- Posts:
- 31
- Group:
- DHTP5-N2
- Member
- #1,145
- Joined:
- Feb 4, 2012
|
Chương I: Giới thiệu chung 1.1.Phân bón
Spoiler: click to toggle Phân bón là những chất bổ sung cho đất được dùng để thúc đẩy cây cối phát triển; các loại chất dinh dưỡng có trong phân bón là nitơ, phốt pho, và kali (các 'chất dinh dưỡng') và các chất dinh dưỡng khác ('vi chất dinh dưỡng') được thêm vào với những số lượng nhỏ. Phân bón thường được dùng rải trực tiếp trên đất, và cũng được phun trên lá ('dinh dưỡng qua lá'). Trong cách hiểu thông thường bón phân là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây. Vì vậy, đối tượng của việc bón phân là cây trồng. Tuy vậy, thực tế cho thấy, một lượng khá lớn chất dinh dưỡng của cây, nhất là các nguyên tố vi lượng, cây được tập đoàn vi sinh vật đất cung cấp thông qua việc phân huỷ các chất hữu cơ hoặc cố định từ không khí. Nhiều công trình nghiên cứu khoa học cho thấy bón phân để kích thích và tăng cường hoạt động của tập đoàn vi sinh vật đất cho phép cung cấp cho cây một lượng chất dinh dưỡng dồi dào về số lượng và tương đối cân đối về các chất. Trong trường hợp này thay vì bón phân nhằm vào đối tượng là cây trồng, có thể bón phân nhằm vào đối tượng là tập đoàn vi sinh vật đất. Trong một số trường hợp cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt tạo nên nguồn thức ăn dồi dào cho sâu bệnh tích luỹ và gây hại nặng. Càng bón thêm phân, cây lại sinh trưởng thêm, sâu bệnh lại phát sinh nhiều hơn và gây hại nặng hơn. Ở những trường hợp này, bón phân cần nhằm đạt mục tiêu là ngăn ngừa sự tích luỹ và gây hại của sâu bệnh. Bón phân trong một số trường hợp có tác dụng làm tăng khả năng chống chịu của cây trồng đối với các điều kiện không thuận lợi trong môi trường và với sâu bệnh gây hại. Đặc biệt các loại phân kali phát huy tác dụng này rất rõ. Như vậy, bón phân không phải lúc nào cũng là để cung cấp thêm chất dinh dưỡng, thúc đẩy sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Có những trường hợp phải tác động theo chiều hướng ngược lại: cần kìm hãm bớt tốc độ tăng trưởng và phát triển của cây trồng, làm tăng tính chống chịu của chúng lên. Chúng ta đã biết trong các hệ sinh thái, tồn tại và hoạt động 3 nhóm các mối liên hệ: thông tin, năng lượng và vật chất. Trong các mối liên hệ này, liên hệ vật chất có liên quan đến việc vận động, chuyển hoá một khối lượng vật chất lớn. Các mối liên hệ thông tin và năng lượng trong nhiều trường hợp chỉ cần những tác động nhẹ với những lượng vật chất không lớn có thể tạo ra những phản ứng và hiệu quả lớn. Bón phân là đưa vào hệ sinh thái nông nghiệp những yếu tố mới và có tác động lên các mối liên hệ. Cho đến nay, trong việc bón phân người ta chỉ mới chú ý đến các mối liên hệ vật chất, đến trao đổi chất. Trong thực tế, phân bón có thể có những tác động sâu sắc trong các mối liên hệ thông tin và năng lượng. Phát hiện được tác dụng của phân bón lên các mối liên hệ thông tin và năng lượng, có thể với lượng phân bón không nhiều, tạo ra những hiệu quả to lớn và tích cực trong việc tăng năng suất cây trồng, bảo vệ môi trường sinh thái. Như vậy, đối tượng của phân bón không chỉ có cây trồng, tập đoàn vi sinh vật đất, mà còn có cả toàn bộ các thành tố cấu thành nên hệ sinh thái nông nghiệp. Chọn đúng đối tượng để tác động, có thể mở ra những tiềm năng to lớn trong việc nâng cao hiệu quả của phân bón. Phân loại phân bón Về mặt hóa học: phân bón chia ra làm nhiều loại: -Phân vô cơ: gồm các hợp chất hóa học vô cơ, các loại phân vô cơ đa lượng (N, P, K ), phân vô cơ trung lượng (Ca, Mg, S), phân vi lượng (Fe, Mn, Cu, Zn). -Phân hữu cơ: gồm các loại phân gia súc, gia cầm, than bùn, phân xanh, .. trong phân cóp chứa các acid humic và acid fluvic. Việc sử dụng phân hữu cơ là một phần quan trọng trong chu kỳ biến đổi các chất dinh dưỡng trong thiên nhiên. -Phân chelate: là hợp chất giữa chất hữu cơ và kim loại (EDTAFe2) -Phân vi sinh: là loại phân có chứa các nhóm vi sinh vật khác nhau được đưa vào phân bằng nhiều phương pháp nhằm nâng cao khả năng hữu dụng các chất dinh dưỡng cho cây trồng từ các nguồn dinh dưỡng mà cây trồng không thể hấp thụ được. Về mặt nông học: phân bón được chia thành 2 nhóm: nhóm phân có tác dụng trực tiếp cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng và nhóm phân có tác dụng gián tiếp thong qua việc cải thiện các tính chất của đất. tuy nhiên sự phân loại này chỉ có tính tương đối vì phân bón có tác dụng trực tiếp cũng như gián tiếp ảnh hưởng đến tính chất đất như hầu hết các loại phân vô cơ, phân chelate. Ngược lại phân bón có tác dụng gián tiếp luôn cung cấp trực tiếp một số chất dinh dưỡng cho cây trồng như vôi, thạch cao, bột lưu huỳnh, phân vi sinh.. Về thành phần phân bón: phân bón được chia thành 2 loại là phân đơn và phân phức hợp -Phân đơn: trong phân chỉ chứa một nguyên tố dinh dưỡng chính như urea (46% N), suppe lân (16-18%P2O5), vi lượng boron,… -Phân phức hợp: trong phân có chứa nhiều chất dinh dưỡng như: NPK, DAP, KNO3,… Sơ lược về lịch sử phát triển phân bón và xu thế cân đối dinh dưỡng trong nông nghiệp Trên thế giới, lịch sử nghiên cứu và sử dụng phân bón đã có từ rất lâu đời và được bắt đầu từ phân hữu cơ. Tại Trung Quốc, 1.500 năm trước công nguyên, người ta đã sử dụng cỏ, thân lá cây đậu và sau đó là phân chuồng để bón ruộng. Đến tận thế kỷ 18 loài người vẫn cho rằng cây hút thức ăn từ mùn trong đất vì vậy chỉ cần bón phân hữu cơ cho cây. Ở Châu Âu, ngay đầu thế kỷ thứ nhất đã có nhiều nghiên cứu về phân bón. Một số học giả đã đưa ra các thuyết khác nhau về “nguồn thức ăn”cho cây, trong đó có thạch cao, muối, nước, đất, mùn, không khí,… Đến năm 1840, nhà bác học người Đức - Liebig đã xuất bản cuốn sách nổi tiếng “Hóa học áp dụng trong ngành canh tác và sinh lý”, được dịch ra nhiều thứ tiếng trên thế giới. Học thuyết của Liebig bác bỏ thuyết mùn mà khẳng định vai trò của muối khoáng trong dinh dưỡng thực vật, đồng thời đề ra lý thuyết cần thiết phải bón trả lại tất cả những chất khoáng mà cây trồng đã lấy đi mới đảm cho thu hoạch mùa màng. Việc khẳng định phân hữu cơ không cung cấp trực tiếp dinh dưỡng cho cây mà phải gián tiếp qua các chất khoáng - sản phẩm của quá trình phân giải chất hữu cơ đã tạo ra tiền đề vững chắc cho các công trình nghiên cứu sau này, làm bùng nổ nền công nghiệp phân bón hóa học trên toàn thế giới. Theo FAO, nhu cầu sử dụng phân hóa học tăng lên với tốc độ vũ bão. Năm 1905, cả thế giới mới sử dụng 1,4 triệu tấn NPK thì đến các năm 1990 lượng phân hóa học đã sử dụng tới 138 triệu tấn, năm 2000 là 144 triệu tấn, năm 2005 là 150 triệu tấn và hiện nay nhu cầu sử dụng phân hóa học của thế giới lên tới 200 triệu tấn. Phải thừa nhận rằng nhu cầu sử dụng phân hóa học tăng nhanh là xu thế tất yếu để bảo đảm lương thực thực phẩm cho sự bùng nổ dân số trên hành tinh. Tuy nhiên, việc lạm dụng phân hóa học đã bộc lộ mặt trái của nó là gây ô nhiễm môi trường, làm suy thoái độ phì nhiêu đất, gia tăng tồn dư chất độc lên nông sản thực phẩm. Thực trạng này đã xảy ra phổ biến ở phạm vi toàn cầu và trở thành nghiêm trọng ở các nước đang phát triển. Trước các mục tiêu vừa phải bảo đảm an ninh lương thực, vừa phải duy trì và cải thiện độ phì nhiêu quỹ đất canh tác có hạn đồng thời không ngừng nâng cao chất lượng nông sản, tăng hiệu quả kinh tế và an toàn bền vững về môi trường, nền nông nghiệp thế giới đã mở ra theo hướng kết hợp nông nghiệp thâm canh cao với nông nghiệp hữu cơ mà hạt nhân là ứng dụng công nghệ sinh học. Vì vậy, ngay sau thành công của “cuộc cách mạng về công nghiệp phân hóa học” thì cuộc “cách mạng về công nghệ sinh học” đang phát triển với gia tốc lớn trên quy mô toàn cầu. Ngành Công nghệ sinh học (CNSH) là tập hợp của nhiều ngành khoa học và công nghệ nhằm tạo ra các quy trình công nghệ mới trong các lĩnh vực y tế, công nghiệp và nông nghiệp ở quy mô lớn phục vụ cho đời sống, phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. Trong đó, ứng dụng công nghệ vi sinh để sản xuất phân bón đã tạo ra một hướng đi mới trong chiến lược quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. 1.2.Bệnh cây ăn lá và cách xử lý
Spoiler: click to toggle 1.2.1.Định nghĩa bệnh cây ăn lá:
Spoiler: click to toggle Là trạng thái không bình thường có quá trình bệnh lý biến động liên tục xảy ra ở trong cây do các yếu tố ngoại cảnh không phù hợp hoặc ký sinh vật gây ra, dẫn đến sự phá hủy các chức năng sinh lý, cấu tạo, làm giảm sút năng suất và phẩm chất của cây trong một thời gian hoặc không gian nhất định nào đó. Tùy theo từng loại bệnh và mức độ bị bệnh mà cây trồng có những biến đổi bên ngoài thể hiện bằng các triệu chứng và bên trong thể hiện bằng sự trao đổi chất, trước hết là các chức năng sinh lý.
Spoiler: click to toggle 1.2.2.Những bệnh hại chủ yếu ở cây ăn lá
Spoiler: click to toggle a)Đốm lá (Phyllosticta brassicae) Đây là một loại triệu chứng chung, có đặc điểm từng đám cục bộ trên lá bị chết tạo ra những vết bệnh, có kích thước nhỏ bé nằm rải rác riêng biệt trên lá của cây bị bệnh có hình dạng, màu sắc khác nhau. b)Thối nhũn (Erwinia carotovora) Thường gây hại khi cây cuốn bắp, hại từ đầu bắp lan vào trong, từ dưới gốc lên. Đối với cải bông hại từ khi ra hoa. Ở cây con khi xuất hiện 2 lá sò, 1 lá thật. Vết bệnh đầu tiên là giọt dầu nhỏ => biến thành màu nâu nhạt lan rộng nhanh chóng => mô bệnh thối nhũn có mùi hôi. Lá bên ngoài bị héo vào ban ngày, ban đêm phục hồi (bệnh nhẹ). Nếu bệnh nặng lá héo hoàn toàn không phục hồi => bắp bị gảy. Ở chỗ thối có dịch nhày màu trắng xám, lá bệnh khô hoàn toàn, bệnh không gây hại hoàn toàn trên lá mà từng chỗ. Bệnh do vi khuẩn có dịch nhày, vết thâm có giọt dầu (Erwinia carotovora) Quy luật biến động: Vi khuẩn có dạng hình gậy, có từ 2-8 roi, trên môi trường nhân tạo khuẩn lạc màu trắng xám. Không tạo thành bào tử, không có vỏ nhờn, loại vi khuẩn háo khí nhuộm gram (-), phát triển tốt T0 = 4 - 38, thích hợp nhất = 27-300C; T0 >50, pH = 5 -9,2 vi khuẩn chết. Trong điều kiện khô hạn, ánh sáng chiếu trực tiếp vi khuẩn chết. Vi khuẩn có tính kí sinh yếu, xâm nhập qua vết thương, tồn tại trong tàn dư cây bệnh trong đất, dụng cụ chăm sóc khi làm đồng, trên cơ thể côn trùng, đặc điểm là truyền qua hạt được. Vi khuẩn có thể tồn tại qua nhiều ký chủ khác nhau. Vi khuẩn tồn tại được 15 ngày nếu ta không tách nó ra khỏi kí chủ Mưa nhiều ẩm độ cao -> bệnh nặng. Ẩm độ cao vết thương ẩm nước, cây thiếu oxy, khó hàn gắn vết thương. Côn trùng chẳng những là môi giới mà còn là tác nhân truyền bệnh. Vi khuẩn tồn tại ở miệng, tuyến nước bọt của côn trùng (bọ nhảy, sâu xanh). c)Đốm vòng (Alternaria brassicae) Ban đầu, vết bệnh chỉ là những đốm tròn nhỏ, mầu nâu nhạt đến nâu đậm. Nếu gặp thời tiết mưa nhiều, tạo ẩm ướt, trời mát mẻ (nhiệt độ không khí khoảng 22-25 độ C) thì bệnh sẽ phát triển mạnh, vết bệnh hình thành những vòng tròn đồng tâm nhìn giống như chiếc nhẫn, phần giữa vết bệnh bị khô chết. Nếu bị hại nặng nhiều vết bệnh liên kết hòa lẫn với nhau tạo thành một hình dạng bất kỳ, lá bệnh sẽ héo rũ xuống như bị dội nước sôi, trên bề mặt vết bệnh có lớp mốc mầu đen, lá già dễ bị gẫy hoặc thối. Nấm gây bệnh xâm nhập vào trong cây qua các vết thương cơ giới do mưa gió hoặc do con người vô ý tạo ra trong quá trình chăm sóc...hoặc do vết cắn phá của côn trùng. Thường xuất hiện ở cải bắp, súp lơ, cải thảo, .. Hại trên cây con, ở giai đoạn bắp đã cuốn và 1 số cây trồng khác. Đặc điểm và hình thái: Hại trên lá và cây con. Ở trên thân, vết bệnh có màu đen lan rộng => cây suy yếu và chết. Ở trên lá, vết bệnh có hình vòng tròn lớn, có nhiều hình đồng tâm, màu nâu nhạt hoặc màu sẩm, đường kính >1 cm, vết bệnh thường lớn nhiều vết liên kết với nhau tạo thành hình bất kỳ và có lớp nấm đen. Quy luật biến động: Trên mô bệnh có lớp mốc đen đó là lá cành bào tử phân sinh. Cành bào tử phân sinh ngắn có màu nâu nhạt. Bào tử phân sinh có màu nâu, có nhiều ngăn ngang dọc, kích thước 60 –140 x 16 -18m. Nấm bán kí sinh xâm nhập vào cây qua vết thương xay xát, lan truyền bằng bào tử phân sinh, phát triển trong đkiện ẩm ướt, mưa nhiều, T0 = 250C, thích hợp nhất cho nấm phát triển.
Mật độ trồng dày, muộn, giống chín sớm bệnh phát sinh, phát triển mạnh. Nấm gây hại ở quả giống, ăn sâu vào trong hạt, làm cho hạt lép, tỉ lệ nẫy mầm thấp. Nấm tàn dư trong cây bệnh, hạt giống, ở bắp cải chưa có giống kháng. d)Bệnh sưng rễ (Plasmodiophora brassicae.) Chủ yếu ở xứ lạnh (châu Âu), xuất hiện ở những vùng nhiệt độ thấp, ẩm độ 30-40% vùng chuyên canh rau. Đặc điểm và hình thái: Đa số hại ở trên rễ, phần gốc nằm trong đất và kéo dài thời kỳ sinh trưởng của cây. Làm cho cây sinh trưởng chậm, còi cọc lá thấp, lá héo dần. Vào ban đêm thì lá héo hồi phục. Cây bị bệnh nặng lá héo hoàn toàn, lá vàng xanh, cây chết dần. Toàn bộ rễ chính và rễ phụ phình to nổi cục sần sùi, kích thước không đều, phình từng đoạn hoặc chiều dài toàn rễ. Gây hại trên 100 loại, chủ yếu họ thập tự. Tập quán sinh hoạt: Loại nấm kí sinh chuyên tính cơ quan sinh trưởng, có dạng amib đơn bào, bào tử có hình cầu vỏ dày, không màu, kích thước 3,3-3,9 m. Tiến hành gây hại trong tế bào cây và hình thành bào tử ở giai đoạn cuối. Tế bào u sưng thúi mục, giải phóng bào tử ra ngoài đất. Bào tử tồn tại nhiều năm ở trạng thái tỉnh và là nguồn bệnh duy nhất từ năm này sang năm khác. Bào tử tỉnh nẫy mầm ở T0 = 100C ( động bào nang nẫy mầm ở A0 45%) Bào tử xâm nhập vào cây qua vết thương, lông hút chóp rễ, tuỳ thuộc vào mật độ bào tử trong đất. Ở đất trũng ngập nước cây sinh trưởng kém, bị hại rất nặng, nấm phát triển ở T0 19-200C. e) Bệnh thối hạch (Sclerotinia sclerotium) Bệnh xuất hiện từ giai đoạn cây con-> thu hoạch. Khi cây có bắp, bắp bị thối hỏng, có màu nâu, mùi hôi. Đặc điểm và hình thái: Hại trên lá, thân, gốc bắp cải. Ở giai đoạn cây con phần gốc thân sát mặt đất bị thối, (lá già sát mặt đất bị nặng nhất) vết bệnh có màu vàng nâu sau lan rộng ra-> mô thúi nhũn, có mùi hôi (đk ẩm khô có mùi hôi, đk khô hanh cũng vậy). Bệnh làm cho cuống và phiến lá trắng, úng nước từ ngoài mép lá lan vào trong, làm cho các lá khác biến vàng, bắp thối, bên ngoài mô thối có lớp nấm trắng và những hạch nâu đen (ban đầu có màu trắng) kích thước của hạt to nhỏ khác nhau không đều. Quy luật biến động Chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ và ẩm độ. Ẩm độ cao nhiệt độ thấp mưa nhiều => hạch nẩy mầm nhiều => sinh nhiều quả thể điã. Ẩm độ cao, nhiệt độ lạnh => sinh nhiều bào tử túi (H% =18 -24%, T0=2-30C), hạch vẫn nẩy mầm, T0 >330 C hạch ngưng phát triển và không nẩy mầm. T0 = 15 -250 C thích hợp nhất cho sợi nấm sinh trưởng (sợi nấm là cơ quan sinh trưởng). T0 480c sợi nấm chết trong vòng 3 phút, sợi nấm chịu hạn kém. Khi ẩm độ đồng ruộng > 85% sợi nấm sinh trưởng và phát triển tốt Ở pH = 5 - 8, T0 = 19-240C quá trình thích hợp để sợi nấm xâm nhập vào cây. Bệnh phát sinh mạnh vào tháng 11-3. Nguồn bệnh là hạch nấm ở trong đất, tồn tại nhiều năm. Nếu hạch bị vùi sâu 6-7 cm, sức nẩy mầm giảm tồn tại 1 năm, bào tử túi lan truyền theo gió. Nẩy mầm và xâm nhập vào lá già ở dưới trước, xuyên qua lớp biểu bì cây hình thành sợi nấm. Sợi nấm tiết ra men Pectinaza phân huỷ làm tan rữa các tế bào của cây, phát triển thành tản nấm dày ở trong mô và trên bề mặt của kí chủ. Bệnh phát sinh gây hại có tính chất cục bộ. f)Bệnh thán thư (Colectotrichum zibethinum) Vết bệnh thường lan từ rìa lá hay chót lá vào, có màu nâu đỏ sáng, bên trong có những quầng màu nâu đậm chạy dọc song song với nhau cùng với những đốm nâu loang lỗ. g)Bệnh chết rạp cây con (Pythium ophanidermatum) Làm cây chết nhanh từ lúc 2 lá mầm đến lúc nhổ ra ngoài, chết cả cây. Triệu chứng: Đầu tiên trên than xuất hiện những nốt nhỏ sau đó vết bệnh sẽ lan dài theo chiều dài của thân và chu vi thân. Làm cho thân cây bị teo lại có màu vàng và thân cây bị gẫy gục trong khi lá vẫn còn xanh. Nếu vết bệnh hại một phần nhỏ chu vi của thân với điều kiện trời nóng, ẩm độ thấp thì cây con có thể phục hồi được. Nhưng khi trồng ra ngoài đồng có hiện tượng nám đen và tóp lại trên thân. Khi trời lạnh, H% cao thì phần trên mặt đất sẽ mọc 1 lớp sợi nấm trắng xốp như bông gòn và thường thấy triệu chứng khi cây chết. Những sợi nấm trắng xốp đó là cơ quan sinh sản. Đối với cây con bắp cải nhìn từ rễ lên 2 cm nếu có vết đen bị tóp lại thì lúc đó cây con đã nhiễm bệnh. Quy luật biến động Nấm sống 3 thời kỳ: không có ký chủ trên đồng, sống bằng noãn bào tử, noãn bào tử còn sống lại qua các cây bệnh mục nát, nếu trên đồng không có tàn dư cây bệnh thì sống ẩn vào đất. Xâm nhập vào cây ký chủ noãn bào tử nẫy mầm sinh ra động bào nang, động bào nang sinh ra động bào tử. Nếu nhiệt độ cao, ẩm độ thấp, noãn bào tử nẫy mầm trực tiếp sinh ra động bào tử. Điều kiện phát sinh T 0 = 39 - 410C, giới hạn thấp nhiệt độ 5-100C, nhiệt độ tối đa 41 độ C. Nấm phân bố trong đất sâu 15 - 20 cm, gặp điều kiện khô hạn lượng nấm giảm. Ẩm độ cao, nhiệt độ thích hợp lượng nấm tăng lên rất nhanh. Cây kí chủ gieo dày và tĩa bỏ cây không kịp thời, giàn che kín, thời tiết thay đổi bất thường cây con bị bệnh nặng thời kỳ phát triển bệnh là lúc cây con có 2 lá sò cho đến khi đem ra đồng ruộng.. 1.3.Giới thiệu về CNSH cây trồng [Spoiler: click to toggle 1.3.1.Định nghĩa chung về CNSH Spoiler: click to toggle Định nghĩa: Công nghệ sinh học là một lĩnh vực công nghệ cao dựa trên nền tảng khoa học về sự sống, kết hợp với quy trình và thiết bị kỹ thuật nhằm tạo ra các công nghệ khai thác các hoạt động sống của vi sinh vật, tế bào thực vật và động vât để sản xuất ở quy mô công nghiệp các sản phẩm sinh học có chất lượng cao, phục vụ cho lợi ích, nhu cầu của con người đồng thời phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường Qua từng thời kỳ phát triển, công nghệ sinh học chia thành 3 giai đoạn chính: Công nghệ sinh học truyền thống: chế biến các sản phẩm dân dã đã có từ lâu đời như tương, chao, nước mắm ... theo phương pháp truyền thống, xử lí đất đai, phân bón để phục vụ nông nghiệp ... Công nghệ sinh học cận đại: có sử dụng công nghệ trong quá trình chế biến sản phẩm như việc sử dụng các nồi lên men công nghiệp đểsản xuất ở quy mô lớn các sản phẩm sinh hạt như mì chính, acid amin, acid hữu cơ, chất kháng sinh, vitamin, enzym ... Công nghệ sinh học hiện đại: Công nghệ di truyền, công nghệ tế bào, công nghệ enzym và protein, công nghệ vi sinh vật, công nghệ lên men, công nghệ môi trường...
Spoiler: click to toggle 1.3.2.Triển vọng Công nghệ sinh học
Spoiler: click to toggle CÔNG NGHỆ SINH HỌC CÂY TRỒNG: NHỮNG TIẾN BỘ TRONG THỰC PHẨM, NĂNG LƯỢNG VÀ Y TẾ Trong 50 năm tới thế giới cần sản xuất ra nhiều thức ăn cho người, thức ăn cho động vật và sợi hơn so với trong thời gian của toàn bộ lịch sử loài người. Cuộc cách mạng công nghệ tạo ra bởi các bộ gen cho cơ hội duy nhất để thực hiện mục đích này. Các cây trồng biến đổi gen chịu được thuốc diệt cỏ và sâu đang mang lại những lợi ích thông qua những thức ăn cho người, thức ăn cho động vật và sợi mà người dân có thể mua được. Những thứ này đòi hỏi ít thuốc trừ sâu hơn, bảo vệ đất tốt hơn và cung cấp một môi trường bền vững hơn. Trái với những ý kiến chỉ trích, các cây trồng công nghệ sinh học tỏ ra cũng an toàn như hoặc an toàn hơn những cây trồng sản xuất bằng các phương pháp thông thường. Trong tương lai, những tiến bộ trong công nghệ sinh học nông nghiệp sẽ cho ra những cây trồng làm cải thiện khả năng chịu hạn hán, thời tiết nóng và lạnh; đòi hỏi ít phân bón và thuốc trừ sâu hơn; sản xuất các vắc-xin để ngăn ngừa những bệnh lây lan chủ yếu; và có những đặc điểm mong muốn khác. NÔNG NGHIỆP TRONG THẾ KỶ 21 Nếu dân số tiếp tục tăng như dự đoán, thì trong 50 năm tới chúng ta cần phải sản xuất thêm thức ăn cho người, thức ăn cho động vật và sợi hơn so với thời gian của toàn bộ lịch sử loài người. Và chúng ta phải làm điều này trên cơ sở diện tích đất thích hợp cho nông nghiệp và sản xuất cây trồng giảm dần. Điều này đặt ra một số thách thức chủ yếu cho nông nghiệp ở thế kỷ XXI: •Sản lượng cây trồng cần phải tăng cao hơn mức ngoạn mục đạt được ở thế kỷ XX để đáp ứng nhu cầu gia tăng và tiết kiệm không gian trống. Những đầu vào cần thiết cho nông nghiệp thâm canh, như nước và phân bón cần phải giảm. •Những cây trồng cần được phát triển để có thể sinh sôi nẩy nở trong những điều kiện khắc nghiệt sao cho những đất ít mầu mỡ có thể được sử dụng để trồng những cây quan trọng, mùa vụ trồng cần phải kéo dài và sản lượng không bị giảm bởi hạn hán, thời tiết nóng, lạnh và các tác động khác. •Những ảnh hưởng đến môi trường của nông nghiệp do việc sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và phân bón cần phải giảm bớt. Thí dụ các cây trồng cần được biến đổi để chịu được bệnh dịch, để có thể hấp thu có hiệu quả các chất dinh dưỡng trong đất, và cạnh tranh với cỏ dại trong việc hút nước và hấp thụ ánh sáng mặt trời. •Những cây lương thực cần được tối ưu hóa để phục vụ sức khỏe và dinh dưỡng của con người, cung cấp các vitamin thiết yếu, các axít amin và prôtêin nhằm giúp xóa bỏ tình trạng suy dinh dưõng và bệnh tật. •Những cây trồng mới cho năng lượng cần được phát triển để có năng suất cao và có thể dùng làm nguồn sinh khối có thể thay thế cho các nhiên liệu để giảm bớt sự phụ thuộc của chúng ta vào hệ thống năng lượng dựa vào dầu mỏ. •Chúng ta cần “trở về tương lai” và thay đổi cấu trúc gen các cây đặc sản có thể được sử dụng như những nhà máy sản xuất hóa chất và prôtêin phục vụ các các ứng dụng công nghiệp và y tế - thí dụ, các tiền chất nhựa và các vắc-xin để chống lại các mầm bệnh ở người và động vật. Những thách thức này sẽ đòi hỏi phải áp dụng những kỹ thuật nhân giống và phân tử tinh vi nhất mà hiện nay đang có, cũng như việc phát triển những kỹ thuật mới. Tuy nhiên chưa bao giờ có một thời kỳ nào sôi động hơn cho ngành sinh học cây trồng và nông nghiệp, và cuộc cách mạng công nghệ tạo ra bởi kỷ nguyên các bộ gen cho cơ hội duy nhất để thực hiện những mục tiêu này trong thời gian hai thập kỷ tới hoặc sớm hơn. SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỂ PHÁT TRIỂN CÁC CÂY TRỒNG MỚI Đa số các cây mà chúng ta đang trồng hiện nay không phải xuất hiện từ một vườn Êđen thần thoại và không mọc “một cách tự nhiên”. Ngược lại, hầu hết các cây trồng chủ yếu đều đã được tổ tiên của chúng ta biến đổi gen cách đây hàng nghìn năm từ các cây họ hàng hoang dã của chúng bằng việc chọn lọc và nhân giống để có được những đặc điểm làm tối ưu hóa các cây trồng phục vụ cho con người. Những kỹ sư về gen đầu tiên này đã học cách nhận biết những đột biến ngẫu nhiên xuất hiện ở các quần thể thực vật hoang dã và sử dụng tính biến dị gen này để tạo ra những cây lương thực mà chúng ta hiện nay chúng ta dang sử dụng. Thí dụ, ngô đã đựợc gây giống cách đây 10.000 năm từ loài cỏ teosinte bằng việc chọn ra một số ít gen có nhiệm vụ kiểm soát kích thước lõi ngô, cấu trúc và số lượng hạt và cấu trúc của cây. Hầu hết những cây lương thực mà ngày nay chúng ta sử dụng như lúa mì, đậu nành, gạo, khoai, cải bắp, bông cải xanh và cà chua, đều được chúng ta biến đổi gen theo cách thức tương tự; đó là bằng cách dùng các công nghệ nhân giống để tạo ra những tổ hợp gen mới trong phạm vi một loài rồi chọn những đặc điểm tốt hơn ở thế hệ sau. Những đổi mới quan trọng nhất đang làm biến đổi nông nghiệp là các công nghệ biến đổi gen cho phép những gen mới có thể được phân lập, thao tác bằng tay và cấy trở lại vào các cây trồng; khả năng tái sinh hầu hết các loài cây từ việc nuôi cấy mô vào cây tốt giống; và sự phát triển các công nghệ về bộ gen cho năng suất cao. Những công nghệ này cho phép vẽ bản đồ và sắp xếp toàn bộ các bộ gen của cây và định dạng các gen có chức năng kiểm soát tất cả các quá trình của cây, gồm cả những gen có thể góp phần vào việc giải quyết các thách thức của nông nghiệp trong tương lai, như các gen có khả năng chịu bệnh, hạn hán, kích thước và số lượng hạt . Ở cấp gen, việc nhân giống cây trồng phụ thuộc vào việc đưa ngẫu nhiên các đột biến, hoặc biến dị gen vào bộ gen của cây rồi sau đó từ quần thể rộng chọn ra bộ phụ nhỏ những thay đổi dẫn đến sự thay đổi tích cực. Trong đa số các trường hợp, những thay đổi gen được tạo ra đều không được biết. Trái lại, việc biến đổi gen mang lại cho việc nhân giống một phương án chính xác hơn, và vì sự chính xác của nó, nên nó có thể được dùng để phát triển những đặc điểm mới có giá trị trong một thời gian rất ngắn được đòi hỏi để tiếp tục nghiên cứu những kỹ thuật nhân giống tương đối không chính xác. Những gen đã được mô tả đặc điểm có thể đưa vào các cây trồng theo cách chính xác và được điều khiển nhằm tạo ra những cây trồng được cải thiện về gen có những đặc điểm mà các quy trình nhân giống cổ điển không thể nào thực hiện được. SỰ PHÁT TRIỂN VÀ LỢI ÍCH CỦA CÂY TRỒNG THEO CÔNG NGHỆ SINH HỌC Các loại cây đầu tiên được trồng theo kĩ thuật di truyền phát triển vào đầu những năm 1980 có khả năng đề kháng với thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Ngày nay, đa số các loại cây trồng theo công nghệ sinh học đều có hai đặc tính này - đề kháng với thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Trong 20 năm qua, trên toàn thế giới người ta đã cố gắng phân lập các gen có khả năng đáp ứng một loạt các yêu cầu mà các nhà chăn nuôi, nông dân, người tiêu thụ, và các nhà công nghiệp đã nêu ra nhằm cải thiện nhiều loại cây trồng. Ngày nay, công nghệ sinh học cây trồng và kỹ thuật di truyền là hoạt động chính trong các khu vực nhà nước và tư nhân và đang trở thành một bộ phận quan trọng của ngành trồng cây trên khắp thế giới. Thật vậy, chưa bao giờ ngành nông nghiệp lại sôi nổi như vậy vì các công nghệ gen hiệu quả cao đã cho phép nhận biết các loại gen có tiềm năng mang lại những biến đổi to lớn cho ngành sản xuất cây trồng trong 50 năm tới. Năm 2005, chúng ta kỷ niệm 10 năm canh tác theo công nghệ sinh học. Trong thời kì đó, 400 triệu hécta cây trồng theo công nghệ sinh học được cải thiện nhờ kĩ thuật đã được đưa vào canh tác. Cây trồng theo công nghệ sinh học đã được nông dân trên toàn thế giới tiếp nhận nhanh chóng hơn bất kỳ loài cây trồng nào khác trong lịch sử nông nghiệp, hơn cả đối với loài ngô lai cao sản ở thế kỉ trước. Từ khi ra đời vào năm 1996, việc sử dụng các loại cây trồng cải thiện nhờ kỹ thuật di truyền đã gia tăng với tốc độ hơn 10%/năm và vào năm 2004, theo một báo cáo của cơ quan quốc tế về ứng dụng công nghệ sinh học nông nghiệp, lượng cây trồng đó được sử dụng ở mức gia tăng 20%. Các loài cây mang gen công nghệ sinh học mới là đậu nành, ngô, bông và canola, chiếm tương ứng 56%, 14%, 28% và 19% diện tích trồng các loài cây này trên toàn cầu. Tổng diện tích của chúng chiếm gần 30% diện tích dành cho các loài cây này trên toàn cầu. Tại Mỹ, đậu nành công nghệ sinh học (đề kháng với thuốc diệt cỏ), ngô (đề kháng với thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu) và bông (đề kháng với thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu) chiếm diện tích tương ứng gần 85%, 75% và 45% diện tích toàn phần của các loài cây đó. Mỹ là nước đi đầu về diện tích cây trồng theo công nghệ sinh học với hơn 48 triệu ha, tiếp theo là Argentina (16 triệu ha), Canada (6 triệu ha), Brazil (4,8 triệu ha), và Trung Quốc (4 triệu ha). Giá trị cây trồng theo công nghệ sinh học là gần 5 tỉ USD, tương ứng bằng 15% và 16% sant lượng cây trồng toàn cầu và thị trường giống. Cây trồng công nghệ sinh học mang lại lợi ích với việc cung cấp nhiều thực phẩm, thức ăn gia súc và sợi hơn, đồng thời đòi hỏi ít thuốc trừ sâu hơn, duy trì chất lượng đất tốt hơn và có lợi hơn cho việc bảo vệ môi trường bền vững. Hơn nữa, thu nhập hàng năm của nông dân nghèo tại các nước đang phát triển đã gia tăng đáng kể nhờ sử dụng cây trồng công nghệ sinh học, theo thống kê gần đây của Tổ chức Nông Lương Liên hợp quốc. Phần lớn giá trị gia tăng mang lại thu nhập cho những người nông dân này chứ không phải là cho người cung cấp công nghệ. CNSH trong bảo vệ thực vật và tăng sản lượng cây trồng (bón phân và xử lý bệnh cây) là vận dụng các kỹ thuật cao để sản xuất ra các loại thuốc sinh học và các loài sinh vật có ích trên quy mô công nghiệp nhằm đạt hiệu quả kinh tế cũng như xã hội cao theo hướng bảo vệ môi trường, tạo ra các nông sản. thực phẩm an toàn, bền vững.
[/quote]LƯU Ý: Khi các bạn đặt câu hỏi cho nhóm thì mong các bạn đọc lại sơ qua phần câu hỏi của các bạn khác và câu trả lời của nhóm mình để tham khảo tránh đặt lại trùng câu hỏi. Xin cảm ơn!
|