1
Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cỏ dại là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất của cây
trồng do cạnh tranh trực tiếp dinh dưỡng, ánh sáng và là nơi cư trú của nhiều đối
tượng sâu bệnh hại. Mặt khác, sự cạnh tranh của cỏ dại gây ra các stress sinh học
đối với cây trồng, làm giảm khả năng sinh trưởng của cây. Trong trồng trọt, để hạn
chế cỏ dại có thể sử dụng (i) biện pháp diệt trừ thủ công hay canh tác tuy nhiên biện
pháp này mất nhiều công sức mà hiệu quả không cao; (ii) phun thuốc trừ cỏ hóa
học, phương pháp này được cho là hiệu quả hơn và được lựa chọn là công cụ chính
diệt trừ cỏ dại. Tuy nhiên thuốc diệt cỏ sẽ gây hại cho cây trồng, thậm trí làm chết
cây nếu phun quá nồng độ và không đúng thời điểm. Để khắc phục điều này, các
nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ vào cây
trồng. Tính đến năm 2010, diện tích cây trồng biến đổi gen kháng thuốc diệt cỏ
chiếm khoảng 61% (70 triệu ha) tổng diện tích cây trồng biến đổi gen hiện nay (148
triệu ha) (Clive James, 2011). Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ vào cây trồng đã
mang lại lợi ích lớn cho sản xuất nhờ tăng năng suất, giảm chi phí đầu tư công làm
đất, trừ cỏ, giảm ô nhiễm môi trường do sử dụng thuốc hóa học,…. Đậu tương là
cây trồng chính cung cấp protein cho con người và được trồng rộng khắp ở nhiều
quốc gia trên thế giới. Diện tích trồng đậu tương vào khoảng 102,4 triệu ha
(FAOSTAT, 2011); trong đó đậu tương chuyển gen chiếm 81% diện tích (Clive
James, 2011), là cây trồng chuyển gen có diện tích lớn nhất hiện nay (bông 64%,
ngô 39%). Ở Việt Nam, đậu tương có diện tích khoảng 197,8 nghìn ha, năng suất
chỉ đạt 15 tạ/ha (Tổng cục thống kê, 2011). Cỏ dại là một trong những trở ngại làm
cho diện tích trồng đậu tương không được mở rộng và ảnh hưởng đến năng suất cây
trồng. Năng suất và sản lượng đậu tương trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu
trong nước. Do vậy, hàng năm Việt Nam phải nhập khẩu một lượng lớn hạt đậu
tương để phục vụ nhu cầu trong nước (năm 2010, Việt Nam nhập khẩu hơn 227
nghìn tấn hạt đậu tương) (Tổng cục thống kê, 2011). Cùng với cây ngô và cây bông,
đậu tương là cây trồng được ưu tiên phát triển bằng kỹ thuật chuyển gen. Nhiều nhà

sát trên diện rộng hơn, từ đó là cơ sở cho việc ứng dụng cây đậu tương chuyển gen
kháng thuốc diệt cỏ vào thực tiễn sản xuất sau này.
3
Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về đậu tương
2.1.1. Nguồn gốc và phân loại
2.1.1.1. Nguồn gốc của đậu tương
Cây đậu tương là một trong những loài cây trồng được biết đến từ rất sớm.
Các bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học chỉ ra rằng đậu tương có nguồn
gốc từ Trung Quốc. Cây đậu tương được thuần hóa và trồng làm cây thực phẩm ở
Trung Quốc vào khoảng thế kỷ XVII trước công nguyên. Cây đậu tương được
truyền bá sang Nhật vào khoảng thế kỷ thứ XVIII, du nhập vào nhiều nước Châu Á
khác như: Indonesia, Philippin, Thái Lan, Ấn Độ, Việt Nam,… vài thế kỷ sau đó.
Cây đậu tương được trồng ở Châu Âu vào thế kỷ thứ XVII và ở Hoa Kỳ vào thế kỷ
XVIII (Chu Hoàng Mậu và cs, 2011).
2.1.1.2. Phân loại đậu tương
Đậu tương thuộc chi Glycine, họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm
Papilionoideae và bộ phaseoleae. Đậu tương có tên khoa học là Glycine Max (L)
Merr.
Do xuất phát từ những yêu cầu, căn cứ và tiêu chí phân loại khác nhau nên
cũng có nhiều cách phân loại khác nhau. Nhưng đến nay, hệ thống phân loại căn cứ
vào đặc điểm về hình thái, phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể được nhiều
người sử dụng.
Hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điểm hình thái, sự phân bố địa lý và
số lượng nhiễm sắc thể do Hymowit và Newell (1984) xây dựng. Theo hệ thống
này ngoài chi Glycine còn có thêm chi phụ Soja. Chi Glycine được chia ra
thành 7 loài hoang dại lâu năm, và chi phụ Soja được chia ra làm 2 loài: loài
đậu tương trồng Glycine (L) Merr. và loài hoang dại hàng năm G.Soja Sieb và
Zucc (Trần Văn Điền, 2007).

tròn dài, tròn dẹt, vỏ hạt thường nhẵn và có màu vàng nhạt, vàng đậm, xanh, nâu,
đen…đa số là hạt màu vàng. Những giống có hạt màu vàng có giá trị thương phẩm
cao. Khối lượng 1000 hạt dao động trung bình từ 100-200g. Hình dạng và màu sắc
của rốn hạt đặc trưng cho mỗi giống (Chu Hoàng Mậu và cs, 2011).
Bộ rễ đậu tương gồm rễ chính và rễ phụ. Trên rễ có rất nhiều nốt sần, đó là
kết quả của sự cộng sinh giữa vi khuẩn Rhizobium japonicum với rễ. Nốt sần có thể
dài 1cm, đường kính 5-6mm, khi mới hình thành nó có màu trắng sữa, khi phát triển
5
tốt nhất nốt sần có màu hồng. Nốt sần tập trung nhiều ở tầng đất có độ sâu từ 0-
20cm, có vai trò quan trọng trong việc cố định đạm nitơ không khí, với lượng đạm
cung cấp cho cây khoảng 30-60kg/ha (Chu Hoàng Mậu và cs, 2011).
Dựa vào thời gian sinh trưởng, đậu tương được chia thành các loại: chín rất
sớm: thu hoạch sau 80-90 ngày; chín sớm: thu hoạch sau 90-100 ngày; chín trung
bình: thu hoạch sau 100- 110 ngày; chín muộn trung bình: thu hoạch sau 110-120
ngày; chín muộn: thu hoạch sau 130-140 ngày; chín rất muộn: thu hoạch sau 140-
150 ngày (Chu Hoàng Mậu và cs, 2011).
2.1.3. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của cây đậu tương
Sinh trưởng là quá trình tạo mới các yếu tố cấu trúc, kết quả là sự tăng lên về
số lượng, kích thước của tế bào các cơ quan trong cây, phát triển là sự biến đổi về
chất các tế bào, các cơ quan dẫn đến sự thay đổi về cấu trúc, chức năng.
Đối với cây đậu tương thì sinh trưởng và phát triển là quá trình biến đổi từ
hạt, là sự tăng lên không ngừng về chiều cao cây, số lá, quá trình lớn lên của quả và
hạt cho đến khi đạt kích thước tối đa và chín.
Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương tạm phân ra làm 2 giai
đoạn chính:
- Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng
- Giai đoạn sinh trưởng sinh thực (Trần Văn Điền, 2007)
2.1.3.1. Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng
* Thời kỳ nảy mầm
Giai đoạn này được tính từ khi gieo hạt giống xuống đất, hạt hút ẩm trương

được khoảng 15 ngày cây có lá kép đầu tiên thì nốt sần được hình thành và khả
năng cố định N dần dần được tăng lên. Điều kiện ngoại cảnh thích hợp cho thời kỳ
này là nhiệt độ: 22-25
0
C, ẩm độ đất: 70-80% và yêu cầu ánh sáng đầy đủ để cây
sinh trưởng và phát triển khỏe. Có thể nói đây là thời kỳ mấu chốt để cây đậu tương
thân to, đốt ngắn, rễ ăn sâu và mầm hoa nhiều (Trần Văn Điền, 2007)
2.1.3.2. Giai đoạn sinh trưởng sinh thực
Sau giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, cây chuyển sang giai đoạn sinh thực.
Trong giai đoạn này, những nụ ở nách lá chính phát triển thành những chùm hoa.
Đối với giống có tập tính sinh trưởng vô hạn, cây vẫn tiếp tục sinh trưởng
sinh dưỡng hầu như trong suốt vụ trồng. Số quả thường thưa và phân bố đều ở tất cả
các cành, về phía ngọn thân quả thường ít hơn. Đôi khi trên ngọn thân có chùm hoa
ngọn, nhưng thực tế nó là chùm hoa nách tập trung ở trên ngọn thân. Đối với giống
có tập tính sinh trưởng hữu hạn, cây ngừng sinh trưởng khi ra hoa. Loại này có cả
chùm hoa ngọn và nách, quả phân bố đều dọc theo thân và phía trên ngọn. Giai
đoạn này cây rất nhạy cảm với thiếu nước. Phần lớn biến động về năng suất là do
biến động về lượng nước cho cây trong thời kỳ ra hoa đậu quả. Sự thiếu nước dẫn
đến rụng hoa, quả và giảm kích thước hạt. Nhu cầu nước của cây cao nhất vào giai
đoạn cây ra hoa đến khi quả vào chắc. Giai đoạn quả bắt đầu chín nhu cầu nước lại
giảm đi. Điều kiện thích hợp cho sự nở hoa ở nhiệt độ 25-28
0
C, ẩm độ không khí
75-80%, ẩm độ đất 70-80%. Nhiệt độ tối ưu cho đậu tương chín là 25
0
C ban ngày
và 15
0
C ban đêm (Trần Văn Điền, 2007).
2.1.4. Đặc tính chống chịu của cây đậu tương

tổn thương hoặc chết do khô hạn kéo dài. Có rất ít thông tin về khả năng phục hồi
của cây đậu tương sau khi bị mất nước nặng. Cây bị lạnh trong thời gian ra hoa, thì
hầu hết những hoa ra trong thời kỳ đó bị rụng và sau đó vài tuần cây có thể ra hoa
và đậu quả nếu thời tiết ấm. Thiếu nước trong giai đoạn ra hoa sẽ làm giảm thời
gian ra hoa. Thiếu nước trong giai đoạn làm quả sẽ ảnh hưởng tới năng suất nhiều
hơn so với thiếu nước trong giai đoạn ra hoa. Qua các nghiên cứu người ta có thể dự
đoán được giai đoạn nào cây bị ảnh hưởng nhiều do bất lợi (khô hạn, lạnh…). Tuy
nhiên, bởi vì người ta khó có thể dự đoán khi nào bất lợi xảy ra, cho nên người nông
8
dân khó có thể ứng dụng được những kết quả nghiên cứu đó nếu như điều kiện tưới
không có. Tốt nhất nên chọn giống có thời gian ra hoa dài và có khả năng phục hồi
tốt sau khi bị hạn hoặc bị lạnh (Trần Văn Điền, 2007).
2.1.5. Giá trị của cây đậu tương
Đậu tương là cây trồng ngắn ngày có giá trị kinh tế cao, sản phẩm của nó
được dùng làm thực phẩm cho con người, thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho công
nghiệp, làm hàng cho xuất khẩu và là loại cây cải tạo đất trồng rất tốt. Đậu tương
được xem là cây quan trọng nhất trong các cây họ đậu vì giá trị rất toàn diện về mặt
dinh dưỡng, kinh tế và cải tạo đất (Chu Hoàng Mậu và cs, 2011).
Giá trị về mặt thực phẩm
Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng protein trung bình
khoảng từ 35,5-40%. Trong khi đó hàm lượng protein trong gạo chỉ 6,2-12%; ngô:
9,8-13%; thịt bò: 21%, thịt gà: 20%; cá 17-20% và trứng: 13-14,8%, lipit từ 15-
20%, hyđrat cacbon từ 15-16% và nhiều loại sinh tố và muối khoáng quan trọng cho
sự sống. Hạt đậu tương là loại thực phẩm duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá
đồng thời cả protit và lipit. Protein của đậu tương có phẩm chất tốt nhất trong số các
protein có nguồn gốc thực vật. Hàm lượng protein trong hạt đậu tương cao hơn cả
hàm lượng protein có trong cá, thịt và cao gấp 2 lần so với các loại đậu đỗ khác
(Ngô Thế Dân và cs, 1999).
Hàm lượng axit amin có chứa lưu huỳnh như methionin và cystein của đậu
tương cao gần bằng hàm lượng các chất này có trong trứng gà. Hàm lượng cazein,

biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt lỏng,
dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu tương đậu tương được
dùng để ép dầu. Hiện nay trên thế giới đậu tương là cây đứng đầu về cung cấp
nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% tổng lượng dầu thực vật. Đặc
điểm của dầu đậu tương: khô chậm, chỉ số iốt cao: 120-127; ngưng tụ ở nhiệt độ:
-15 đến -18
0
C. Từ dầu này người ta chế ra hàng trăm sản phẩm công nghiệp khác
như: làm nến, xà phòng, ni lông… (Trần Văn Điền, 2007).
Giá trị về mặt nông nghiệp
- Làm thức ăn cho gia súc: Đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc, 1 kg
hạt đậu tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi. Toàn cây đậu tương (thân,
lá, quả, hạt) có hàm lượng đạm khá cao cho nên các sản phẩm phụ như thân lá tươi
có thể làm thức ăn cho gia súc tốt, hoặc nghiền khô làm thức ăn tổng hợp của gia
súc. Sản phẩm phụ công nghiệp như khô dầu có thành phần dinh dưỡng khá cao: N:
6,2%, P
2
O
5
: 0,7%, K
2
O: 2,4%, vì thế làm thức ăn cho gia súc rất tốt (Ngô Thế Dân
và cộng sự, 1999).
10
- Cải tạo đất: Đậu tương là cây luân canh cải tạo đất tốt. 1 ha trồng đậu
tương nếu sinh trưởng phát triển tốt để lại trong đất từ 30-60 kg N. Trong hệ thống
luân canh, nếu bố trí cây đậu tương vào cơ cấu cây trồng hợp lý sẽ có tác dụng tốt
đối với cây trồng sau, góp phần tăng năng suất cả hệ thống cây trồng mà giảm chi
phí cho việc bón N. Thân lá đậu tương dùng bón ruộng thay phân hữu cơ rất tốt bởi
hàm lượng N trong thân chiếm 0,05%, trong lá: 0,19% (Trần Văn Điền, 2007).

Đậu tương là cây trồng lấy hạt, cây có dầu quan trọng bậc nhất trên thế giới,
đứng hàng thứ 4 sau cây lúa mì, lúa nước và ngô. Do khả năng thích ứng rộng nên
nó đã được trồng ở khắp năm châu lục, nhưng tập trung nhiều nhất ở Châu Mỹ trên
70%, tiếp đến là Châu Á hơn 20% và một số nước khác trên thế giới (Trần Văn
Điền, 2007).
Bảng 2.1. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới những năm gần đây
Năm Diện tích (triệu ha) Sản lượng (triệu tấn) Năng suất (tạ/ha)
2006 89,50 218,60 24,42
2007 87,43 224,70 25,70
2008 89,85 230,90 25,67
2009 90,00 239,40 26,60
2010 102,5 243,92 23,78
(Nguồn: FAOSTAT Database, 2011)
Bảng 2.2. Tình hình sản xuất đậu tương của một số nước đứng đầu trên thế
giới trong những năm gần đây
Nước
Năm 2009 Năm 2010
Diện tích
(triệu ha)
Năng
suất
(tạ/ha)
Sản
lượng
(triệu
tấn)
Diện tích
(triệu ha)
Năng
suất

là cây có hiệu quả kinh tế cao trên đất bạc màu và khô hạn. Góp phần tích cực vào
chuyển dịch cơ cấu cây trồng trong nông nghiệp, tạo thêm công ăn việc làm và
khai thác sử dụng được tiềm năng đất đai sẵn có, góp phần tăng thêm thu nhập cho
người dân. Trong vòng 10 năm trở lại đây, cây đậu tương đã phát triển khá nhanh
cả về diện tích, năng suất và sản lượng, nhưng hiện nay trong sản xuất đậu tương
ở nước ta chưa được đầu tư cao, năng suất còn thấp so với các nước trên thế giới
(Hà Tấn Thụ, 2006).
Theo số liệu thống kê chính thức của chính phủ, đậu tương được trồng ở 28
tỉnh trên khắp cả nước, trong đó 70% ở miền Bắc và 30% ở miền Nam. Khoảng
65% đậu tương nước ta được trồng ở vùng cao, những nơi đất không cần màu mỡ
và 35% được trồng ở những vùng đất thấp ở khu vực đồng bằng sông Hồng. Đậu
tương được trồng ở nhiều địa phương trên khắp cả nước vào từng thời điểm khác
nhau nên có cả vụ xuân, vụ hè và vụ đông.
Sản lượng đậu tương nước ta năm 2010 đạt 297.000 tấn, tăng 39% so với
năm 2009. Nguyên nhân chính là do sự mở rộng đáng kể về diện tích cây trồng
13
(khoảng 35%). Tuy nhiên, sản lượng trên vẫn thấp hơn so với mục tiêu đề ra cho
năm 2010 là 325.000 tấn của Bộ NN&PTNT do chi phí sản xuất tăng và năng suất
đậu tương của cả nước chưa cao.
Bảng 2.3. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam những năm gần đây
Năm
Diện tích
(Nghìn ha)
Sản lượng
(Nghìn tấn)
Năng suất
(tạ/ha)
2006 185,6 258,1 13,89
2007 187,4 275,2 14,64
2008 192,1 267,6 13,93

đỉnh sinh trưởng. Tỷ lệ tạo mô sẹo cao nhất được ghi nhận ở môi trường MS-B5 có
bổ sung 19 mg/l 2,4D, tuy nhiên tất cả các mô sẹo đều bị chết sau 7 tuần nuôi cấy
trên môi trường tái sinh cây. Với phương pháp tạo protocorm từ đỉnh sinh trưởng,
tác giả thu được cây tái sinh từ một giống duy nhất dùng trong thí nghiệm là
PSBsy4s với môi trường MS-B5 có bổ sung 1,5 mg BAP /l.
Tác giả Trần Thị Cúc Hòa và cộng sự (2007) đã tiến hành biến nạp gen chỉ
thị bar/gus vào 91 giống đậu tương để tìm ra 5 giống có tiềm năng để sử dụng cho
chuyển nạp gen. Năm 2008, tác giả tiếp tục nghiên cứu hiệu quả biến nạp gen vào
giống đậu tương PC19 với hệ thống vector nhị thể pZY 102 /pTF 102 mang gen bar
và gen GusA. Qua phân tích Southern Blot các cây T
0
cho thấy hiệu quả chuyển nạp
gen đạt 1-3%. Đây là một trong những bước đầu thuận lợi cho các nghiên cứu
chuyển gen hữu dụng vào cây đậu tương ở Việt Nam.
Nguyễn Tiến Dũng và cs (2010) đã tiến hành nghiên cứu khả năng tiếp nhận
gen của 20 giống đậu tương Việt Nam thông qua gen chỉ thị Gus. Kết quả đã xác
định được hai giống đậu tương có tiềm năng sử dụng cho biến nạp gen.
2.4. Tác hại của cỏ dại đối với cây trồng hiện nay
2.4.1. Đặc tính và tác hại của cỏ dại
2.4.1.1. Đặc tính của cỏ dại
Cỏ dại là loại thực vật có khả năng thích ứng với điều kiện ngoại cảnh, có
tính chống chịu cao với điều kiện khắc nghiệt của khí hậu và thổ nhưỡng, thường
mọc tự nhiên trên đồng ruộng, vườn tược, ven đường, bãi đất hoang…
Cỏ dại có khả năng sinh sản, nhân giống và duy trì giống cao. Đối với cây
trồng thường chỉ có một hình thức sinh sản vô tính hoặc hữu tính. Ví dụ, ngô và lúa
lá hai cây lương thực quan trọng của nước ta, chỉ có hình thức sinh sản hữu tính.
Một số cây lại sinh sản vô tính như khoai lang, khoai tây. Ở cỏ dại, khả năng sinh
sản rất lớn và số hình thức sinh sản khá đa dạng (Chu Thị Thơm và cs, 2006).
Ví dụ: Cỏ gà là loài cỏ lưu niên họ hòa thảo, mọc ở khắp các vùng, có tới 3
hình thức sinh sản: bằng hạt, bằng thân bò và bằng thân ngầm. Cỏ gấu và cỏ tranh

loại cỏ, do có mùi hôi, vị đắng hoặc cay hay có lá nhám, có gai… nên chúng còn có
khả năng xua đuổi nhiều động vật ăn cỏ. Vì thế, việc trừ cỏ dại thường tốn kém, khó
khăn. (Chu Thị Thơm và cs, 2006).
2.4.1.2. Tác hại của cỏ dại với cây trồng
Nhìn chung, cỏ dại ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng, năng suất và
phẩm chất của cây trồng, gây tốn kém trong chi phí sản xuất…
- Cỏ dại tranh chấp ánh sáng, nước và các chất dinh dưỡng
16
Đối với cây trồng, nhất là cây trồng ngắn ngày thì yếu tố ánh sáng quyết định
rất lớn (tới 90-95%) năng suất của cây. Sự tranh chấp ánh sáng giữa cây trồng và cỏ
dại làm cho năng suất cây trồng giảm sút hoặc sinh trưởng chậm, sản phẩm đem lại
chất lượng kém. Một số loài cỏ dại như tơ hồng, tầm gửi thường sống ký sinh trên
cây ăn quả: cam, bưởi, nhãn, khế… chẳng những chúng hút nước, muối khoáng mà
cả chất hữu cơ nữa (Chu Thị Thơm và cs, 2006).
- Cỏ dại tiết ra những chất độc hại cho cây trồng và là ký chủ của nhiều loại
sâu bệnh.
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, bộ rễ của cỏ dại có thể tiết ra
những chất độc hại cho cây trồng. Hơn nữa, cỏ dại còn là ký chủ của nhiều loại sâu
bệnh hại cây trồng. Một số nghiên cứu cho biết: Các cây cỏ dại cùng họ, bộ hay có
những đặc tính giống cây trồng thường làm ký chủ cho những nguồn sâu bệnh hại
cây trồng tương ứng (Chu Thị Thơm và cs, 2006).
- Cỏ dại làm giảm năng suất và phẩm chất cây trồng
Cây trồng bị cỏ dại lấn áp, tranh cướp ánh sáng, nước, chất dinh dưỡng
thường sinh trưởng kém và cho năng suất thấp. Tùy theo từng điều kiện cụ thể mà
cỏ dại có thể làm cho năng suất cây trồng giảm nhiều hay ít. Ruộng nhiều cỏ, phẩm
chất cây trồng giảm. Mặt khác, do phải tốn thêm công sức và các phương tiện làm
đất, xới xáo đất, làm cỏ để trừ cỏ dại nên chi phí trong sản xuất nông nghiệp tất yếu
tăng lên, dẫn tới việc tăng giá thành sản phẩm (Chu Thị Thơm và cs, 2006).
- Cỏ dại gây hại cho gia súc và ảnh hưởng đến sức khỏe của con người
Những cây cỏ dại có chứa chất độc, nếu để lẫn vào thức ăn gia súc sẽ làm

hiệu quả lao động trong nông nghiệp.
Tuy nhiên, nếu ứng dụng biện pháp hóa học trừ cỏ một cách máy móc, tùy
tiện, thiếu hiểu biết, thiếu cơ sở khoa học sẽ đưa lại những hậu quả tai hại, ngay
trước mắt cũng như lâu dài. Dùng sai thuốc, không đúng kỹ thuật, liều lượng, thời
gian, quy định v.v… chẳng những không diệt trừ được cỏ dại mà còn hại cây trồng,
ảnh hưởng không tốt đến đai canh tác, môi trường và sức khỏe con người… (Chu
Thị Thơm và cs, 2006).
Với sự ra đời của nhiều thế hệ thuốc trừ cỏ từ tiền nảy mầm đến thuốc trừ cỏ
hậu nảy mầm đã tạo bước đột phá làm giảm chi phí sản xuất và cho phép nông dân
canh tác với diện tích lớn. Thuốc cỏ chọn lọc có loại tiền nảy mầm phun trước hay
ngay khi xuống giống nhằm diệt các hạt cỏ dại nhưng không diệt hạt giống cây
trồng. Ngược lại thuốc cỏ hậu nảy mầm diệt cỏ dại đã lớn nhưng không diệt cây
trồng. Các loại thuốc trừ cỏ hiện nay có nhược điểm khi sử dụng phải tuân thủ theo
hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh gây thiệt hại đến cây trồng, nó chỉ hiệu quả đối
với một số loại cỏ nhất định, có loại chỉ diệt cỏ lá rộng không diệt cỏ lá hẹp và
ngược lại. Ngay đối với họ hòa bản, các loại thuốc trừ cỏ loại này phải chừa cây lúa
18
ra. Việc sử dụng thuốc cỏ chọn lọc gặp trở ngại hiệu quả không cao, phun nhiều lần,
kết hợp nhiều loại thuốc trừ cỏ khác nhau và đôi khi ảnh hưởng tới cây trồng (Chu
Thị Thơm và cs, 2006).
Với lý do đó trên thế giới đã phát triển loại giống cây trồng kháng thuốc trừ
cỏ, cho phép sử dụng thuốc trừ cỏ phổ rộng để diệt các loại cỏ có mặt trên đồng
ruộng, chỉ chừa lại cây trồng nhờ mang gen kháng thuốc.
2.5. Một số nghiên cứu về đặc tính kháng thuốc trừ cỏ cho cây trồng hiện nay
2.5.1. Cơ chế hoạt động của gen kháng thuốc diệt cỏ
Cơ chế hoạt động của gen kháng thuốc diệt cỏ như sau:
- Ngăn cản không cho cây hấp thu thuốc trừ cỏ
- Vô hiệu hóa các enzyme kích hoạt của thuốc trừ cỏ
- Ức chế tác động của thuốc trừ cỏ đối với các protein mục tiêu trong cây trồng
- Kích thích protein mục tiêu kháng lại thuốc trừ cỏ của cây trồng (Nguyễn

Gen kháng PPT vô hiệu hóa men chất L-PPT, giúp cây trồng vẫn sống sau khi xịt
thuốc cỏ Phosphinothricin, gen này được chuyển qua rau, nho và bắp trên thương
mại. Đối với lúa, IRRI đã thành công trong việc chuyển gen PPT để tạo giống lúa
kháng thuốc trừ cỏ. Tại Việt Nam, đã sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens
LBA 4404 chuyển gen PPT sang giống Nàng Thơm Chợ Đào, Một Bụi kháng thuốc
trừ cỏ Basta TM (Nguyễn Phước Tuyên, 2011).
3) Kháng thuốc trừ cỏ nhóm imidazolinone
Có tên thương mại hiện đang lưu hành ở Việt Nam là imazapic, imazapyr và
imazethapyr. Nhóm này chuyên trừ lúa cỏ, ngoài ra còn trừ cỏ lồng vực, cỏ đuôi
phụng, các loài cỏ lác. Nhóm thuốc trừ cỏ này ức chế sự hoạt động của men
acetohydroxyacid synthase (AHAS) tham gia vào quá trình sinh tổng hợp các amino
acid như : valine, leucine, isoleucine. Do đó khi phun thuốc lên thực vật, quá trình
tạo protein bị xáo trộn dẫn đến sự hình thành không bình thường DNA cũng như sự
phát triển của tế bào nên cỏ không phát triển.
Qua chọn lọc từ 1 tỷ hạt lúa trong hơn 10 năm, đã phát hiện 1 cây lúa có
gen tạo ra AHAS enzyme kháng với imidazolinone. Giống này được lai tạo với
các giống lúa cao sản để tạo ra giống lúa kháng thuốc trừ cỏ nhóm imidalizone
được đặt tên là CL 121 và CL 141. Một chương trình hợp tác giữa Viện lúa
ĐBSCL, tập đoàn BASF và Đại học Louisiana (Hoa Kỳ) đã được tiến hành từ năm
2003 và tiếp tục cho đến ngày nay. Mục đích của chương trình này là nghiên cứu
lai tạo các giống lúa india có gen kháng thuốc diệt cỏ thuộc nhóm imidazolinone
để sử dụng các loại thuốc diệt cỏ thuộc nhóm này diệt lúa cỏ và cỏ dại trên ruộng
lúa tại Việt Nam. Giống lúa kháng thuốc diệt cỏ imidazolinone được gọi là lúa
CLEARFIELD đã được tạo ra bởi các nhà di truyền giống thuộc Đại học
Louisiana (Hoa Kỳ). Phương pháp sử dụng để tạo giống lúa này là qua con đường
đột biến kết hợp với lai truyền thống. Công nghệ sinh học qua hình thức chuyển
20
gen đã không được sử dụng trong quá trình chọn tạo do đó lúa CLEARFIELD
không phải là cây trồng chuyển gen (GMO). Chương trình đã đưa ra giống CF6 lai
giữa CL161 và IR64 có thời gian 95 ngày. Về mặt năng suất, giống lúa CF6 cho

Streptomyces hygroscopicus hay S.viridochromogens (Lê Trần Bình, 2008). Khi
21
chuyển loại gen này vào cây giúp hoạt động trao đổi chất của cây diễn ra bình
thường không bị tác động bởi nhóm thuốc diệt cỏ trên.
22
Phần 3
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Vật liệu, hóa chất, thiết bị thí nghiệm
- Giống đậu tương: VX93, ĐVN9, Kwangkong (KW) và các dòng đậu tương
chuyển gen được tạo ra từ phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học và Công
nghệ Thực phẩm, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Hóa Chất thí nghiệm: Hoạt chất diệt cỏ DL- Phosphinothricin (PPT) của
hãng Duchefa, thuốc trừ cỏ Basta thương phẩm (hãng Bayer), PCR master mix,
Taq DNA polymerase của hãng Fermatas, mồi đặc hiệu gen bar do hãng
COSMO cung cấp.
- Thiết bị hỗ trợ thí nghiệm: Máy PCR (TE thermoCycler), máy soi gel
(WiseUV ), máy điện di (Mupid-2Plus) và một số thiết bị, dụng cụ hỗ trợ khác.
3.2. Phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu
Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và kháng thuốc diệt cỏ (nhóm
phosphinothricin) của một số dòng đậu tương chuyển gen.
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Các thí nghiệm được tiến hành từ tháng 10/2011 đến tháng 6/2012 tại trường
Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Đánh giá khả năng kháng thuốc diệt cỏ của các dòng đậu tương
chuyển gen
Nội dung 2: Sử dụng phương pháp PCR xác định sự có mặt của gen bar với
các cặp mồi đặc hiệu.

tương chuyển gen thế hệ T
1
bằng cách phun trực tiếp lên lá (giai đoạn chắc xanh).
Thí nghiệm 3: Đánh giá khả năng kháng thuốc diệt cỏ của các dòng đậu
tương chuyển gen thế hệ T
2
Thu hạt của cây T
1
, trồng riêng rẽ, mỗi cây được ký hiệu thành một dòng
riêng biệt, đánh giá tương tự thế hệ T
1
. Thí nghiệm tiến hành ở 2 giai đoạn: giai
đoạn cây con (3-4 lá thật) và giai đoạn chắc xanh.
3.3.2.2. Phân tích PCR xác định sự có mặt của gen bar với các cặp mồi đặc hiệu
Từ kết quả nghiên cứu ghi nhận ở thí nghiệm trên chúng tôi tiến hành phân
tích PCR nhằm kiểm tra sự hiện diện của gen bar với các mồi đặc hiệu. Vì gen
chuyển là gen đã được biết vì vậy chỉ cần sử dụng cặp mồi đặc hiệu cho gen đó và
tách chiết DNA từ mẫu thực vật cần xác định làm khuôn là có thể tiến hành PCR.
Nếu sản phẩm PCR có kích thước đúng như dự kiến thì mẫu phân tích có biểu hiện
là dương tính. Tuy nhiên, PCR dương tính không đồng nghĩa với chuyển gen thành
công vì có nhiều cách để giải thích sự có mặt của DNA trong mẫu phân tích: (i) Vi
khuẩn Agrobacterium mang gen chuyển còn tồn tại trong khối mô hay trong các
gian bào của mẫu phân tích. Tuy nhiên, nếu là mẫu phân tích của thực vật đã qua
24
nhân giống hữu tính, tức là qua thế hệ T
1
, T
2
v.v… dưới dạng hạt thì hoàn toàn loại
trừ khả năng này; (ii) Gen chuyển tồn tại tự do trong tế bào chất, có thể biến mất

- Bước 1: Nghiền 0,3- 0,5 gam lá đậu tương trong nitơ lỏng thành bột mịn.
- Bước 2: Chuyển bột lá vào ống ly tâm 1,5 ml. Thêm 0,8 ml đệm CTAB đã ủ
ở 65
o
C trong 10 phút.
25
- Bước 3: Ủ các ống ly tâm ở 65
0
C trong 90 phút, lắc nhẹ nhàng nhưng dứt
khoát 20 phút một lần để việc tách có hiệu quả.
- Bước 4: Ly tâm 12.000 vòng/phút, hút lớp dịch nổi sang ống mới rồi bổ sung
0,7 ml dung dịch 24:1, lắc nhẹ nhàng trong 10 phút rồi tiến hành ly tâm trong 10
phút ở tốc độ 10.000 vòng/phút ở nhiệt độ phòng (lặp lại bước này 2 lần).
- Bước 5: Hút lớp dịch nổi sang ống mới rồi bổ sung (25:24:1) tỷ lệ (1:1) lắc
nhẹ nhàng trong 20 phút. Rồi tiến hành ly tâm ở tốc độ 10.000 vòng/phút trong 10
phút.
- Bước 6: Hút lớp dịch nổi sang ống mới bổ sung Isopropanol vào tỷ lệ 1:1 với
mẫu, bổ sung thêm 3-5 µl NaCl 5M. Lắc nhẹ trong 10 phút. Để trong tủ -20
0
C qua
đêm.
- Bước 7: Ly tâm 14.000 vòng/phút trong 15 phút thu kết tủa.
- Bước 8: Rửa với Ethanol 70% sau đó ly tâm 12.000 vòng/phút trong 20 phút
(thực hiện 2 lần).
- Bước 9: Loại bỏ dịch lỏng làm khô bằng máy ly tâm hút chân không
(20 phút).
- Bước 10: Bổ sung 30 µl H
2
O + 1µl Rnase sau đó ủ ở 37
0