Bài giảng Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 1: Một số khái niệm cơ bản về công nghệ sinh học

11 NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC 2 Chương 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CNSH • 1. CNSH LÀ GÌ? • 2. PHÂN LOẠI NHỮNG LĨNH VỰC CNSH • CNSH nông nghiệp • CNSH y học • CNSH môi trường • CNSH năng lượng • CNSH vật liệu • CNSH chế biến thực phẩm • CNSH hóa học 23 3. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH CNSH 1. Trước chiến tranh thế giới thứ 2 2. Sau chiến tranh thế giới thứ 2 4 Chương 2: NHỮNG LĨNH VỰC TÁC ĐỘNG CHỦ YẾU CỦA CNSH HIỆN NAY Hình 7.7. Cây ứng dụng công nghệ sinh học theo MITI ( TRANG SAU ) 35 giảm chi phí chế tạo sản xuất lương thực, thực phẩm bằng enzim Hóa sinh chất phản ứng enzim Tăng năng suất điện tử sinh học (cảm biến sinh học, miếng sinh học) khử chất thải lựa chọn thực vật Tách chất kim loại bằng ngâm chiết cải tiến các loại sử dụng sinh khối Nuôi trồng dưới nước Công nghiệp hóa chất Lên men Công nghiệp dược phẩm Công nghiệp điện và điện tử Công nghiệp thực phẩm Môi trường Nông nghiệp Công nghiệp mỏ Chăn nuôi Công nghiệp tài nguyên năng lượng Công nghiệp đánh bắt thuỷ sản Công nghệ sinh học Các chất sinh vật có thể khai thác được CÂY CNSH 6 Bảng 7.4. Cơ cấu ngành nghề trong các lĩnh vực thuộc công nghệ sinh học Công nghệ sản xuất và chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật 13 Tạo giống vật nuôi bằng công nghệ sinh học 12 kỹ sư khai thác thiết bị quang phổ , sắc kí , hiển vi điện tử 24Tạo giống cây trồng bằng CNSH11 kiến tạo phần mền vi tính cho các quá trình sản xuất bằng CNSH 23Công nghệ sản xuất vácxin, vitamin10 chế tạo , vận hành thiết bị CNSH22Công nghệ sản xuất kháng sinh9 Năng lượng sinh học21Quá trình thiết bị CNSH8 kỹ thuật khai thác kim loại quý bằng CNSH 20Công nghệ di truyền và kỹ thuật gen7 điều khiển học trong sinh học19Sinh học tế bào6 Công nghệ sản xuất các loại axit hữu cơ va dung môi bằng sinh học 18Sinh lý động -thực vật5 Công nghệ sản xuất các chất giàu dinh dưỡng 17Sinh học phân tử4 xử lý chất thải lỏng bằng công nghệ sinh học 16Công nghệ vi sinh3 xử lý chất thải rắnbằng công nghệ sinh học 15Công nghệ enzim2 Công nghệ sinh học sản xuất phân bón14Công nghệ hoá sinh1 Chuyên nghành CNSHTTChuyên nghành CNSHSTT nguồn : Theo tài liệu của chương trình nhà nước về CNSH 47 1.CNSH VỚI VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG TÁI SINH TỪ SINH KHỐI 1.Khái niệm về năng lượng tái sinh từ sinh khối 2.Vấn đề quang hợp – sinh tổng hợp các chất hữu cơ 3.Hệ đơn bào tạo năng lượng 4.Khí sinh học (biogas) 5.Năng lượng tái sinh ngành nông nghiệp và lâm nghiệp 6.Pin sinh học 8 2. CNSH VỚI CN TP & SẢN XUẤT HÓA CHẤT 1. CN lên men 2. CN Sản xuất các acid amin 3. CN thủy phân protein  sản xuất nước chấm 4. CN sản xuất các enzym 5. CNSH trong chế biến tinh bột 6.CNSH Sản xuất các chất phụ gia thực phẩm 59 A/ CÔNG NGHỆ SH TRONG CBTP : 1/ CN sản xuất sữa: - Sản xuát phoma 2/Chế biến tinh bột 3/ Sx nước uống lên men: + Bia + rượu nho +rượu cồn ( chưng cất ) 4/ Sx sản phẩm chứa protein 10 4/ Sx sản phẩm chứa protein: + Thực phẩm lên men truyền thống giàu protein:phoma , đậu phụ, nước mắm .. + Protein vi khuẩn đơn bào SPC (SPC từ nguồn cacbonhydrate; từ tảo lam cố định đạm cyanobacteria và vi tảo.. ) 5/ Sx các chất tăng hương vị thực phẩm : +ủ chua ( citric axit ); các axit hữu cơ khác ( acetic , propionic ,itaconic,gluconic,fumaric) +Amino axit +vitamin và thực phẩm màu 611 + Chất tăng vị ngọt thực phẩm(các nuleotide(chủ yếu chứa inosine và guanine)được sx ở quy mô CN + keo thực phẩm: làm tăng mùi vị , hình dạng và thẩm mỹ của thực phẩm , thường ở dạng polysaccaride, được tạo ra trong quá trình lên men psodomonas sp.. -6/ Chế biến rau quả :nâng cao chất lượng chế biến như muối chua , làm nước chấm từ đậu phụ , đậu tương ; sx nước quả( giảm độ nhớt ; làm trong nước quả.. Cắt các liên kết pectin ..) 12 B/ CNSH trong sản xuất hóa chất : -vai trò xúc tác sinh học ( enzyme) và quá trình , phản ứng hóa học do chúng xúc tác đã tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau . Do đó có thể nói CNSH và ngành hóa có quan hệ chặt chẽ với nhau và bổ sung cho nhau ( TL- bảng 3.4-trang 57 ): VD: xúc tác sinh học ở giai đoạn phát triển; xúc tác ở giai đoạn kết thúc pt; xúc tác in vitro; xúc tác hóa học nhờ enzyme 713 - Hiện nay CNSH dã là cơ sở cho nhiều quy trình công nghệ sán xuất các sản phẩm hóa học như axetone, ethanolbutanol, butadiol , isopropanol từ gỗ , dầu mỏ ,than đá .. Hoặc từ các nguyên liệu khác VD sx glycerol từ tảo và các chất nhân thơm có giá trị với CN hóa chất hiện đại từ gỗ - CNSH hiện đại còn cung cấp nhiều chủng loại vs & enzyme cho phép thực hiện những biến đổi HH tinh vi trong sx các loại thuốc chữa bệnh có giá trị , các Steroid, các thuốc kháng sinh thế hệ mới , các chất thứ cấp có giá trị (terpene, alkaloid= con đường nuôi cấy tế bào thực vật 14 SAU ĐÂY LÀ MỘT SỐ VD CỤ THỂ CỦA CNSH TRONG NGÀNH HÓA CHẤT : 1/ Lên men sx dung môi hữu cơ:ethanol, glycerol, acetol, butanol.. VD: Dùng vi khuẩn clostridium acetolbutylicum để lên men yếm khí môi trường chứa tinh bột để thu nhận acetol thay cho quá trình chưng cất gỗ trong cong nghiệp trước đây( sơ đồ trg 59- TL ) 2/Sx axit hữu cơ: axit acetic(= CNVS để biến đổi celulose thành acetic axit, hoặc tổng hợp acetic axit từ co2 và H2 nhờ Acetobacter và clostridium..); Lactic axit; citric a. 815 3/ Sx amino axit: về nguyên tắc có thể thủy phân protein= axit hoặc enzyme hoặc tổng hợp hóa học để tạo ra các đồng phân quang học của amino axit , lên men và tổng hợp nhờ các enzyme. Ngày nay người ta dùng VSV để lên men hoặc xúc tác enzyme. Các chủngVS:Bacilus;Aerobacter;Micobacterium .. 4/CNSH sx thuốc kháng sinh và thuốc steroid chủ yếu nhờ lên men = VSV. Các hướng N/c trong limhx vực này tập trung vào ( mở rộng phổ hoạt động của thuốc ; nâng cao hiệu lực thuốc kháng sinh ; giảm độ độc và phản ứng phụ của thuốc đối với người ; tạo các dạng thuốc chịu được sự phân giải của vi khuẩn, kéo dài thời gian bán hủy của chúng ; hoàn thiện các các phương thức sử s\dụng thuốc Các loại thuốc kháng sinh được sx theo 3 phương pháp sau: 16 CÁC PP SX THUỐC KHÁNG SINH: a/ Lên men trực tiếp: bản chất của pp là bổ sung các tiền chất của kháng sinh hoặc các chất ức chế trao đổi chất vào môi trường lên men hướng chủng lên men tổng hợp chất kháng sinh và các đồng phân của nó vd: chủng penicillium chrysogennum chuyên tổng hợp penicillin. b/ tạo kháng sinh bằng phương pháp “đột biến tổng hợp”: bản chất là sử dụng các dạng đột biến để dịnh hướng tổng hợp thuốc kháng sinh theo mong muốn c/ cải biến thuốc kháng inh nhờ VSV.. 917 5/ Sử dụng tính năng và công dụng súc tác của các enzyme thương mại trong cong nghiệp hóa chất : -proteinase -glucose isomerase -amylase và Amyloglucosidase - Các enzyme thương phẩm khác ( E. lactase; E. invertase.. ) - Sử dụng một số E. không tan 6/ CNSH trong sx hóa chất từ sinh khối ( sx hóa chất từ tế bào TV( buộc các gene TV hoạt động trong tbào VK hoăc nuôi cấy các dòng TBTVchonj lọc nhằm tạo ra cacsc chất thứ cấp quý hiếm; SX hóa chất từ sinh khối ) 18 7/ Triển vọng của CNSH trong CNHC càng ngày vai trò của CNSH trong ngành Hóa chất càng được chú trọng khai thác vd: - Khai thác tối đa các phản ứng có hệ xúc tác sinh học ( phản ứng oxy khử trực tiếp trong đó quan trọng là gắn oxy trực tiếp vào cơ chất như biên đối alkane thành rượu.. ) - Dùng enzyme xúc tác cho các phản ứng hóa học phi truyền thống( oxy hóa cơ chất hữu cơ thông qua enzyme glucose oxydase.. ) 10 19 - Công nghệ protein ( cải biến protein tự nhiên bằng các phản ứng hóa học , hoặc công nghệ gene nhằm thay đổi hoặc nâng cao hoạt tính của protein - - ứng dụng enzyme trong hệ khan nước .. 20 1. Mục tiêu : cải thiện những đặc tính di truyền của sv 2. Tạo đột biến và phân lập chủng 3. Tạo giống bằng phương pháp lai ghép tế bào 4. Cải biến di truyền trong điều kiện in viVo  plasma. 5. Lai ghép tế bào trần – protoplast thực vật. 6. Lai ghép tế bào động vật. 3.CNSH TRONG DI TRUYỀN SINH HỌC PHÂN TỬ 11 21 4.CÔNG NGHỆ SINH HỌC NÔNG NGHIỆP. 1.Cuộc cách mạng xanh.- cải tạo giống cây trồng 2.Vấn đề cố định đạm (N) 3.Sản xuất năng lượng trong nông nghiệp. 4. Trồng cây trong dinh dưỡng(Phương pháp canh tác mới) 5. CNSH trong lĩnh vực BVTV 6.CNSH trong ngành chăn nuôi: nc cải tiến các công nghệ sinh sản , đặc biệt là công nghệ tế bào động vật trong đông lạnh tinh , phôi và cấy chuyển hợp tử, thụ tinh ống nghiệm; áp dụng phương pháp chỉ thị phân tử, cong nghệ chuyển gen trong chọn tạo các giống vật nuôi mới có năng suất cao, chất lượng cao ; Ứng dụng công nghệ gen trong xác định giới tính phôi một số loại gia súc quan trọng; nn/c và nâng cao năng lực sản xuất , bảo đảm đủ số lượng các loại văc-xin phong chông các dịch bênh gia suc , gia cầm 7.CNSH trong sản xuất phân bón vi sinh 22 5. CNSH NUÔI CẤY TẾ BÀO VI SINH – CNSH THỰC VẬT- IN VITRO 1.Công nghệ nuôi cấy tế bào vi sinh vật- Lên men 2.CNSH và vấn đề tạo giống cây trồng bằng phương pháp nuối cấy mô, tế bào, công nghệ vi nhân giống đáp ứng yêu cầu cây giống tốt , có chất lượng cao , sạch bệnh , các giống cây trồng lâm nghiệp có tốc độ sinh trưởng cao , chất lượng gỗ tốt , chống chịu sâu bệnh bệnh, thích nghi với các điều kiện ngoại cảnh bất thuận ,.. 12 23 6. CÔNG NGHỆ SINH HỌC VỚI Y HỌC 1.Sản xuất các chất có họat tính sinh học nhờ nuôi cấy mô tế bào. Sản xuất thuốc bằng công nghe nuôi cấy tế bào 2. n/c , pt và ứng dụng công nghệ tế bào gốc phục vụ chữa bệnh ; mở rộng quy mô ứng dụng công nghệ thụ tinh trong ống nghiệm đẻ giải quyết vấn đề vô sinh ; phất triển công nghệ đơn dòng tế bào và ứng dụng trong việc chẩn đoán vadf điều trị bệnh 3-N/C . Pt và ứng dụng công nghệ gen trong chẩn đoán và điều trị bệnh , nâng cao chất lượng và nòi giống con người VN 4-Chẩn đóan chữa trị bệnh dùng phương pháp di truyền phân tử và kỹ thuật AND tái tổ hợp. 5-Sản xuất các sản phẩm y học bằng tế bào cải biến. 6- Sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin , a amin , protein bằng công nghệ lên men và vi sinh tái tổ hợp . N/c và sx các loại vắc-xin thế hệ mới ( vắc –xin tế bào , vắc –xin tái tổ hợp , vắc –xin AND ) để đảm bảo cung ứng 80-90%nhu cầu trong nước và một phần cho xuất khẩu 7-Sản xuất thuốc nhờ công nghệ sử dụng DNA tái tổ hợp. 8- N/C các chất có hoạt tính sinh học từ đv, thực vật , vsv để sản xuất ở quy mô công nghiệp các loại thuốc, mỹ phẩm, và thực phẩm chức năng 9- N/C và ứng dụng công nghệ tế bào trong bảo tồn và phát triển các nguồn dược liệu quý hiếm . 24 7.CNSH VỚI MÔI TRƯỜNG -n/c phat triển & ứng dụng cnsh để tạo ra các công nghệ và sản phẩm thân thiện với môi trường , sx nhiên liệu sinh học ( khí sh, xăng sh, diezen sh..)phục vụ mục tiêu sản xuất sạch hơn và đảm bảo an ninh năng lượng -n/c phát triển và ứng dụng cnsh để xử lý các chất thải ô nhiễm và phục hồi các hệ sinh thái tự nhiên , bảo vệ môi trường -n/c pt & ud cnsh để lưu giữ và bảo tồn , sử dunh hợp lý tài nguyên, đa dạng sinh học đất đai , nước , không khí vì mục tiêu phát triển bền vững 13 25 7.CNSH VỚI MÔI TRƯỜNG -n/c phat triển & ứng dụng cnsh để tạo ra các công nghệ và sản phẩm thân thiện với môi trường , sx nhiên liệu sinh học ( khí sh, xăng sh, diezen sh..)phục vụ mục tiêu sản xuất sạch hơn và đảm bảo an ninh năng lượng -n/c phát triển và ứng dụng cnsh để xử lý các chất thải ô nhiễm và phục hồi các hệ sinhthais tự nhiên , bảo vệ môi trường -n/c pt & ud cnsh đẻ lưu giữ và bảo tồn , sử dunh hợp lý tài nguyên, đa dạng sinh học đất đai , nước , không khí vì mục tiêu phát triển bền vững 26 Chương 3: HIỆN TRẠNG VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CNSH VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CNSH 1.CNSH trên thế giới. 2.CNSH ở Việt Nam. 3.Sự phát triển CNSH tại TP HCM 14 27 1.CNSH trên thế giới. Công nghệ sinh học ngày càng chiếm ưu thế trong nông nghiệp thế giới Tình trạng suy giảm đa dạng sinh học, hệ thống giống cây trồng – vật nuôi kém năng suất, môi trường sinh thái mất cân đối và những vụ ngộ độc thực phẩm liên tục gia tăng trong thời gian qua... khiến nhiều nước trên thế giới phải đau đầu nghiên cứu nhằm tìm ra hướng đi mới và bền vững cho nền nông nghiệp. Trên thực tế, việc ứng dụng công nghệ sinh học (CNSH) vào sản xuất đã và đang mang lại lới ích to lớn cho nhiều quốc Công nghệ sinh học ngày càng chiếm ưu 28 Lợi ích của công nghệ sinh học Trước những thách thức về tăng dân số toàn cầu (vào năm 2020 sẽ có 9 tỷ người, năm 2050 sẽ là 12 – 15 tỷ người) và xu thế giảm tăng trưởng sản lượng lương thực do nạn phá rừng, xói mòn, dinh dưỡng đất đai cạn kiệt, môi trường khí hậu thay đổi, thiếu đất canh tác do công nghiệp hoá và đô thị hoá... việc phát triển CNSH đang là lựa chọn số một của nhiều quốc gia trên thế giới. Vậy, CNSH là gì? Theo một số tài liệu, CNSH được hiểu là quá trình áp dụng các nguyên lý khoa học và kỹ thuật để biến đổi vật chất bằng các tác nhân sinh học nhằm cung cấp sản phẩm và các dịch vụ. Các tác nhân sinh học chính là vi sinh 15 29 • vật, tế bào thực vật và các enzim. Sản phẩm và các dịch vụ chủ yếu của chúng có liên quan đến lĩnh vực nông nghiệp, ngư nghiệp, công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Ngày nay, CNSH đang được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, y học... Bằng những kiến thức sinh học về thực vật, động vật, nấm, vi khuẩn... và sử dụng “công nghệ DNA tái tổ hợp”, các nhà khoa học đang cố gắng tạo ra những cây trồng, vật nuôi có năng suất và chất lượng cao, những loại thực phẩm, dược phẩm phục vụ con người. 30 Trên thực tế, đối với những nơi ứng dụng CNSH trong nông nghiệp, bà con không phải sử dụng nhiều thuốc trừ sâu bệnh và phân bón hoá học, thậm chí có thể giảm được 15 - 30% lượng thuốc trừ sâu so với cách làm truyền thống. Bên cạnh đó, việc ứng dụng CNSH trong nông nghiệp còn giúp tăng năng suất cây trồng – vật nuôi, tăng thu nhập, bảo vệ đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường 16 31 • Điều dễ nhìn thấy nhất là sản phẩm CNSH đang mang lại lợi nhuận kinh tế khổng lồ cho nhiều quốc gia. Theo ông Clive James, Chủ tịch Hội đồng giám đốc Cơ quan quốc tế về ứng dụng CNSH nông nghiệp (ISAAA), trong thập niên đầu tiên trồng cây áp dụng CNSH (1996 – 2005), lợi ích kinh tế mang lại cho các nước là 27 tỷ USD, thuốc trừ sâu giảm được 172.000 tấn (tương đương 15% tổng lượng sử dụng cho cây trồng). Hiện đã có 22 nước, chiếm 55% dân số và 52% diện tích trên thế giới trồng cây biến đổi gien với tổng diện tích 102 triệu ha, tăng 60 lần trong vòng 11 năm (năm 1996, toàn thế giới chỉ có 1,7 triệu hecta, năm 2005 là 90 triệu hecta). Riêng tại châu Âu, trong năm 2007 diện tích cây trồng biến đổi gien đã tăng 77% so với năm trước, trong đó 32 Những quốc gia tiên phong Theo nghiên cứu của Trung tâm Chính sách nông nghiệp và Thực phẩm quốc gia Hoa Kỳ (NCFAP), so với cây trồng thông thường, các loại cây trồng CNSH giúp làm tăng sản lượng lương thực lên 6,6 tỷ pound (1 pound = 0,454kg). Diện tích trồng cây trồng CNSH tại Mỹ hiện là 47,6 triệu ha, tăng 11% so với năm 2003 và chiếm 59% tổng diện tích cây trồng CNSH toàn cầu, nhờ đó doanh thu cũng tăng lên 2,3 tỷ USD. Tài liệu nghiên cứu còn cho thấy, ứng dụng CNSH trong nông nghiệp có thể làm giảm tới 34% lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Hiện nay, Mỹ có tới 1.300 công ty CNSH với doanh thu hàng năm đạt khoảng 12,7 tỷ USD. 17 33 • Càng ở những quốc gia có diện tích đất nông nghiệp nhỏ hẹp, họ càng coi trọng và dành nhiều ưu ái cho CNSH. Đơn cử như ấn Độ, nước có diện tích canh tác bình quân đầu người tương đối thấp, chính vì vậy họ đã đặt mục tiêu phát triển CNSH trong nông nghiệp lên hàng đầu. Thành công lớn nhất của họ là đã phát triển cây bông biến đổi gien kháng sâu bệnh và chịu hạn tốt. Chỉ trong 3 năm (2005 – 2007), diện tích bông ấn Độ đã tăng gấp 3 lần, từ 13 triệu hécta lên 35 triệu hécta. Bộ trưởng Khoa học - Công nghệ ấn Độ, ông Kapil Sibal cho biết: “Hai ngành then chốt là nông nghiệp và dược phẩm sẽ được chúng tôi ưu tiên phát triển dài hạn, trong đó trọng tâm là các cây trồng biến đổi gien nhằm đảm bảo an ninh lương thực cho quốc gia đông dân thứ hai thế giới. Chúng tôi không thể nhắm mắt với CNSH trong nông nghiệp, vì như vậy là đi ngược lại mục tiêu duy trì tốc độ phát triển và bảo vệ môi trường, đảm bảo quyền lợi căn bản của người nông dân và an toàn 34 • và an toàn đối với sức khỏe người tiêu dùng”. Đến nay, công nghệ biến đổi gien của nước này đã được áp dụng thành công không chỉ trên cây bông mà còn cho trên 13 loại cây trồng khác như lúa, đậu, cà chua, bắp cải, cà..., đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn, ghi rõ nguồn gốc xuất xứ, không ảnh hưởng đến tính đa dạng sinh học, làm lợi cho môi trường 18 35 Tại ixaren: • Điều đáng chú ý là, nhờ có CNSH nên việc đưa phân bón, nhất là những thành phần kém hoạt động như phân lân thông qua hệ thống tưới nhỏ giọt chôn dưới lòng đất cũng dễ dàng hơn. Phân bón được bọc trong túi nhựa polime để bảo đảm phân ngấm chậm và truyền dẫn thông qua quá trình khuếch tán, cho phép khai thác phân bón tốt hơn và giảm ô nhiễm nước ngầm. Ưu điểm nổi trội của hệ thống tưới nhỏ giọt trong nhà kính và ngoài trời của Israel là nước nhỏ giọt vào đúng rễ cây, có thể tưới kèm phân bón, tiết kiệm được 30 - 60% lượng nước và phân bón. 36 Bên cạnh đó, công nghệ nhà kính bao gồm các băng phim chất dẻo chuyên dụng, sưởi ấm thông gió và các hệ thống cấu trúc, đã giúp nông dân Israel trồng được hơn 3 triệu bông hồng/ha/vụ và khoảng 300 tấn cà chua/ha/vụ, gấp 4 lần sản lượng trồng ngoài đồng. Ngoài ra, Israel còn ưu tiên sử dụng những hạt giống và cây con giống chống chịu được bệnh tật, bảo quản được lâu và thích nghi với những điều kiện khí hậu khác nhau như dưa hấu không hạt, bí chịu sâu bệnh, dưa chuột năng suất cao, đậu bắp vàng hình tròn, các giống bông lai với những sợi khỏe và dai... 19 37 • Hiện, 1/3 diện tích cây trồng ứng dụng CNSH là ở các nước phát triển và đang phát triển, trong đó Mỹ là quốc gia hàng đầu trồng cây biến đổi gien, tiếp đến là Argentina: 16,2 triệu hecta (chiếm 20%), Canada: 5,4 triệu hecta (6,7%), Braxin: 5 triệu hecta (6%), Trung Quốc: 3,7 triệu hecta 38 Có 4 loại cây trồng biến đổi gien đang được thương mại hóa mạnh nhất, đó là: đậu tương kháng thuốc diệt cỏ (48,4 triệu hecta, chiếm 60% tổng diện tích cây trồng biến đổi gien); ngô kháng thuốc diệt cỏ, bông và cải dầu. Ngoài ra, còn có khoảng 15 loại cây trồng biến đổi gien khác đang phát triển mạnh như cà chua, bầu, đu đủ, thuốc lá, lúa, dứa, dừa, khoai tây, khoai lang, bí đỏ, củ cải đường, táo, xoài, chuối, lúa mạch,... Dự kiến, năm 2010, toàn thế giới sẽ có khoảng 150 triệu hecta cây trồng biến đổi gien, doanh thu đạt khoảng 25 tỷ USD. 20 39 2.CNSH ở Việt Nam Mặc dù đã đi sau rất nhiều nước, kể cả một số nước trong khu vực ASEAN nhưng đến nay, công nghệ sinh học (CNSH) của Việt Nam vẫn chưa được các ban ngành quan tâm và đánh giá đúng vai trò trong sự nghiệp phát triển kinh tế nông nghiệp. Chính vì vậy, công tác nghiên cứu và ứng dụng CNSH vào thực tế sản xuất đang bỏngỏ Mặc dù đã đi sau rất nhiều nước, kể cả một 40 . Nhân giống khoai tây sạch bệnh siêu nguyên chủng ở Sở Khoa học và Công nghệ Thái Bình 21 41 Côngnghệ...chailọ Từ lâu, nông dân Việt Nam đã có tập quán ủ và sử dụng phân hữu cơ từ phân gia súc, cỏ rác, lá xanh, thực hiện “sạch làng tốt ruộng”. Vào những năm 70 của thế kỷ 20, hàng loạt giống lúa mới ngắn ngày năng suất cao tạo ra bằng CNSH đã được đưa vào sản xuất. Ở Lâm Đồng, CNSH được ứng dụng để nhân giống khoai tây, dâu tây, hoa lan, hoa ly bằng kỹ thuật nuôi cấy mô và sản xuất một số loại phân hữu cơ vi sinh. Biện pháp phòng trừ dịch hại tổng hợp (IPM) được triển khai rộng khắp và được nông dân hưởng ứng tích cực cũng là sản phẩm của CNSH. 42 • Trong chăn nuôi, phương pháp truyền giống nhân tạo đã được áp dụng rộng rãi. Từ việc thực hiện “lai kinh tế”, đến nay đã chuyển sang hướng lai cải tạo giống, nạc hóa đàn heo và Sind hóa đàn bò. Một số loại vắc xin chế tạo trong nước đã đạt trình độ quốc tế, giúp chúng ta chủ động trong việc phòng dịch cho gia súc, gia cầm. Thế nhưng, ngoài những thành công trong công nghệ đơn bội lúa, hệ thống vi nhân giống, công nghệ đơn bội ngô, chọn giống bằng phân tử, chuyển gien vật nuôi, sản xuất vắc xin, prôtêin tái tổ hợp... thì trình độ phát triển CNSH của nước ta vẫn rất... lẹt đẹt 22 43 • “Hiện tại, ở khu vực Đông Nam Á, Singapore có trình độ CNSH phát triển nhất, so với thế giới họ chỉ đứng sau các cường quốc Mỹ, Nhật Bản, Đức, Anh và Pháp. Tiếp đó là Malaysia, Thái Lan, Indonesia và Philippines. Trình độ CNSH của Việt Nam chỉ có thể đứng trên Lào, Campuchia, Mianma và Brunei mà thôi”. (PGS. TS. Nông Văn Hải, Phó viện trưởng Viện Công nghệ Sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) nhận xét: ) 44 • Theo PGS. TS Đỗ Năng Vinh, Phó viện trưởng Viện Di truyền Nông nghiệp (Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam), hầu hết các lĩnh vực CNSH trong nông nghiệp ở nước ta vẫn chỉ là công nghệ... chai lọ, mới hoàn thành được khâu nghiên cứu cơ bản, tính ứng dụng thực tế không cao, đặc biệt là khó mở rộng thành đại trà. Nhiều nhà khoa học cũng thừa nhận, việc nghiên cứu CNSH ở nước ta quá xa rời thực tiễn, không đáp ứng được nhu cầu thị trường, nhiều đề tài tồn tại tới... 20 - 30 năm nhưng các nhà khoa học vẫn "cắm đầu" vào nghiên cứu! 23 45 • TS. Nguyễn Việt Thắng (cán bộ Viện Sinh học nhiệt đới, (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) cho biết, TP. Hồ Chí Minh từng dự kiến đặt hàng nghiên cứu kỹ thuật tạo giống dứa Cayen nhưng thật ra, giống dứa năng suất này đã được Viện Kỹ thuật nhiệt đới nghiên cứu cách đó... 20 năm. “Thậm chí, có nhiều công trình vừa nghiên cứu xong, chưa kịp tìm hiểu tính thực tiễn thì lại bỏ đấy để đi tìm cái mới. Dẫn đến hậu quả là có nhiều công nghệ chưa bao giờ được thực hiện!”, 46 • Mơ hồ và luẩn quẩn Đó chính là thực trạng công tác nghiên cứu CNSH trong nông nghiệp ở nước ta mấy năm gần đâyĐó GS. TS. Nguyễn GS. TS. Nguyễn Quang Thạch, Viện trưởng Viện Sinh học nông nghiệp (Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội) 24 47 • Hồ Chí Minh kể: “Thành phố đang được coi là nơi ứng dụng CNSH mạnh nhất, thế mà trong một lần làm việc với Bộ Khoa học – Công nghệ để xin hợp tác với Cuba về chuyển giao CNSH, một vị lãnh đạo bộ đã ngạc nhiên cho rằng: Liệu TP. Hồ Chí Minh đã có tiềm lực gì về CNSH để hợp tác? Điều đó chứng tỏ, CNSH chưa được các cấp, ngành thực sự quan tâm một cách đầy đủ, luẩn quẩn và còn rất mơ hồ. Tuy nhiên, cũng phải thừa nhận, số lượng đề tài nghiên cứu về CNSH ở TP. Hồ Chí Minh khá nhiều nhưng việc đưa vào ứng dụng trong sản xuất rất khó do giá thành cao, công nghệ phức tạp”. 48 • “Cái khó của các nhà khoa học hiện nay là chỉ biết nghiên cứu chứ không thể tự sản xuất và đưa ra thị trường, đó không chỉ là hạn chế của TP. Hồ Chí Minh mà là tình trạng chung của cả nước. Bên cạnh đó, "điểm danh" khắp miền Nam mới thấy, cả vùng không hề có một nhà máy sản xuất vắc xin, không một nhà máy sản xuất huyết thanh hay nhà máy sản xuất thuốc kháng sinh. Hầu như mỗi đơn vị đều tự nghiên cứu lấy để dùng”, PGS. TS Tân phân bua. 25 49 • Trong khi đó, nhiều nhà nghiên cứu và doanh nghiệp cho rằng, Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng CNSH trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn giai đoạn 2006- 2015 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt từ năm 2006 là hơi quá sức. Bởi mục tiêu, nhiệm vụ và tham vọng thì nhiều mà năng lực đội ngũ cán bộ thì thấp, cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu lạc hậu, điều đó dẫn đến hậu quả là nguồn kinh phí hỗ trợ không phát huy tác dụng hoặc chỉ có ý nghĩa khuyến khích trong khi CNSH là công nghệ đòi hỏi đầu tư cao cả về thời gian và kinh phí. 50 • Theo các chuyên gia, phải mất trên dưới 10 năm thì một sản phẩm biến đổi gien mới hoàn tất quá trình tích tụ điều kiện cho mục đích cuối cùng là thương mại hoá. Cũng trong quãng thời gian đó, số tiền cần để thiết lập các điều kiện dao động trong khoảng 50-300 triệu USD, tuỳ loại gien, trong đó riêng chi phí quản lý đã “ngốn” 4-12 triệu USD. Do vậy, để phát triển CNSH, chúng ta cần lựa chọn đối tượng nghiên cứu ứng dụng phù hợp với trình độ công nghệ của Việt Nam cũng như chiến lược phát triển kinh tế đất nước. 26 51 • Việc nghiên cứu và ứng dụng CNSH vào nông nghiệp đang được Đảng và Nhà nước quan tâm, riêng giai đoạn 2006 – 2010, tổng kinh phí chi cho các mục tiêu lên đến 1.000 tỷ đồng. Tuy nhiên, điều đáng nói là năng lực CNSH của chúng ta còn thấp và nhỏ bé, đơn cử như năm 2006, ngành được chi 100 tỷ đồng cho công tác nghiên cứu nhưng chỉ “xài” hết khoảng 30 - 50% kinh phí, còn lại bỏ ngỏ...”. Chính vì thế, tham vọng làm chủ được một số CNSH hiện đại và ứng dụng có hiệu quả vào sản xuất vào năm 2010 xem ra khó thành hiện