triệu ha). Đậu tương, bông, ngô và cây cải dầu vẫn là 4 cây trồng được canh tác rộng rãi nhất. Trong tổng số 111 triệu ha đậu tương, giống chuyển gen chiếm 85% diện tích, bông chiếm 68% trong tổng số 37 triệu ha, ngô chiếm 30% trong tổng số 184 triệu ha, cải dầu chiếm 25% trong 36 triệu ha (ISAAA, 2014).

Bảng 3. Các tính trạng chuyển gen được thương mại hóa

3. Triển vọng phát triển

Với những lợi ích mà cây trồng biến đổi gen mang lại, cùng với những yêu cầu của con người ngày càng tăng về vấn đề an ninh lương thực, nâng cao nâng suất, chất lượng cây trồng, và đặc biệt là đối phó với sự biến đổi của khí hậu,… cây trồng biến đổi gen được dự báo sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới (Isaaa.org). Hiện nay có 40 nước đang đề xuất đưa cây trồng chuyển gen vào canh tác, và có hơn 70 sản phẩm tiềm năng đang xin cấp phép thương mại hóa, trong đó đáng chú ý là các tính trạng mới như gạo vàng (Golden rice), tính trạng đa năng kháng các côn trùng và thuốc diệt cỏ, khoai tây kháng bệnh mốc sương và lượng đường thấp,…

Ở Việt Nam, để tạo đà cho phát triển cây trồng biến đổi gen, nhiều cơ quan nghiên cứu như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long …. đã có những nghiên cứu cơ bản ban đầu như sàng lọc các gen hữu ích, thiết kế vector chuyển gen. Đã có báo cáo kết quả ban đầu trong nghiên cứu cây chuyển gen đối với cây ngô, đậu tương, lúa, bông ở Việt Nam nhưng còn rất hạn chế. Công tác nghiên cứu, phát triển cây trồng biến đổi gen sẽ trở nên ngày càng mạnh mẽ hơn, đặc biệt khi việc khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường của các cây chuyển gen: ngô, bông vải, và đậu tương với mục đích làm giống đã được Chính phủ cho phép. Cho tới nay Việt Nam đã mua hạt giống ngô chuyển gen từ các công ty Syngenta, DEKALB, Pioneer Hi-bred đối với tính trạng kháng sâu và thuốc trừ cỏ, bao gồm Bt11, GA21, bt11xGA21, MON89034, NK603, MON89034xNK603, TC1507. Các giống ngô này được phép trồng khảo nghiệm trên diện rộng với mục đích làm thức ăn gia súc. Đây là các giống chuyển gen có thể được cấp phép trồng rộng rãi ở Việt Nam trong thời gian tới sau khi trải qua quy trình khảo nghiệm.

Tài liệu tham khảo

1. Clive James, 2014, Báo cáo cây trồng biến đổi gen.
2. Quyết định số 2940/BNN-VP ngày 11 tháng 10 năm 2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về khảo nghiệm ngô biến đổi gen ở Việt Nam.
3. Thông tư 72/2009/TT-BNNPTNT ngày 17 tháng 11 năm 2009 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành danh mục loài cây trồng biến đổi gen được phép khảo nghiệm đánh giá rủi ro đối với đa dạng sinh học và môi trường cho mục đích làm giống cây trồng ở Việt Nam.
4. Trung tâm Dịch vụ Quốc tế về tiếp thu các ứng dụng Công nghệ Sinh học trong Nông nghiệp (ISAAA): http://www.isaaa.org.

Nguyễn Tiến Dũng

Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm

Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên