Sự khác biệt giữa hạt giống lai và GM

HẠT GIỐNG

Một giống lai được tạo ra khi hai cây mẹ khác nhau về mặt di truyền cùng loài, được thụ phấn chéo. Trong quá trình thụ phấn, phấn hoa từ con đực thụ tinh giao tử từ buồng trứng cái để tạo ra hạt con. Vật liệu di truyền từ thực vật nam và nữ kết hợp với nhau tạo thành hạt được gọi là hạt lai thế hệ thứ nhất (F1).

Trong thiên nhiên:

Thực vật có hoa đã phát triển các cơ chế khác nhau để tạo ra con cái có đặc điểm di truyền khác nhau để có cơ hội sống sót cao hơn trong môi trường thay đổi.

Dicliny là sự xuất hiện của hoa đơn tính (trái ngược với hoa lưỡng tính). Thực vật lưỡng tính mang hoa đực và hoa cái trên các cây riêng biệt (trái ngược với cây đơn tính, mang cả hai trên cùng một cây). Điều này buộc phải thụ phấn chéo.

Dichogamy là sự khác biệt tạm thời về sự trưởng thành bao phấn và kỳ thị (cơ quan sinh sản thực vật nam và nữ), một lần nữa khuyến khích thụ phấn chéo. Protandry đề cập đến sự mất màu (trưởng thành) của bao phấn trước khi sự kỳ thị trở nên dễ tiếp nhận, trong khi protogyny có thể được xem là kịch bản ngược lại.

Tự không tương thích (loại bỏ phấn hoa từ cùng một loại cây) và herkogamy (phân tách không gian của bao phấn và nhụy) đảm bảo tránh tự thụ tinh.

Tự không tương thích được chia thành các loại dị hình và đồng hình. Cây có hoa dị hình (2 loại hoa) hoặc hoa dị hình (3 loại), biểu hiện sự khác biệt có thể nhìn thấy trong cấu trúc sinh sản giữa mỗi loại. Chỉ có các loại hoa khác nhau là tương thích để thụ phấn do sự kỳ thị và chiều cao phong cách. Hoa đồng hình, mặc dù hình thái giống nhau (về ngoại hình), có sự tương hợp được kiểm soát bởi gen. Càng giống nhau về di truyền giữa phấn hoa và noãn (giao tử cái), chúng càng có khả năng không tương thích để thụ tinh. [I]

Sử dụng thương mại:

Mặc dù lai tạo xảy ra tự nhiên trong tự nhiên, nó có thể được kiểm soát bởi các nhà nhân giống cây trồng để phát triển cây trồng với sự kết hợp các đặc điểm mong muốn về mặt thương mại. Ví dụ về khả năng chống lại sâu bệnh, bệnh tật, hư hỏng, hóa chất và căng thẳng môi trường như hạn hán và sương giá, cũng như cải thiện năng suất, diện mạo và hồ sơ dinh dưỡng.

Giống lai được sản xuất trong môi trường công nghệ thấp như cánh đồng trồng trọt hoặc nhà kính. Ví dụ về các loại cây trồng mới chỉ tồn tại dưới dạng giống lai bao gồm Canola, bưởi, ngô ngọt, dưa đỏ, dưa hấu không hạt, tangelos, clementines, apriums và pluots. [ii] Cây trồng lai được nghiên cứu ở Hoa Kỳ vào những năm 1920 và đến những năm 1930, ngô lai đã được sử dụng rộng rãi. [iii]

Lai tạo bắt nguồn từ các lý thuyết của Charles Darwin và Gregor Mendel vào giữa những năm 1800. Phương pháp đầu tiên được sử dụng bởi những người nông dân được gọi là tách ngô, trong đó phấn hoa của cây ngô mẹ được loại bỏ và trồng giữa các hàng cây bố, chỉ đảm bảo thụ phấn từ phấn hoa của cha. Do đó, hạt giống được thu hoạch từ cây mẹ là giống lai. ⁱⁱ Việc loại bỏ thủ công các cấu trúc cơ quan nam của cây, được gọi là sự nhũ hóa tay.

Sửa đổi giới tính là một phương pháp khác được nông dân áp dụng để định hướng nhân giống cây trồng. Biểu hiện giới tính có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi các yếu tố như dinh dưỡng thực vật, ánh sáng và nhiệt độ và phytohormone. Các kích thích tố thực vật như chất phụ gia, etherl, erthephon, cytokinin và Brassinosteroids, cũng như nhiệt độ thấp, gây ra sự thay đổi trong biểu hiện giới tính nữ. Hormone điều trị gibberellin, bạc nitrat và pthalimide, cũng như nhiệt độ cao, có xu hướng ủng hộ nam tính. ^Tôi

Bằng sáng chế và mối quan tâm kinh tế

Thế hệ F1 là một giống duy nhất, khi được lai với thế hệ của chính nó để tạo ra chuỗi F2, sẽ tạo ra các cây có các tổ hợp gen mới, ngẫu nhiên của DNA bố mẹ. Vì lý do này, hạt giống F1 trao quyền sáng chế cho nhà sản xuất của họ, vì cùng một hạt giống phải được mua mỗi năm để trồng.

Mặc dù có lợi, hạt giống lai quá đắt để sử dụng ở các nước đang phát triển, vì chi phí của hạt giống được kết hợp với yêu cầu của máy móc đắt tiền để sinh sản và áp dụng thuốc trừ sâu. Các Cuộc cách mạng xanh, một chiến dịch nhằm mục đích truyền bá việc sử dụng hạt giống lai để tăng sản lượng lương thực, thực sự gây bất lợi về kinh tế trong cộng đồng nông thôn. Chi phí bảo trì cao liên quan, buộc nông dân phải bán đất của họ cho các doanh nghiệp nông nghiệp, làm gia tăng khoảng cách giàu nghèo hơn nữa.

HẠT GIỐNG GM

Công nghệ DNA tái tổ hợp liên quan đến việc ghép các gen của các sinh vật, thậm chí từ các loài khác nhau (không bao giờ có thể sinh sản trong tự nhiên), dẫn đến một sinh vật "biến đổi gen". Thay vì sinh sản hữu tính, các kỹ thuật phòng thí nghiệm đắt tiền được sử dụng để tạo ra sinh vật biến đổi gen, hay "GMO". ⁱⁱ

Phương pháp:

Súng gen là phương pháp phổ biến nhất để đưa vật liệu di truyền nước ngoài vào bộ gen của cây trồng monocot như lúa mì hoặc ngô. DNA liên kết với các hạt vàng hoặc vonfram, được tăng tốc ở mức năng lượng cao và xâm nhập vào thành tế bào và màng, nơi DNA tích hợp vào nhân. Một bất lợi là tổn thương mô tế bào có thể xảy ra. [Iv]

Agrobacteria là ký sinh trùng thực vật có khả năng tự nhiên để biến đổi tế bào thực vật bằng cách chèn gen của chúng vào cây chủ. Thông tin di truyền này, được mang trên một vòng DNA riêng biệt được gọi là plasmid, mã cho sự phát triển khối u trong cây. Sự thích nghi này cho phép vi khuẩn lấy chất dinh dưỡng từ khối u. Các nhà khoa học sử dụng Agrobacterium tumefaciens như một véc tơ để chuyển các gen mong muốn thông qua plasmid Ti (gây ra khối u) thành các giống thực vật hai lá mầm, như khoai tây, cà chua và thuốc lá. DNA T (DNA biến đổi) tích hợp vào DNA thực vật và những gen này sau đó được biểu hiện bởi thực vật. [V]

Vi tiêm và điện di là các phương pháp khác để chuyển gen vào DNA, lần đầu tiên trực tiếp và lần thứ hai thông qua lỗ chân lông. Gần đây, các công nghệ CRISPR-CAS9 và TALEN đã nổi lên như là các phương pháp chỉnh sửa bộ gen chính xác hơn nữa.

Chuyển DNA cũng xảy ra trong tự nhiên, chủ yếu ở vi khuẩn thông qua các cơ chế như hoạt động của transpose (yếu tố di truyền) và virus. Đây là cách nhiều mầm bệnh tiến hóa để trở nên kháng kháng sinh. ^iv

Bộ gen thực vật được sửa đổi để bao gồm các tính trạng không thể xảy ra tự nhiên trong loài. Những sinh vật này được cấp bằng sáng chế để sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, trong số các ứng dụng công nghệ sinh học khác, như sản xuất dược phẩm và các sản phẩm công nghiệp khác, nhiên liệu sinh học và quản lý chất thải. ⁱⁱ

Sử dụng thương mại:

Cây trồng đầu tiên GM GM (biến đổi gen) là cây thuốc lá kháng kháng sinh, được sản xuất vào năm 1982. Thử nghiệm trên thực địa cho cây thuốc lá kháng thuốc diệt cỏ ở Pháp và Hoa Kỳ sau đó vào năm 1986 và một năm sau đó, một công ty của Bỉ đã biến đổi gen kháng côn trùng thuốc lá. Thực phẩm GM đầu tiên được bán thương mại là thuốc lá kháng vi-rút xâm nhập thị trường Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa vào năm 1992. ^iv "Flavr Savr" là cây trồng GM đầu tiên được bán thương mại ở Hoa Kỳ vào năm 1994: một loại cà chua chống thối được phát triển bởi Calgene, một công ty mà sau đó được mua bởi Monsanto. Cùng năm đó, châu Âu đã phê duyệt cây trồng biến đổi gen đầu tiên để bán thương mại, một loại thuốc lá kháng thuốc diệt cỏ. ⁱⁱ

Thuốc lá, ngô, gạo và cây bông đã được sửa đổi bằng cách thêm vật liệu di truyền từ vi khuẩn Bt (Bacillus thuringiensis) để kết hợp các đặc tính chống côn trùng của vi khuẩn. Khả năng kháng virut khảm dưa chuột, trong số các mầm bệnh khác, đã được đưa vào cây đu đủ, khoai tây và bí đao. "Cây trồng làm tròn" như đậu nành, có thể sống sót khi tiếp xúc với thuốc diệt cỏ có chứa glyphosate được gọi là Round-up. Glyphosate giết chết thực vật bằng cách phá vỡ các quá trình trao đổi chất tổng hợp axit amin của chúng. ^iv

Hồ sơ dinh dưỡng thực vật đã được tăng cường cho lợi ích sức khỏe của con người cũng như cải thiện thức ăn chăn nuôi. Các quốc gia phụ thuộc vào cây trồng và cây họ đậu thiếu axit amin tự nhiên, sản xuất hạt giống GM với hàm lượng axit amin lysine, methionine và cysteine ​​cao hơn. Gạo làm giàu beta-carotene đã được giới thiệu ở các nước châu Á nơi thiếu vitamin A là nguyên nhân phổ biến gây ra các vấn đề về thị lực ở trẻ nhỏ.

Dược thực vật là một khía cạnh khác của kỹ thuật di truyền. Đây là việc sử dụng các nhà máy sửa đổi được trồng đại trà để sản xuất các sản phẩm dược phẩm như vắc-xin. Các cây như cải xoong, thuốc lá, khoai tây, bắp cải và cà rốt là những cây được sử dụng phổ biến nhất để nghiên cứu di truyền và thu hoạch các hợp chất hữu ích, vì các tế bào riêng lẻ có thể được loại bỏ, thay đổi và phát triển trong nuôi cấy mô để trở thành một khối các tế bào không phân biệt được gọi là mô sẹo. Các tế bào mô sẹo này chưa chuyên về chức năng và do đó có thể tạo thành toàn bộ một nhà máy (một hiện tượng được gọi là totipotency). Vì cây được phát triển từ một tế bào biến đổi gen duy nhất, toàn bộ cây sẽ bao gồm các tế bào có bộ gen mới và một số hạt của nó sẽ sinh ra con cái có cùng đặc điểm được giới thiệu. ^v

Tranh luận đạo đức và hiệu quả kinh tế

Đến năm 1999, hai phần ba tất cả các loại thực phẩm chế biến sẵn của Hoa Kỳ có chứa thành phần biến đổi gen. Kể từ năm 1996, tổng diện tích bề mặt đất canh tác GMO đã tăng gấp 100 lần. Công nghệ biến đổi gen đã dẫn đến sự gia tăng lớn về năng suất cây trồng và lợi nhuận của nông dân, cũng như giảm sử dụng thuốc trừ sâu, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. ⁱⁱ Những người sáng lập kỹ thuật di truyền cây trồng, cụ thể là Robert Fraley, Marc Van Montagu và Mary-Dell Chilton, đã được trao Giải thưởng Thực phẩm Thế giới năm 2013 vì đã cải thiện chất lượng, số lượng hoặc tính sẵn có của thức ăn quốc tế. ^iv

Việc sản xuất GMO vẫn là một chủ đề gây tranh cãi và các quốc gia khác nhau trong quy định về các khía cạnh bằng sáng chế và tiếp thị. Mối quan tâm bao gồm an toàn cho tiêu dùng của con người và môi trường và câu hỏi về các sinh vật sống trở thành tài sản trí tuệ. Nghị định thư về an toàn sinh học là một thỏa thuận quốc tế về các tiêu chuẩn an toàn liên quan đến sản xuất, chuyển giao và sử dụng GMO.