Chỉnh sửa gen chọn tạo giống cây trồng, 'điều có thể' ở Việt Nam

Diễn đàn ‘Thành tựu và định hướng ứng dụng công nghệ sinh học phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh hội nhập quốc tế’

Bộ Nông nghiệp và PTNT tổ chức, 8h30-11h30 ngày 5/10/2024.

Đơn vị thực hiện: Vụ Khoa học Công nghệ và Môi trường (Bộ NN-PTNT) - Báo Nông nghiệp Việt Nam.

Thông tin liên hệ: Bà Trần Thị Hoài Thơ, Báo Nông nghiệp Việt Nam; Đt: 0868334860, email: Tranhoaitho1906@gmail.com

Tham gia Zoom cuộc họp:

https://zoom.us/j/98102733827?pwd=EWudQuiYXgeny4LO3tjAHvbsLblZ1V.1

ID cuộc họp: 981 0273 3827

Mật mã: 202405

Đột biến gen và biến đổi gen 

Theo GS.TS Lê Huy Hàm, Việt Nam đến năm 2020 đã tạo ra 80 giống lúa, đậu tương, ngô, rau, hoa bằng phương pháp chiếu xạ gây đột biến gen trong đó Viện Di truyền Nông nghiệp có 37 giống, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam có 14 giống, Sở NN-PTNT Sóc Trăng có 7 giống… Chúng đã được đưa vào sản xuất từ lâu.

Tuy nhiên, câu chuyện tạo giống biến đổi gen lại hoàn toàn khác, kỹ thuật cao, công phu hơn rất nhiều. Người ta tính trung bình để tạo ra 1 giống cây trồng biến đổi gen các tập đoàn trên thế giới phải mất 136 triệu USD, 13 năm, huy động hơn 4.000 nhà chuyên môn, thử nghiệm 6.200 gen, thử nghiệm 2.000 lần ngoài đồng ruộng.

Kinh phí ấy, thời gian ấy đều là không tưởng với Việt Nam bởi chương trình công nghệ sinh học nông nghiệp cho cả nước mà chỉ có 1.000 tỉ đồng.

Cho đến nay, Việt Nam đã có hàng chục đề tài tạo giống biến đổi gen nhưng vẫn chưa thể đưa vào sản xuất. Phải tạo ra giống và đưa được vào sản xuất thì mới được coi là thành công.

Việc ứng dụng cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam mới chỉ trên cây ngô và đều phải nhập giống từ nước ngoài về. Theo nghiên cứu của ông Trần Xuân Định và ông Graham Buckner năm 2021, tổng diện tích cộng dồn của giống ngô biến đổi gen ở Việt Nam là 1,3 triệu ha. 1 ha ngô giống biến đổi gen tăng được 4,3-7,3 triệu đồng so với giống truyền thống thì cộng dồn là con số khổng lồ 255 - 432 triệu USD. Tuy nhiên, sau 10 năm, mục tiêu đặt ra trong chương trình công nghệ sinh học nông nghiệp của Chính phủ là một số cây trồng phải đạt 50% diện tích thì còn xa vì ngô hiện nay nếu tính theo cách của ngành nông nghiệp mới chỉ đạt 25%.

Trong khi đó, Việt Nam đã phê duyệt và cho phép nhập vào 52 sản phẩm biến đổi gen gồm các loại ngô, bông, đậu tương, cải dầu. Chúng ta đang nhập khẩu khoảng trên 90% đậu tương và sản phẩm đậu tương, hơn 50% ngô làm thức ăn chăn nuôi từ các nước trồng biến đổi gen.  

Chỉnh sửa gen - công nghệ thống soái của tương lai

Nhiều nhà khoa học thế giới phát biểu rằng thời gian sắp tới chúng ta sản xuất lương thực thế nào, mặc ra sao, bảo vệ sức khỏe thế nào, bảo vệ môi trường ra sao phụ thuộc vào công nghệ chỉnh sửa gen. Đó là công nghệ hiệu quả thống soái có thể chỉnh sửa được một hoặc nhiều gen cùng một lúc. Có thể làm “câm” gen này, tăng cường biểu hiện của gen kia để tạo ra những sản phẩm theo như ý muốn của con người. So với biến đổi gen, công nghệ chỉnh sửa gen đơn giản hơn nhiều lần nên sản phẩm nó tạo ra rẻ hơn và nhiều cơ sở nghiên cứu khoa học ở các nước đang phát triển cũng có thể làm được.

Biến đổi gen sở dĩ đắt bởi vì kỹ thuật thiết kế gen và vector chuyển gen khá phức tạp, đòi hỏi chuyên môn rất cao và nhiều thiết bị đắt tiền. Biến đổi gen thường tạo ra sinh vật có ADN ngoại lai và protein mới, do đó vấn đề đánh giá an toàn sinh học đối với môi trường, đa dang sinh học và sức khỏe con người, vật nuôi kéo dài và kinh phí không hề nhỏ. Tuy vậy, đã có nhiều loại cây trồng biến đổi gen được tạo ra, nhưng tỷ lệ đưa vào sản xuất thương mại thấp, chủ yếu do mức độ chấp nhận của công chúng thấp. Điều này làm nản lòng các nhà đầu tư và các nhà khoa học.

Còn chỉnh sửa gen được chia làm 3 loại dựa vào cách thức tạo ra đột biến và sản phẩm mà nó tạo ra:

SDN1: tạo ra đột biến trên gen đích như thêm/mất/thay thế một số nucleotide. Sản phẩm cây trồng cuối cùng được tạo ra không chứa ADN ngoại lai, không sinh ra protein mới và được nhiều nước không coi là biến đổi gen.

SDN2: tạo ra thay đổi trên gen đích, như loại đi hay thêm vào một đoạn nucleotide mới. Sản phẩm cây trồng cuối cùng được tạo ra có thể chứa ADN ngoại lai hoặc không. Nhiều nước coi cây trồng tạo ra bằng phương pháp này là biến đổi gen, nhiều nước cho rằng phải căn cứ vào trường hợp cụ thể nếu có đưa vào ADN mới và tạo ra protein mới thì mới bị coi là biến đổi gen. 

SDN3: khi người ta chèn một gen mới vào một vị trí đích. Như vậy sản phẩm tạo ra sẽ có ADN mới và protein mới. Trường hợp này sẽ đánh giá như biến đổi gen.

Dạng SDN1, hay còn gọi là đột biến chính xác, người ta chỉ thay đổi một vài nucleotide trên gen mục tiêu làm thay đổi chức năng gen theo hướng mình muốn mà không đưa ADN hay protein mới vào cơ thể sinh vật. Phương pháp chỉnh sửa gen này tương đối đơn giản, lại không đòi hỏi đánh giá an toàn sinh học phức tạp, cho nên dễ thực hiện và rất triển vọng trong nhiều lĩnh vực trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản và cả bảo vệ sức khỏe con người.

Chỉnh sửa gen sở dĩ trở nên hiện thực vì hiện nay người ta đã có thể giải mã genom dễ dàng một loại sinh vật và hiểu sâu sắc về cấu tạo, chức năng của gen ở nhiều loài thực vật, động vật, vi sinh vật, kể cả con người. Từ đó người ta hi vọng chỉnh sửa gen sẽ trở thành công cụ toàn năng trong nông, lâm, ngư nghiệp, trong bảo vệ sức khỏe và môi trường.

Chỉnh sửa gen dựa trên cơ chế tự bảo vệ của tế bào vi khuẩn. Trong tế bào vi khuẩn có tồn tại chuỗi CRISPR gắn với enzynm cắt CAS. Khi virus xâm nhập vào tế bào vi khuẩn thì chuỗi CRISPR/CAS này được hoạt hóa, tìm và cắt ADN của virus, khiến chúng không phát triển trong tế bào được. Sau đó, một đoạn ADN của virut được gắn vào chuỗi CRISPR để nhận biết virut mỗi lần xâm nhập sau. Người ta đã lợi dụng cơ chế bảo vệ của tế bào vi khuẩn ấy và hệ thống tự sửa chữa ADN của sinh vật nhân chuẩn để tạo nên hệ thống chỉnh sửa gen.

Ví dụ cơ chế chỉnh sửa gen kháng bạc lá được thục hiện như sau: Khi vi khuẩn bạc lá xâm nhiễm vào cây lúa chúng tiết ra ra protein, protein này bám vào gen vận chuyển đường và kích hoạt gen này biểu hiện để cung cấp đường cho vi khuẩn phát triển nên dẫn đến việc gây ra bệnh. Người ta dùng công nghệ chỉnh sửa gen để gây đột biến gen vận chuyển đường: khi không có vi khuẩn gen vẫn hoạt động bình thường; khi có vi khuẩn xâm nhiễm, protein độc của vi khuẩn không bám được vào gen, gen không được kích hoạt, vi khuẩn không có đủ dinh dưỡng để phát triển do đó không gây bệnh, cây lúa trở nên kháng.

Nhật Bản đã tạo ra giống cà chua chỉnh sửa gen tăng cường hàm lượng GABA, đã đưa vào sản xuất, giúp gia tăng hoạt chất mà khi con người ăn thì sẽ như dùng thực phẩm chức năng. Hiện nay Nhật Bản đã chuyển giao công nghệ cho một số nước và họ cũng muốn chuyển giao cho Việt Nam nhưng ta lại chưa có cơ chế quản lý an toàn sinh học với cây trồng chỉnh sửa gen.

Nhiều tổ chức quốc tế đã giúp Việt Nam tìm hiểu và thúc đẩy ứng dụng công nghệ này. Lần đầu tiên vào năm 2016 đã có hội nghị ở Đà Nẵng giới thiệu về công nghệ chỉnh sửa gen. Sau đó một loạt các đơn vị như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ Sinh học, Đại học Thái Nguyên, Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long, Đại học Quốc gia Hà Nội đã thực hiện chỉnh sửa gen trên các cây trồng như lúa, đậu tương, ngô. Viện Di truyền Nông nghiệp là đơn vị đầu tiên tiếp cận công nghệ này và đã thành công trong việc tạo ra dòng lúa kháng bệnh bạc lá bằng chỉnh sửa gen.

Tất cả các công nghệ đang sử dụng ở Việt Nam hiện nay là SDN1 hay còn gọi là đột biến chính xác. Nó khá tương đồng với phương pháp đột biến mà các nhà chọn tạo giống ở Việt Nam đã sử dụng từ hơn 50 năm nay. Bản chất của phương pháp đột biến này là đem hạt giống hay mô thực vật, xử lý hóa chất hay tia phóng xạ gamma, tia X, hay tia ion kim loại nặng. Bằng cách này có thể tạo ra thể đột biến ở bất kỳ gen nào, nhiễm sắc thể nào trong bộ gen của thực vật. Vì vậy kết quả tạo ra rất tình cờ, khó có thể định hướng trước được. Đó là nhược điểm chính của phương pháp chọn giống bằng đột biến.

Nhưng bằng phương pháp chỉnh sửa gen, người ta có thể thực hiện điều mong muốn ngay trên gen chủ đích, đã biết trước về chức năng và tạo ra thay đổi để gen hoạt động theo ý muốn của con người. Ngoài ra người ta có thể chỉnh sửa cùng lúc nhiều gen trong một cơ thể, mở ra triển vọng tạo giống cây trồng vật nuôi theo ý muốn của con người theo nhiều tính trạng.

Chúng ta nên sớm có quy chế quản lý sản phẩm và cây trồng chỉnh sửa gen. Điều này không chỉ thúc đẩy phát triển khoa học công nghệ, cho phép chúng ta tiếp cận với các thành tựu mới công nghệ sinh học mang lại, mà còn mang lại lợi ích kinh tế rất lớn cho nông nghiệp và nông dân. Từ kinh nghiệm việc ứng dụng cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam cho thấy đầu tư xây dựng hệ thống quy chế cho sử dụng sản phẩm khoa học công nghệ quan trọng không kém đầu tư cho khoa học công nghệ. Năm 2015 chúng ta đã hoàn thiện quy chế để sản xuất thương mại cây trồng biến đổi gen và điều đó mang lại lợi ích kinh tế không nhỏ.

(GS.TS Lê Huy Hàm)