ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TIỂU LUẬN
AN TOÀN SINH HỌC
CHỦ ĐỀ: “Quá trình phát triển tính kháng của côn trùng
mục tiêu khi phát triển cây trồng chuyển gen BT”
GV hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thị Phương Thảo
Lớp : K55CNSHA
Nhóm : 6
STT Họ và Tên MSV
1 Lê Thị Nhung 550379
2 Nguyễn Thị Hồng Nhung550380
3 Nguyễn Thị Oanh 550382
4 Nguyễn Văn Phong 550383
Hà Nội, 3/2013
Mục Lục
1
A: Đặt vấn đề………………………………………………………… 3
B: Nội dung…………………………………………………………… 4
1. Cây trồng chuyển gen BT…………………………………………………… 4
2. Tình kháng……………………………………………………………………4
a/ Khái niệm……………………………………………………………………….4
b/ Quy luật tiến hóa thuyết gen đối gen……………………………………………5
c/ Các cơ chế kháng của côn trùng……………………………………………… 6
3. Quá trình phát triển tính kháng…………………………………………… 8
a/ Tương tác độc tố côn trùng……………………………………………………8
b/ Nguyên nhân hình thành tính kháng………………………………………….8
c/ Cơ chế kháng lại cây trồng chuyển gen của côn trùng mục tiêu…………….9
d/ Tốc độ phát triển tính kháng của côn trùng …………………………………10
4. Sự kiện cụ thể cho thấy sự phát triển tính kháng của côn trùng…………11

Năm 1911 Eurst Berliner phát hiện vi khuẩn Bt ở thurigia- Đức
Năm 1915 Ernst Berliner phát hiện ra protein Bt bao gồm α – exotoxin, β – exotoxin, γ-
exotoxin δ- exotoxin. Hầu hết cá protein này đêu gây độc với côn trùng và đsng chú ý là protein
β – exotoxin có phổ gây độc rất rộng.
Năm 1985 gen cry của Bt đã được chyển vào cây trồng nhờ các biện pháp chuyển gen. Biện
pháp chủ yếu được dùng là dùng súng bắn gen.
 6 nhóm gen Cry
Cry I: diệt ấu trùng bộ cánh vẩy ( Lepidoptera)
Cry II: diệt ấu trùng bộ cánh vẩy ( Lepidoptera) và bộ hai cánh ( Diptera).
Cry III: diệt ấu trùng bộ cánh cứng ( coleopteran)
Cry IV: diệt ấu trùng bộ hai cánh ( Diptera).
Cry V: diệt ấu trùng bộ cánh vẩy và bộ hai cánh ( Doptera)
CryVI: diệt tuyến trùng
Sau 17 năm phát triển , cho đến nay đã có nhiều giống cây Bt được thương mại hóa và sử dụng
làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi và trồng trọt ở nhiều quốc gia trên thế giới
2. Tính kháng
a/ Khái niệm
- Tính kháng của cây trồng là thuộc tính cho phép cây trồng tránh được hoặc chống được
sự tấn công của sâu bệnh hoặc bù đắp được những tổn hại do sâu bệnh gây nên, trong khi
các cây khác cùng loại không chịu được.
- Tính sâu hại là qua quá trình biến đổi côn trùng có khả năng chống chịu lại độc tố mà
côn trùng cùng loài không có khả năng đó
b/ Thuyết gen đối gen và quy luật tiến hóa
 Quy luật tiến hóa :
4
Tiến hóa là sự biến đổi có kế thừa trong thời gian dẫn tới sự hoàn thiện trạng thái ban
đầu và sự nảy sinh cái mới, quy luật tự nhiên của mỗi loại sinh vật, trông quần thể bao giờ cũng
tồn tại các đột biến mang các biến dị mà trong điều kiện này nó bất lợi nhưng có thể trong điều
kiện khác thì nó lại chiếm ưu thế và được chọn lọc tự nhiên giữ lại đó như quy luật tiến hóa tự
nhiên giúp sâu bệnh tích lũy các alen kháng lại bt dần dần mặc dù thế tần số này là rất thấp nếu

domestica, Anopheles và Aedes, men này khử clo của phân
tử DDT, chuyển DDT thành DDE là hợp chất không có
tính độc cho với côn trùng . Có 2 lớp GSTs và cả 2 đều có
vai trò trong cơ chế kháng hóa chất của côn trùng.
Ở Ae.aegypti có ít nhất 2 loại GST gia tăng trong kháng
DDT, trong khi đóAn.gambiae thì có rất nhiều GSTs khác
nhau gia tăng, trong đó có vài loại thuộc GSTs lớp I.
+ Men Monooxygenases liên quan đến sự chuyển hóa của
nhóm Pyrethroids, hoạt hóa hoặc khử oxy trong nhóm Phốt
pho hữu cơ, nhưng ít có tác dụng đối với nhóm Carbamate.
Nó là những phức hợp men đóng vai trò trong chuyển hóa
chất sinh học lạ (xenobiotics) và trong chuyển hóa nội sinh (endogenous metabolism). Các men
Monooxygenases P450 đóng vai trò quan trọng trong việc thích nghi với hóa chất của côn trùng.
Sự gia tăng của men này có liên hệ chặt chẽ với sự kháng hóa chất nhóm Pyrethroid của
An.stephensi, An.subpictus, An.gambiae và C.quinquefasciatus
Cơ chế này tạo ra một mức độ kháng mạnh mẽ nhất của muỗi đối với từng loại hóa chất. Sự
kháng là kết quả của sự thay đổi về mặt cấu trúc enzym làm tăng khả năng giải độc của nó hoặc
tăng số lượng enzym dẫn đến tăng sự đào thải độc tố hoá chất diệt côn trùng ra khỏi cơ thể
chúng.
 Kháng do giảm tính thẩm thấu.
Là cơ chế mà trong đó hóa chất diệt không bị phân hủy trực tiếp, song tính kháng hình
thành là do giảm khả năng thấm. Nhiều loại hoá chất diệt côn trùng thâm nhập vào cơ thể côn
trùng qua lớp biểu bì. Những thay đổi của lớp biểu bì củacôn trùng làm giảm tốc độ thẩm thấu
của hoá chất diệt côn trùng gây nên sự kháng đối với một số hoá chất diệt.
6
 Kháng tập tính (behaviouristic resistance)
Đó là sự thay đổi của côn trùng trong tập tính để tránh được liều chết của hóa chất.
Những thay đổi bao gồm sự giảm xu hướng bay vào vùng sử dụng hoá chất hay tránh xa khỏi bề
mặt có hoá chất
 Kháng do biến đổi vị trí đích (Target-Site Resistance)

phân giải Sâu ngừng ăn và chết
Các chủng Bt khác nhau sản sinh ra các protein độc đối với một số loài côn trùng nhất định.
Sự liên kết giữa thụ thể ruột sâu với độc tố giống như cơ chế chìa khóa và ổ khóa. Mỗi độc tố BT
như chìa khóa chỉ vừa với một ổ khóa là thụ thể nhất định
+ Do không có các thụ thể cho protein có nội độc tố δ của BT trên bề mặt tế bào đường
ruột của động vật có vú , do đó , gia súc chăn nuôi và con người không bị nhiễm các proteins
này.
+ Ngoài ra, sự vắng mặt của các tác dụng bất lợi nơi động vật không phải mục tiêu tiếp
tục được hỗ trợ bởi độ hòa tan và ổn định kém của protein BT trong môi trường acid của dạ dày.
8
b/ Nguyên nhân hình thành tính kháng
- Di truyền
Hiện tượng kháng bắt nguồn từ sự sai khác tự nhiên thuộc bản chất di truyền, về độ mẫn
cảm đối với các chất độc của các cá thể trong một quần thể sinh vật, ngay từ khi quần thể đó
chưa tiếp xúc với một chất độc nào
Trong quần thể tồn tại những cá thể có gen kháng lại với tần số thấp, qua thời gian tiếp
xúc với độc tố dưới áp lực chọn lọc tự nhiên phát triển hình thành nòi kháng.
- Phân tử
Xét về góc độ sinh học phân tử, các thế hệ côn trùng, đã có khả năng biến đổi gen sản
xuất receptor đặc hiệu, tạo nên các biến dị gen để sản xuất loại receptor khác không hoặc còn rất
ít tính đặc hiệu với độc tố ban đầu
c/ Cơ chế kháng lại cây trồng chuyển gen của côn trùng mục tiêu.
Độc tố Bt đã được sử dụng rất rộng rãi trong các sản phẩm thuốc trừ sâu và cây trồng
chuyển gen Bt cũng chống được các protein Crystal trong họ Cry1A, cái mà có hiệu quả chống
một số các loài sâu bướm gây thiệt hại mùa màng nhất. Sau khi Độc tố Cry1A được hấp thụ bởi
những bởi các loài sâu bướm, chúng sẽ được kích hoạt bởi các enzyme trong môi trường kiềm
của ruột sâu bướm. Những độc tố Cry1A đã được kích hoạt sẽ liên kết với các thụ thể đặc hiệu ở
màng ruột giữa của côn trùng. Từ đó hình thành một lỗ trên màng, cuối cùng gây ra cái chết của
sâu bướm.
- Cơ chế của tính kháng độc tố Cry liên quan đến sự suy giảm trong liên kết cơ quan thụ cảm,

vảy như Heliothis virescens, Pectinophora gosypiella…theo nghiên cứu của Ali et al. đưa rât có
thể thấy .
Năm 2002 chưa xuất hiện tính kháng nhưng chỉ trong 3 năm đến năm 2005 tỷ lệ lên đến
trên 50 % con số đáng báo động
Quá trình suất hiện tính kháng cảu côn trùng ngày càng rút ngắn theo rỷ lệ thời gian gần
đây > cần có nhiều biệm pháp cụ thể giảm thiểu chúng
4. Ví dụ cụ thể suất hiện tính kháng côn trùng mục tiêu BT
Mosanto là một tập đoàn lớn có nhiều năm nghiên cứu và phát triển cây trồng biến đổi
gen, cây trồng chuyển gen BT là một trong thế mạnh mang lại nhiều lợi nhuận cho công ty.
Những mới đấy năm 2011 tại 4 bang miền trung tây nước Mỹ cả hai giống Ngô Mon863 và
Mon88017 đã quan sát thấy hiện tượng sâu đục rễ kháng lại cây trồng BT mang gen Cry3Bb1
- NCCC46 là một dự án nghiên cứu việc quản lý sâu hại rễ ngô. Trong tháng ba năm 2012, 22
thành viên của NCCC46 và những chi nhánh đã gửi một bức thư cho EPA về các thách thức
đang nổi lên trong việc quản lý kháng Bt được sử dụng trong những đặc điểm sâu hại rễ ngô
của Monsanto.
- Các câu hỏi quan trọng trong sự xuất hiện của kháng Cry3Bb1.Nếu kháng Cry3Bb1 đã bị phá
vỡ, sau đó một nơi trú ẩn giảm sẽ thúc đẩy sự phát triển kháng đến Cry34/35Ab1.
- Báo cáo trên với nhiều ồn ào của các nhóm chống đối việc sử dụng các sinh vật biến đổi gen
 lo ngại của nông dân.
Năm 2003, tập đoàn công nghệ sinh học khổng lồ Monsanto đã phát triển một giống
ngô biến đổi gene có khả năng kháng sâu đục rễ bằng cách dùng Protein Cry3Bb1, có nguồn
gốc từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), đưa vào mã di truyền của ngô. Các protein này
được cho là có khả năng gây tử vong cho tất cả các loài sâu đục rễ.Giống ngô lai này đã
nhanh chóng được sự hưởng ứng của người dân và chiếm tới 65% diện tích ngô trên khắp
nước Mỹ.Tuy nhiên, trong vài mùa hè qua, sâu ăn rễ đã sinh sôi nhanh chóng ở rễ của ngô
Bt, tại nhiều khu vực thuộc 4 bang miền trung tây nước Mỹ. Điều này cho thấy một số côn
trùng đang làm mất đi tính năng kháng sâu bọ của giống ngô Bt.
11
- Nguyên nhân do chuyển một dòng gen kháng vào cây trồng tập đoàn mosanto đã khắc phục
bằng cách phát triển giống đó với nhiều dòng gen bt kết hợp

các công thức phun vi sinh vật Bt.
+ U.S. Environmental Protection Agency đã khuyến cáo sử dụng chiến lược “high
dose/refuge” (liều cao/trú ẩn) trong quản lý tính kháng côn trùng (IRM: insect resistance
management) đối với cây trồng có gen Bt. Chiến lược này được vận dụng lần đầu tiên đối với
cây biến đổi gen Bt (Bt plants) mã hóa protein Cry. Aiko Gryspeirt và Jean-Claude Gregoire ở
Bỉ đã đánh giá hiệu quả chiến lược “high dose/refuge” trong cây Bt biểu hiện một hoặc hai Cry
toxins.
 Việc sử dụng cây chuyển gen cần được quản lý chặt chẽ
13
C. Kết Luận
Cây trồng BT ra đời đã mang lại nhiều lợi ích to lớn về kinh tế giải quyết được vấn đề lớn
trong lịch sử về sâu hại. Nhưng tính kháng của côn trùng là điều đáng lo ngại như bài đã trình
bày sự kiện sâu đục thân kháng Ngô Bt là một bài học cho thấy tốc độ phát triển của tính kháng
của côn trùng mục tiêu
Sự xuất hiện tính kháng của côn trùng đối với BT là quy luật tất yếu của tự nhiên nhưng
cần có biện pháp hạn chế, kéo dài thời gian xuất hiện tính kháng. Một số chiến lược trong tương
lai để hạn chế tính kháng của côn trùng
Nhiều gen kháng sâu sẽ được quy tụ trên một giống để tạo các dòng bền vững.
Các gene BT cải tiến có khả năng sinh tổng hợp các độc tố mới…
Tiến tới biểu hiện protein trên các mô đạc thù như các mô lá nơi sâu thường gây hại thay vì việc
biểu hiện trên toàn bộ cây…
14
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Cây trồng công nghệ sinh học – Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Thị Thùy Linh
- An toàn sinh học – Nguyễn Văn Mùi
Internet
-
- />area=58&cat=1065&ID=4423
-
- />epa.aspx