Golden rice - GR-presentation -Gạo vàng

Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất
GẠO VÀNG
Thuật ngữ Golden rice – Gạo vàng được đặt ra đầu tiên bởi doanh nhân người Thái Lan, người đứng ra hoạt động với mục đích làm giảm tỉ lệ sinh đẻ - nguyên nhân chính gây ra vấn đề an ninh lương thực.
Gạo vàng là giống lúa gạo được tạo ra nhờ kỹ thuật di truyền.
Mục đích tạo ra gạo vàng là để tổng hợp tiền vitamin A nhằm chống lại nạn thiếu vitamin A (VAD- Vitamin A deficiency)
Gạo vàng là gì
Professior Ingo Potrykus and Peter Beyer
University of Freibug
Lúa gạo là thực phẩm chủ yếu. Được trồng trọt trên 10.000 năm.
Lúa gạo là lương thực chính cho trên 3 tỉ người, là nguồn cung cấp carbohydrate và thậm chí cả protein chính ở châu Á và cả châu Phi.
Đa phần những nơi thiếu Vitamin A sử dụng lúa gạo là lương thực chính.
Tại sao lại sản xuất gạo vàng
Thiếu vitamin A
Đầu những năm thế kỷ 21, ước tính 124 triệu người ở 118 quốc gia bị ảnh hưởng.
1.2 triệu người bị chết, 500.000 trường hợp bị mù lòa và hàng triệu người bị bệnh khô mắt mỗi năm.
Gây ra 30% người mù
VAD khiến 350.000 trẻ em bị mù lòa mỗi năm
Cứ 4 trẻ em chết thì có 1 trẻ em chết do VAD
600.000 phụ nữ mang thai bị chết do VAD
Tại sao lại sản xuất gạo vàng
THỰC TRẠNG
Prevalence of vitamin A deficiency. Red is most severe (clinical), green least severe. Countries not reporting data are coded blue. Source: WHO
HẬU QuẢ
Tuy nhiên gạo thiếu rất nhiều vi chất dinh dưỡng cần thiết, trong đó có vitamin A hay tiền chất của nó – b-carotene
Tại sao lại sản xuất gạo vàng
CƠ SỞ KHOA HỌC
Nội nhũ gạo chưa trưởng thành có khả năng tổng hợp tiền chất geranylgeranyl diphosphate (GGPP), hợp chất này có thể được sử dụng để tổng hợp carotene phytoene không màu nhờ biểu hiện của enzyme phytoene synthase trong nội nhũ gạo.
(P. Burkhardt et al., 1997)
IPP
DMAPP
GGPP (C20)
Phytoene (C40)
Sự khử
Lycopene (C40)
a - carotene
b - carotene
cyclization
Carotenes
zeaxanthin
b-cryptoxanthin
astaxanthin
canthaxanthin
Xanthophylls
Phytoene synthase
Phytoene desaturase
a-cryptoxanthin
lutein
Đường hướng sinh tổng hợp carotenoid cơ bản
Vấn đề của đường hướng tổng hợp
b-carotene ở thực vật
Daffodil gene
Single bacterial gene;
performs both functions
-Carotene Pathway Genes Added
Giải pháp Gạo vàng
Ye et al., Science 287, 303-305 (2000)
Wild-type
(Ye et al., 2000)
Figure 5: Vectors used for the transformation of Agrobacterium tumefaciens. The inserted genes carry a transit peptide which assists with the import of plastids
Image taken from: Al-Babili and Beyer, 2005
The Complexity of Golden Rice
The Complexity of Golden Rice
Gạo vàng thế hệ 1
Promoter đặc thù, Psy và CrtI chỉ biểu hiện ở nội nhũ

Hàm lượng carotenoids chỉ đạt 1-2 mg/g
Nâng cao hàm lượng b-caroten
Tăng cường sự biểu hiện của CrtI
Tuy nhiên hàm lượng carotenoid không tăng lên
(Hoa et al., 2005)
Nâng cao hàm lượng b-caroten
Sơ đồ T-DNA trong pSYN12424 được sử dụng cho GR-2
RB ,LB – bờ trái và bờ phải T-DNA
Glu – rice endosperm-specific glutelin promoter
SSUcrtI – Erwinia uredovora crtI functionally fused to the pea ribulose bis-phosphate carboxylase small subunit transit peptide for chloroplast localisation
Ubi1- marker chọn lọc - maize polyubiquitin promoter with intron
Zm Psy – Zea may phytoene synthase gene
pmi – gen chỉ thị - phosphomannose isomerase gene from E. coli for positive selection
nos - nopaline synthase terminator
GR 2 chứa 37mg/g carotenoid trong đó có 31mg/g là b-carotene


(Paine et al., Nature Biotechnology, Volume 23, no.4, 482-487, (April, 2005)
Gạo vàng thế hệ 2
Golden Rice
Wild type
Low levels β-carotene
High levels β-carotene
Both able to reduce VAD, but the one on the right contains preferred levels of β-carotene due to higher gene expression levels
Np PsyIcrtI
Zm PsyIcrtI
Các dạng lúa gạo khác nhau(a) dạng bình thường, (b)Gạo vàng sử dụng gene psy của hoa thủy tiên, c) Gạo vàng sử dụng gene psy của ngô. (Al-Babili et al., 2005)

Nghiên cứu GR ở Việt Nam
Nghiên cứu GR ở Việt Nam
Nghiên cứu GR ở Việt Nam
Nghiên cứu GR ở Việt Nam
Nghiên cứu GR ở Việt Nam
Sức khỏe
Có thể gây độc hoặc dị ứng
Khả năng hấp thụ của người bình thường và người bị bệnh
Môi trường
Giảm đa dạng sinh học. Có thể trở thành dạng cỏ dại phát triển mạnh và đe dọa sự tồn tại của cây lúa gạo tự nhiên
Hủy hoại nguồn gene tự nhiên.
Văn hóa
Nhiều người thích trồng và ăn gạo trắng hơn do giá trị truyền thống và tín ngưỡng.

Còn nhiều vấn đề nghi ngại ???
VẤN ĐỀ TRANH CÃI
Gạo vàng không cần thiết ???
Các cuộc thử nghiệm đã cho thấy sự khác nhau duy nhất giữa GR và các giống lúa khác là khả năng tổng hợp carotenoid không chỉ ở lá mà cả ở nội nhũ.

Khả năng gây dị ứng có thể được loại bỏ dựa trên phân tích tin sinh học về những protein chuyển gen.
VẤN ĐỀ TRANH CÃI
Nhà sản xuất lên tiếng
Quá trình trao đổi b-carotene ở người và động vật là khác nhau.

GR đã được thử nghiệm trên người trưởng thành ở USA và 1 nhóm trẻ em ở Trung Quốc. Ở USA cho kết quả thành công và cuộc thử nghiệm ở Trung Quốc đang được tiến hành đánh giá.
Nhà sản xuất lên tiếng
VẤN ĐỀ TRANH CÃI
Mất 10 năm (1980-1990) để phát trển những kỹ thuật cần thiết để chuyển gene vào lúa gạo.
Mất 9 năm (1990-1999) để chuyển các gen hình thành nên đường hướng sinh tổng hợp tiền vitamin A và hạt lúa.
Mất 5 năm (1999-2004) để phát triển Gạo Vàng. Sẽ mất vài năm nữa để GR vượt qua những rào cản.
Thực tế là GR có thể giảm về căn bản người mù (500.000 trẻ em mỗi năm) và người chết (2-3 triệu người mỗi năm) – 20 năm là một thời gian quá dài. Nếu có thể rút ngắn thời gian , chúng tôi có thể chống lại bệnh mù lòa cho hàng trăm nghìn trẻ em.
Nhà sản xuất lên tiếng
VẤN ĐỀ TRANH CÃI
http://www.goldenrice.org/Content4-Info/info.html
Tài liệu tham khảo
Thanks !
For additional information, please contact to us !!!