Trong tạo sinh vật biến đổi gen con người không sử dụng phương pháp
|
This Paper A short summary of this paper 37 Full PDFs related to this paper hững lợi ích của cây trồng biến đổi gen: *) Đảm bảo an ninh lương thực và hạ giá thành lương thực trên thế giới Thống kê của ISAAA cho thấy, cây trồng BĐG đã có những đóng góp tích cực của cho quá trình phát triển bền vững trong nhiều năm vừa qua. Cây trồng BĐG có thể giúp ổn định tình hình an ninh lương thực và hạ giá thành lương thực trên thế giới, bằng cách làm tăng nguồn cung lương thực, đồng thời làm giảm chi phí sản xuất, từ đó làm giảm lượng nhiên liệu đốt cần sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp, giảm bớt một số tác động bất lợi gắn với biến đổi khí hậu. Các đánh giá mới nhất về tác động của cây trồng BĐG cho thấy trong khoảng thời gian từ năm 1996 đến năm 2009, lợi ích kinh tế trị giá 64,6 tỷ USD mà cây trồng BĐG mang lại được tạo ra từ 2 nguồn: thứ nhất là giảm chi phí sản xuất (44%) và tăng năng suất thu hoạch bền vững (56%). Số sản phẩm tăng thêm này nếu không sử dụng các giống cây trồng BĐG sẽ phải cần thêm 75 triệu ha diện tích đất canh tác. *) Bảo tồn đa dạng sinh học Cây trồng BĐG có lợi tiềm tàng đối với môi trường. Cây trồng BĐG giúp bảo tồn các nguồn lợi tự nhiên, sinh cảnh và động, thực vật bản địa. Thêm vào đó, cây trồng BĐG góp phần giảm xói mòn đất, cải thiện chất lượng nước và nơi cư trú của động vật hoang dã. Việc ứng dụng cây trồng BĐG trong nông nghiệp là giải pháp giúp bảo tồn đất trồng, cho phép tăng sản lượng thu hoạch trên 1,5 tỷ ha đất trồng hiện có, xoá bỏ tình trạng phá rừng làm nông nghiệp, bảo tồn ĐDSH tại các khu rừng và khu bảo tồn trên khắp thế giới. Theo ước tính, hàng năm các nước đang phát triển mất khoảng 13 triệu ha rừng vì các hoạt động nông nghiệp. Từ năm 1996 đến 2009, nhờ ứng dụng cây trồng BĐG, 75 triệu ha đất trên thế giới đã tránh được sự khai thác nhằm phục vụ cho nông nghiệp. *) Góp phần xoá đói giảm nghèo Ước tính giá trị của thị trường ngô, đậu tương và bông BĐG trên toàn thế giới ở mức 150 tỷ USD trong năm 2016, và dự đoán sẽ tăng từ 10 đến 15% mỗi năm. Trong năm 2016, số lượng những người nông dân được hưởng lợi từ cây trồng BĐG ở 29 nước trên toàn thế giới đạt đến 15,4 triệu người, tăng thêm 1,4 triệu người so với năm 2009. Trong tổng số 15,4 triệu người nông dân được hưởng lợi từ cây trồng BĐG trong năm 2016 (năm 2009 là 14,0 triệu người), trên 90% hay 14,4 triệu người (năm 2009 là 13 triệu người) là những người nông dân nghèo, sản xuất nhỏ từ các nước đang phát triển, 1 triệu người còn lại là những nông dân có quy mô sản xuất lớn, phần lớn đến từ các nước công nghiệp như Mỹ và Canada, và một số nước đang phát triển như là Argentina và Brazil. Trong số 14,4 triệu nông dân nghèo và sản xuất nhỏ, phần lớn trong số họ là trồng bông Bt và ngô Bt, cụ thể có 6,5 triệu nông dân Trung Quốc, 6,3 triệu nông dân Ấn Độ, 0,6 triệu nông dân Pakistan, 0,4 triệu nông dân Myanmar trồng bông Bt; trên 1/4 triệu nông dân Philippines trồng ngô BĐG. Trong năm 2010, ước tính khoảng 100.000 nông dân Burkina Faso và 0,2 triệu nông dân ở 13 nước đang phát triển khác trồng cây BĐG. Trong giai đoạn 1996 - 2009, cây trồng BĐG đã mang lại 64,6 tỉ USD cho thu nhập của người nông dân, trong đó 32,9 USD là được tạo ra từ các nước công nghiệp, còn lại 31,7 tỉ USD là từ các nước đang phát triển. Thu nhập được tăng thêm từ cây trồng BĐG đối với những người nông dân nghèo và sản xuất nhỏ ban đầu làm giảm bớt gánh nặng kinh tế cho họ. Trong thập kỷ thứ 2 của sự thương mại hóa, từ năm 2006 đến năm 2015, các cây trồng BĐG mang lại tiềm năng lớn cho sự đóng góp vào mục tiêu phát triển thiên niên kỷ là làm giảm 50% tỷ lệ đói nghèo đến năm 2015. Nghiên cứu ban đầu ở Trung Quốc chỉ ra rằng sẽ có thêm 10 triệu người nông dân nghèo và sản xuất nhỏ có thể được hưởng lợi thứ cấp từ ngô BĐG ở Trung Quốc. Việc tập trung phát triển các giống lúa BĐG có thể mang lại lợi nhuận cho khoảng 250 triệu hộ nông dân nghèo canh tác lúa ở châu Á. *) Giảm tác hại của các hoạt động nông nghiệp đối với môi trường Hoạt động nông nghiệp truyền thống của con người có ảnh hưởng rất lớn với môi trường. Ứng dụng CNSH có thể làm giảm đáng kể các tác hại đó. Trong thập niên đầu tiên ứng dụng CNSH, công nghệ tiên tiến này đã giúp: i) giảm một lượng lớn thuốc trừ sâu, ii) giảm lượng xăng dầu cần sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp, iii) giảm lượng khí CO2 thải ra môi trường do không làm đất và iv) bảo tồn đất và độ ẩm đất nhờ phương pháp canh tác không làm đất hoặc làm đất tối thiểu, giúp đất trồng hấp thu được một lượng lớn khí CO2 từ không khí. Tổng lượng thuốc trừ sâu cắt giảm trong khoảng thời gian từ 1996 đến 2007 ước tính đạt 359 nghìn tấn, tương ứng giảm 9% lượng thuốc trừ sâu cần sử dụng, làm giảm 17,2% các tác hại đối với môi trường, tính theo chỉ số tác hại môi trường (EIQ). Tính tổng giai đoạn 1996 - 2009, sử dụng cây trồng BĐG giúp giảm 393 triệu kg thuốc trừ sâu, tương ứng với giảm 8,8% tổng lượng thuốc trừ sâu sử dụng trong nông nghiệp (Brookes và Barfoot, 2011). *) Giảm thiểu tác hại của biến đổi khí hậu và giảm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (GHG) Cây trồng BĐG có thể giúp giải quyết những lo ngại lớn nhất về môi trường: giảm thiểu các loại khí gây hiệu ứng nhà kính, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Thứ nhất, giảm lượng khí CO2, làm giảm lượng nhiên liệu hoá thạch, giảm lượng thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ. Theo đánh giá, chỉ tính riêng trong năm 2009, lượng khí CO2 được cây BĐG hấp thụ là 17,6 tỉ kg (khoảng 18 tỷ kg), tương đương với lượng khí thải của 7,8 triệu chiếc ô tô thải ra (Brookes và Barfoot, 2011). Thứ hai, phương pháp canh tác không làm đất hoặc làm đất tối thiểu nhờ việc ứng dụng cây trồng BĐG chống chịu thuốc trừ cỏ giúp làm giảm phát thải 13,1 tỷ kg khí CO2, tương đương với giảm 5,8 triệu xe ôtô lưu thông trên đường. Như vậy, nếu việc ứng dụng các loại cây trồng BĐG được duy trì trong vòng 14 năm qua thì đã có thể góp phần làm giảm 115,178 triệu kg CO2, tương đương với loại bỏ 51,19 triệu xe ôtô lưu thông (Brooks và Barfoot, 2011). *) Tăng hiệu quả sản xuất nhiên liệu sinh học CNSH có thể giúp tối ưu hoá chi phí sản xuất nhiên liệu sinh học nhờ tạo ra các giống cây có khả năng chống chịu với các tác động bất lợi của môi trường (khô hạn, nhiễm mặn, nhiệt độ khắc nghiệt…) hoặc các tác động của sinh vật (sâu bệnh, cỏ dại…), nâng cao năng suất bằng việc thay đổi cơ chế trao đổi chất của cây. Sử dụng CNSH, các nhà khoa học cũng có thể tạo ra những enzym đẩy nhanh quá trình chuyển hoá của nguyên liệu sản xuất thành nhiên liệu sinh học. Mặc dù đã được ứng dụng và thương mại hóa hơn 20 năm, nhưng đến nay vẫn còn những ý kiến lo ngại về các rủi ro của cây trồng BĐG có nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và ĐDSH. Những vấn đề cần quan tâm đối với cây trồng BĐG có thể được xếp loại qua các ảnh hưởng như trình bày tại mục b dưới đây. Những rủi ro tiềm ẩn có thể xảy ra đối với môi trường sinh thái và đa dạng sinh học do sinh vật biến đổi gen gây ra *) Ảnh hưởng đối với môi trường Sự tồn tại của gen được biến đổi (transgene) (thích nghi tốt hơn, sự xâm lấn) hoặc sản phẩm của gen được biến đổi (ảnh hưởng tích lũy); Tính mẫn cảm của sinh vật không chủ đích; Việc sử dụng nông dược gia tăng; Những biểu hiện không thể dự đoán được của gen được biến đổi hoặc tính chất không ổn định của gen được biến đổi. *) Ảnh hưởng đến nông nghiệp và sản xuất nông nghiệp Sự phát triển tính kháng hoặc tính chống chịu của loài chủ đích và loài không chủ đích; Sự phát triển cỏ dại hay siêu cỏ; Giảm giá trị dinh dưỡng; Giảm số lượng giống (gia tăng tính mẫn cảm của sâu và bệnh hại) và mất tính ĐDSH (do ưa chuộng cây trồng BĐG hơn so với cây thông thường). Tăng giá trị sản xuất nông nghiệp; Thiếu năng lực đánh giá rủi ro và quản lý rủi ro; Những khía cạnh về đạo đức, phụ thuộc vào nguồn hạt giống, dán nhãn *) Ảnh hưởng do sự tương tác Lẫn tạp di truyền do sự phát tán của hạt giống và hạt phấn và sự phát tán ngang của gen; Sự phát tán gen được biến đổi đến những vi sinh vật hay sự phát sinh loài siêu vi khuẩn mới; Sự tương tác giữa những sinh vật BĐG khác nhau. Nhằm đánh giá những ảnh hưởng tiềm tàng này và khả năng chúng có thể xảy ra, Ban thư ký Công ước ĐDSH hay Tổ chức FAO đã đưa ra những khuyến nghị về việc cần có những đánh giá kỹ lưỡng đối với những rủi ro đối với môi trường sinh thái và ĐDSH của mỗi loài sinh vật BĐG từ khi bắt đầu xem xét để thương mại hóa. Dưới đây, chúng tôi phân tích một số lo ngại chính về rủi ro tiềm ẩn của sinh vật BĐG đối với môi trường và ĐDSH: *) Tính lưu tồn của cây/gen chuyển nạp Trong việc đánh giá khả năng ảnh hưởng của cây trồng BĐG, một trong những vấn đề cơ bản là xác định xem gen được biến đổi (tính trạng) có thể gây ra việc cây trồng BĐG trở nên tồn lưu nhiều hơn (cỏ dại) trong hệ sinh thái nông nghiệp hay xâm lấn nhiều hơn trong môi trường tự nhiên. Người ta biết rằng đặc tính của một loại cỏ là tổng hợp của nhiều tính trạng khác nhau và việc đưa vào một đơn gen thì không thể biến cây trồng thành cỏ dại. Tuy nhiên, cần phải đặc biệt chú ý đến những loại cây trồng đã có sẵn một số đặc tính cỏ dại hoặc đối với những loại cây trồng mà việc đưa gen vào có thể làm gia tăng tính cạnh tranh trong hệ sinh thái nông nghiệp hoặc tính chất xâm lấn của chúng trong hệ sinh thái tự nhiên. Chẳng hạn, loại cây trồng có lịch sử thuần hóa ngắn thường chúng dễ xảy ra tình trạng này nếu như chúng mang nhiều gen và tính trạng hoang dại, có liên quan đến tính cạnh tranh, điều này thường bị loại bỏtrong quá trình chọn giống nhằm cải thiện một loại giống cây trồng nào đó. Những cây trồng BĐG được sử dụng ngày nay không có biểu hiện làm gia tăng tính cạnh tranh và khả năng xâm lấn. Điều quan trọng cần quan tâm nếu như cây được gieo trồng trong vùng nguyên thủy của nó hoặc vùng mà chúng được thuần hóa, và loại môi trường mà chúng được du nhập vào. Vì lẽ đó phải tiến hành nghiên cứu và đánh giá rủi ro tùy theo từng trường hợp và từng bước cụ thể. *) Trôi gen (gene flow) và phát tán gen (gene dispersal) từ cây trồng biến đổi gen Trôi gen và phát tán gen là hai hiện tượng riêng biệt và hậu quả của chúng cũng khác nhau. Trôi gen liên quan tới hiện tượng trao đổi gen (gen được biến đổi) trong loài, thường được gây ra trên cây trồng thông qua hiện tượng lai giống, trong khi đó phát tán gen chỉ đơn thuần là sự di chuyển của hạt phấn. Điều đáng quan tâm đối với trôi gen là sẽ tạo ra sự hỗn tạp di truyền của loài thông qua việc tạo ra thế hệ con lai một cách không tự nhiên (“unnatural”) và những loài siêu cỏ mới này có thể gây ra hậu quả trực tiếp cho môi trường và nông nghiệp. Nếu như phát tán gen có gây ra hậu quả nào đó, thì có khả năng là trong thời gian ngắn, ngược lại ảnh hưởng của trôi gen có thể kéo dài và tồn tại lâu hơn. Gen được đưa vào có khả năng phát tán vào trong quần thể kế cận tạo ra những dạng hình mới. Việc điều tra và đánh giá quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết rõ ràng về ảnh hưởng của những sự kiện như thế, bao gồm nghiên cứu về kích thước quần thể, động thái, cũng như sự phát tán và phát triển về số lượng và dự đoán những tình huống có thể xảy ra. *) Tính mẫn cảm của những sinh vật không chủ đích (non-target) Độ độc đối với những sinh vật sống có liên quan đến những ảnh hưởng bất lợi thường gây ra bởi sinh vật BĐG trên những sinh vật không chủ đích khác trong môi trường. Đây là trường hợp của cây trồng BĐG mang gen kháng sâu và bệnh hại. Tình trạng lý tưởng trong việc phát triển cây trồng BĐG là xác định một gen nào đó kháng với sâu hoặc bệnh hại và đưa gen đó vào cây trồng sao cho chúng chỉ biểu hiện trong mô cây khi cần thiết. Chỉ khi đó chắc chắn rằng gen chuyển vào chỉ ảnh hưởng đến loài chủ đích mà không ảnh hưởng đến những loài không chủ đích; mặc dù loài không chủ đích ăn trên mô cây cũng có thể bị ảnh hưởng. Tuy nhiên không dễ đạt được điều này. Có một số nghiên cứu hiện nay trong lĩnh vực này và có một số giống được thương mại hóa có gen biểu hiện trong mô chuyên biệt. Chẳng hạn có nhiều dòng ngô chứa gen Bt chuyên biệt để kháng lại sự xâm nhiễm của sâu hại, có những dòng ngô khác biểu hiện làm gia tăng hàm lượng lysin trong hạt, hoặc những cây cải dầu chứa có gen gây bất dục đực trong hạt phấn, cây ngô với hàm lượng dầu cao trong hạt và những dòng ngô khác với một sự thay đổi cấu trúc tinh bột hoặc fatty acid. Phần lớn nghiên cứu điển hình của cây chuyển gen mang tính kháng là việc sử dụng nội độc tố delta Bt. Trong điều kiện tự nhiên, vi khuẩn Bt xuất hiện rất nhiều trong đất và chúng sản sinh ra một loại độc tố độc đối với một vài loài sâu hại với những đặc tính chuyên biệt. Một trong những thí nghiệm được thảo luận nhiều nhất liên quan đến độc tố Bt và bướm chúa (một loài sinh vật không chủ đích) ở Mỹ. Những kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm công bố năm 1999 chứng minh rằng cây ngô Bt gây nguy hiểm cho sâu non bướm chúa ăn loài Asclepias spp. khi loài này bị nhiễm bởi hạt phấn ngô Bt. Nghiên cứu đã không xác định hậu quả gây ra về sinh thái và các thí nghiệm chỉ được tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm không giống với điều kiện tự nhiên (Losey et al., 1999). Báo cáo dựa trên những kết quả thí nghiệm đã tạo ra mối quan tâm toàn cầu và kích thích tiến hành chương trình hợp tác nghiên cứu trong cùng năm. Nghiên cứu tập trung về những ảnh hưởng của hạt phấn cây ngô BĐG Bt đối với sâu non bướm chúa khi chúng ăn trên những lá ngô có chứa những hạt phấn. Tác giả đã kết luận rằng mặc dù hạt phấn Bt có thể gây độc ở một vài nồng độ cao nào đó, trong điều kiện ngoài đồng có rất ít rủi ro cho sâu non bướm chúa vì những nồng độ hạt phấn cao như thế rất ít có khả năng xảy ratrong tự nhiên (Stanley-Horn et al., 2001). Cơ chế tính kháng lý tưởng cho dịch hại phải là chỉ gây hại cho chính loài dịch hại đó mà không có ảnh hưởng không mong muốn nào đến những sinh vật khác hoặc hệ sinh thái. Một ví dụ thứ hai là trường hợp bọ rùa thường được xem như là một loài côn trùng có ích; nhiều loài bọ rùa ăn rầy mềm là những loài có khả năng gây thiệt hại cho cây trồng thông qua việc gây hại tực tiếp hoặc là tác nhân truyền siêu vi khuẩn. Những nghiên cứu gần đây về ảnh hưởng của độc tố Cry1Ab từ cây ngô BĐG đến sinh học của bọ rùa Stethorus punctillium chứng tỏ rằng độc tố không gây ảnh hường đến tính thích nghi của chúng. Nghiên cứu chứng tỏ rằng bọ rùa không có vị trí tiếp nhận trong ruột giữa cho độc tố bám vào (AlvarezAlfageme et al., 2008). Nghiên cứu này chứng tỏ rằng cần có một thời gian dài phải trải qua trước khi ảnh hưởng của cây trồng BĐG được hiểu biết rõ ràng. *) Những biểu hiện của gen không dự đoán trước được và tính không ổn định của gen được chuyển nạp Rủi ro tiềm ẩn này liên quan đến mối quan tâm về lai xa trong việc lai tạo truyền thống cây trồng. Trong kỹ thuật lai truyền thống, không thể tiên liệu trước gen nào đó sẽ được đưa vào bởi một con lai. Điều này đưa đến một quá trình lâu dài của việc tuyển chọn mục tiêu sau khi lai nhằm để loại bỏ những tính trạng và gen không mong muốn. Tuy nhiên với cây trồng BĐG thì hầu hết gen được đưa vào đều được xác định gen nào sẽ biểu hiện và sẽ ổn định. Nói chung, căn cứ vào những hiểu biết phong phú về gen và chuổi DNA được dùng trong chuyển nạp gen, số lượng gen được chuyển vào trong cây chuyển gen nhỏ hơn trong một cây lai theo phương pháp truyền thống. Phát triển công nghệ có nghĩa là một gen được đưa vào có thể có vị trí rất chuyên biệt và sự biểu hiện của nó hoàn toàn được kiểm soát một cách chính xác. Điều phân biệt công nghệ này với kỷ thuật truyền thống đó là sự tính chính xác trong việc đưa vào một số lượng nhỏ gen được biết trước rất rõ trong một qui trình được kiểm soát chặt chẽ hơn nhiều. Cho đến nay chưa có bằng chứng nào xảy ra hiện tượng gen không được kiểm soát hoặc không ổn định trong cây trồng BĐG được nghiên cứu và đánh giá. Tuy nhiên, mỗi cây trồng BĐG cần phải được đánh giá cẩn thận nhằm để kiểm tra lại cách biểu hiện của gen và tính ổn định của gen được chuyển vào. *) Cỏ dại Cỏ dại được xếp thành hai nhóm, ký sinh và không ký sinh. Phòng trừ cỏ dại là một thành phần chủ yếu trong chương trình quản lý dịch hại trên cây trồng. CNSH đã ít ứng dụng thành công cho việc quản lý cỏ dại hơn là cho những yếu tố gây hại sinh học khác. Đối với loài cỏ không ký sinh, đã ứng dụng CNSH nhằm phát triển tính kháng thuốc cỏ, một chiến lược phòng trừ gián tiếp ở những nơi mà chủ đích của gen chuyển nạp là cây trồng chứ không phải cỏ dại. Hai loài cỏ ký sinh, Striga và Orobanche, là loài cỏ dại quan trọng tiêu biểu trong vùng nhiệt đới và vùng Địa trong hải. Những loài này hiện nay được quản lý bằng nhiều biện pháp bao gồm làm cỏ bằng tay, luân canh, phòng trừ bằng hóa học hoặc bằng biện pháp sinh học. CNSH có tiềm năng biến đổi cây trồng nhằm cho phép việc sử dụng thuốc cỏ để phòng trừ cỏ dại và nhằm để can thiệp vào hoạt động của gen kiểm soát tính kích thích nảy mầm và phát triển của cỏ dại. Nhiều kiến thức về mối quan hệ giũa ký sinh và ký chủ ở mức độ phân tử sẽ cho phép phát triển những phương pháp quản lý dịch hại thân thiện với môi trường. Cỏ dại ký sinh là loài tiêu biểu cho một sự thách thức việc quản lý một cách đặc biệt. Mỗi cây cỏ Striga hermontheca, là loài cỏ chủ yếu cho cây ngũ cốc ở vùng nhiệt đới, có khả năng phóng thích 100.000 hạt cỏ vào trong đất, mỗi hạt cỏ sẽ tồn tại sức sống cho đến 15 năm. Có sự thay đổi tính kháng của một số Cây trồng chuyển nạp gen kháng thuốc cỏ không có hiệu quả trong việc kiểm soát loài cỏ ký sinh bởi vì chúng đã gây hại trước khi chúng xuất hiện trên mặt đất. Chuyển nạp gen kháng đối với thuốc trừ cỏ tổng hợp, như đã được thực hiện đối với việc quản lý cỏ không ký sinh, dường như không hiệu quả khi cây trồng phân hủy thuốc trừ cỏ thành những chất không độc hại và những chất này không ảnh hưởng đến loài cỏ ký sinh trên cây thông qua hệ thống rễ của nó. Những men phân phân giải có liên quan đến hấp thu thuốc trừ cỏ trong cây trồng có thể được thay đổi nhằm ngăn chặn sự hấp thu thuốc cỏ và thúc đẩy sự tích tụcủa thuốc cỏ trong cỏ ký sinh. Tính kháng thuốc cỏ glyphosate hoạt động theocách này được gọi là tính kháng tại vị trí mục tiêu (target-site resistance). Đây là cách khả thi nhất trong biện pháp phòng trừ và đã đạt được hiệu quả trong việc phòng trừ sự xâm nhiễm của Striga và Orobanche trên nhiều loại cây trồng được phun với nhiều loại thuốc cỏ. Tuy vẫn còn những lo ngại như kể trên, nhưng kể từ khi được ứng dụng và thương mại hóa cho đến nay, trên thế giới vẫn chưa có ghi nhận nào về các ảnh hưởng của cây trồng BĐG đến môi trường sinh thái và ĐDSH. |
