Công Nghệ & Ứng Dụng

Khởi nguồn của kỹ thuật di truyền

Wikicabinet kính chào quý độc giả ở kỳ trước chúng tôi đã giới thiệu các chủ đề về:

Kỹ thuật nhân giống đã phát triển như thế nào?

Kỳ này wikicabinet xin giới thiệu đến độc giả một chủ đề thú vị về Khởi nguồn của kỹ thuật di truyền. Mời quý độc giả đón theo dõi chủ đề này cùng wikicabinet nhé.

Khoảng 10.000 năm trước Công nguyên, con người đã biết thu hoạch thực phẩm từ sự đa dạng sinh học tự nhiên, và cuối cùng là cây trồng và vật nuôi thuần hóa. Trong quá trình thuần hóa, con người bắt đầu chọn lựa những loại thực vật hoặc động vật có phẩm chất tốt hơn để nhân giống, ban đầu sự lựa chọn này là vô tình, nhưng khi ý thức được những lợi ích từ những hạt giống và con giống tốt con người đã phát triển ý tưởng sàng lọc nguyên liệu giống cho mùa vụ sau hoặc tăng năng suất.

Trải qua hàng ngàn năm, nông dân đã lựa chọn những đặc điểm mong muốn của cây trồng, và cải tiến cây trồng phục vụ mục đích phát triển và tăng năng suất nông nghiệp. Đặc điểm mong muốn của các giống cây trồng bao gồm thời gian sinh trưởng ngắn hơn, tăng sức đề kháng bệnh và sâu hại, hạt và trái lớn hơn và ngon hơn, hàm lượng dinh dưỡng nhiều hơn, tuổi thọ dài hơn, và khả năng thích ứng tốt hơn với điều kiện sinh thái đa dạng.

Các nhà nông nghiệp bắt đầu tiến hành chọn lọc giống cây trồng trước khi có sự hiểu biết tường tận về cơ sở của di truyền học. Những khám phá của Gregor Mendel giải thích cách các đặc điểm truyền từ cha mẹ sang con cái đã làm sáng tỏ vấn đề về di truyền học. Nghiên cứu của Mendel cho thấy các gen tách ra trong quá trình hình thành giao tử và hợp nhất ngẫu nhiên trong quá trình thụ tinh; ông cũng chỉ ra rằng các gen được truyền độc lập với nhau sang con cái. Sự phát hiện về cách thức mà thực vật và động vật nhận được các đặc tính của cha mẹ đã tạo ra tiềm năng cho phương pháp chọn lọc giống cây trồng và vật nuôi. Khám phá của Gregor Mendel là những bước tiến đầu tiên trong cách mạng hóa nông nghiệp bằng cách khởi động sự phát triển của nhân giống chéo có chọn lọc với sự hiểu biết toàn diện về các cơ chế kế thừa cơ bản.

Trong bài viết này, Wikicabinet sẽ khai thác vấn đề kỹ thuật di truyền được hình thành, phát triển và ứng dụng cũng như vai trò trong nển nông nghiệp của nhân loại.

Kỹ thuật di truyền của sinh vật

DNA có cấu trúc cơ bản giống hệt nhau trong tất cả các sinh vật sống. Trong tất cả các sinh vật, các đặc điểm khác nhau được xác định bởi trình tự các cặp cơ sở DNA. Công nghệ sinh học đã phát triển đến mức các nhà nghiên cứu có thể lấy một hoặc nhiều gen cụ thể từ gần như bất kỳ sinh vật nào, bao gồm thực vật, động vật, vi khuẩn hoặc virus và đưa các gen đó vào bộ gen của sinh vật khác. Đây được gọi là công nghệ DNA tái tổ hợp. Năm 1978, sản phẩm thương mại đầu tiên phát sinh từ việc sử dụng chuyển gen công nghệ DNA tái tổ hợp là insulin tổng hợp. Các tuyến tụy lợn và gia súc trước đây là cách duy nhất để sản xuất insulin cho con người. Năm 1988, chymosin (được gọi là Rennin) là enzyme đầu tiên được sản xuất từ ​​nguồn biến đổi gen – men – được chấp thuận sử dụng trong thực phẩm. Trước đây enzyme này để sản xuất phô mai được lấy từ lớp lót dạ dày của bò.

Trong công nghệ sinh học nông nghiệp, những thay đổi được thực hiện trực tiếp cho bộ gen của cây. Khi gen xác định một đặc điểm mong muốn được xác định, nó có thể được chọn, trích xuất và chuyển trực tiếp vào bộ gen thực vật khác. Thực vật có gen từ các sinh vật khác được gọi là chuyển gen. Sự hiện diện của gen mong muốn, kiểm soát tính trạng, có thể được kiểm tra ở bất kỳ giai đoạn tăng trưởng nào, chẳng hạn như trong cây con nhỏ trong khay nhà kính. Do đó, một nhà lai tạo có thể nhanh chóng đánh giá các cây được sản xuất và sau đó chọn những cây thể hiện rõ nhất đặc điểm mong muốn. Sản xuất các giống cây trồng mới thông qua kỹ thuật di truyền mất trung bình khoảng 10 năm.

Các ứng dụng của kỹ thuật di truyền thông qua công nghệ DNA tái tổ hợp đã tăng lên theo thời gian và các thử nghiệm trên quy mô nhỏ đầu tiên của các giống cây trồng biến đổi gen đã được trồng và ở Hoa Kỳ và Canada vào năm 1990, sau đó là phiên bản thương mại đầu tiên của cây trồng biến đổi gen vào năm 1992. Kể từ khi thời gian đó, việc áp dụng các nhà máy biến đổi gen của nông dân đã tăng lên hàng năm. Mặc dù lợi ích của các giống cây trồng biến đổi gen đã được công nhận rộng rãi, nhưng đã có sự phản đối rộng rãi đối với công nghệ này, từ quan điểm môi trường, vì các cân nhắc về đạo đức và những người quan tâm đến việc kiểm soát giống cây trồng của công ty.

So sánh nhân giống truyền thống và nhân giống cây trồng thông qua kỹ thuật di truyền

Cây trồng được sản xuất thông qua kỹ thuật di truyền đôi khi được gọi là sinh vật biến đổi gen. Thuật ngữ biến đổi gen và cái gọi là sinh vật biến đổi gen (GMO) thường bị sử dụng sai. Tất cả các loại (hữu cơ, thông thường) của nông nghiệp đều sửa đổi gen của thực vật để chúng có những đặc điểm mong muốn. Sự khác biệt là các hình thức nhân giống truyền thống thay đổi di truyền của cây một cách gián tiếp bằng cách chọn cây có đặc điểm cụ thể, trong khi kỹ thuật di truyền thay đổi tính trạng bằng cách thay đổi trực tiếp DNA. Trong chăn nuôi truyền thống, con lai được thực hiện theo cách tương đối không kiểm soát. Nhà lai tạo chọn bố mẹ để lai, nhưng ở cấp độ di truyền, kết quả là không thể đoán trước. DNA từ cha mẹ tái hợp ngẫu nhiên. Ngược lại, kỹ thuật di truyền cho phép chuyển gen mục tiêu cao.

Có nhiều giải pháp để cải thiện và tăng năng suất nông nghiệp. Những công cụ này bao gồm các phương pháp để phát triển các giống mới như nhân giống cổ điển và công nghệ sinh học. Phương pháp tiếp cận nông nghiệp truyền thống đang trải qua một số sự hồi sinh ngày nay, với sự quan tâm mới về nông nghiệp hữu cơ; một cách tiếp cận không chấp nhận việc sử dụng cây trồng biến đổi gen. Vai trò của kỹ thuật di truyền đóng vai trò trong phát triển nông nghiệp bền vững là một chủ đề thú vị cho tương lai.

Cùng với sự phát triển của bất kỳ công nghệ mới nào, có những lo ngại về rủi ro liên quan và công nghệ sinh học nông nghiệp cũng không ngoại lệ. Tất cả các loại cây trồng được phát triển bằng kỹ thuật di truyền phải được thử nghiệm an toàn trên diện rộng trước khi được phát hành cho mục đích thương mại. Đánh giá rủi ro được thực hiện đối với các giống mới này và chỉ những giống an toàn cho người sử dụng mới được công bố. Một số lo ngại phát sinh thông qua những người không hiểu đầy đủ về báo cáo rủi ro. Nhiều người xem xét bất kỳ mức độ rủi ro không thể chấp nhận.

Đánh giá rủi ro mở rộng và thử nghiệm an toàn đối với cây trồng được phát triển thông qua việc sử dụng kỹ thuật di truyền đã chỉ ra rằng không có giống nào được sử dụng gây rủi ro cho người tiêu dùng. Điều này không có nghĩa là các giống mới không nên được kiểm tra cẩn thận về sự an toàn; mỗi trường hợp nên được xem xét trên giá trị độc đáo của nó.

Trong kỳ tiếp theo, Wikicabinet trân trọng mời độc giả đón đọc chủ đề Giải mã cơ chế quang hợp đáp ứng nạn an ninh lương thực.

Nếu có những thắc mắc hay muốn tìm hiểu về bất kỳ chủ đề nào, hãy liên hệ với Wikicabinet bằng cách bình luận ở phía dưới nhé.

Leave a Reply