Trang 5
Sau khi học xong bài này, em sẽ:
- Nêu được khái niệm công nghệ sinh học trong trồng trọt.
- Trình bày được vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong chọn tạo giống, nhân giống cây trồng, sản xuất phân bón và thuốc bảo vệ thực vật.
- Đánh giá được triển vọng của công nghệ sinh học trong trồng trọt.
- Có ý thức về an toàn lao động và đạo đức nghề nghiệp.
Câu hỏi
Công nghệ sinh học là gì? Nó được ứng dụng như thế nào trong trồng trọt?
I – CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌT
Có nhiều định nghĩa khác nhau về công nghệ sinh học, tuy nhiên có thể hiểu khái quát 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 kĩ thuật nhằm tạo ra các công nghệ khai thác các hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật và động vật để sản xuất các sản phẩm sinh học có chất lượng cao ở quy mô công nghiệp, phục vụ phát triển kinh tế – xã hội và bảo vệ môi trường.
Công nghệ sinh học được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, y – dược, môi trường, bảo quản và chế biến thực phẩm, năng lượng,...
Công nghệ sinh học trong trồng trọt được hiểu là việc ứng dụng công nghệ sinh học nhằm nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng, tạo ra nhiều sản phầm trồng trọt có giá trị, tiết kiệm chi phí cho người sản xuất, góp phần đem lại sự ổn định và phát triển bền vững của ngành trồng trọt. Một số ứng dụng nổi bật của công nghệ sinh học trong trồng trọt phải kể đến như công nghệ gene, công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật, công nghệ vi sinh trong sản xuất phân bón và chế phẩm bảo vệ thực vật,...
Trang 6
II – VAI TRÒ VÀ THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌT
1. Vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng
Công nghệ sinh học đặc biệt là công nghệ gene và công nghệ tế bào đã tạo ra bước đột phá trong công tác chọn tạo giống cây trồng. Nhờ áp dụng công nghệ sinh học, thời gian chọn tạo giống mới đã được rút ngắn đáng kể, đồng thời tạo ra các giống mới có nhiều ưu điểm vượt trội về năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu mà phương pháp chọn tạo giống truyền thống không thể đạt được.
Một số thành tựu nổi bật trong lĩnh này như đã tạo ra được các giống ngô, giống bông chuyển gene có khả năng kháng sâu và kháng thuốc diệt cỏ; giống lúa gạo vàng (Golden rice) có hàm lượng vitamin A cao giống cà chua đen có nhóm hợp chất có khả năng chống béo phì, tiểu đường, ung thư; các giống đậu tương có năng suất cao, chịu hạn, kháng thuốc diệt cỏ,... (Hình 1.1).
a) Giống ngô NK66 BT/GT cho năng suất trung bình 9,4 tấn/ha, có khả năng kháng sâu và kháng thuốc diệt cỏ
b) Giống cà chua đen có nhiều anthocyanin – nhóm hợp chất chống oxy hoá mạnh. Có khả năng chống béo phì, tiểu đường, ung thư
c) Giống đậu tương Roundup Ready cho năng suất cao, chống chịu tốt được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ sinh học
Hình 1.1. Một số giống cây trồng mới được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ sinh học
Khám phá
Đọc nội dung mục II.1 và quan sát Hình 1.1, nêu một số ưu điểm nổi trội của các giống cây trồng được tạo ra nhờ công nghệ gene.
Kết nối năng lực
Sử dụng internet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong chọn tạo giống cây trồng.
2. Vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong nhân giống cây trồng
Công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ nuôi cấy mô tế bào thực vật đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong nhân giống cây trồng. Nuôi cấy mô tế bào giúp bảo tồn các giống cây trồng quý hiếm, nhân nhanh và tạo ra cây giống khoẻ mạnh, đồng đều, sạch bệnh phục vụ
cho sản xuất.
Nhân giống cây trồng bằng công nghệ nuôi cấy mô tế bào đã đạt được rất nhiều thành tựu nổi bật như nhân giống các loại cây hoa (hoa lan Hồ điệp, hoa cúc, hoa đồng tiền,... ), nhân giống các loại cây dược liệu (sâm Ngọc Linh, lan Kim tuyến, cây ba kích,...), nhân giống cây lâm nghiệp (bạch đàn, keo,...), nhân giống chuối (Hình 1.2).
Trang 7
a) Cây lan Hồ điệp được nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào
b) Cây chuối được nhận giống bằng nuôi cấy mô tế bào
c) Cây hoa cúc được nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào
Hình 1.2. Một số giống cây trồng được nhân bằng nuôi cấy mô tế bào
Khám phá
Đọc nội dung mục II.2 và quan sát Hình 1.2, nêu ưu điểm của biện pháp nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào thực vật.
Kết nối năng lực
Sử dụng intemet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về các giống cây trồng được tạo ra nhờ ứng dụng công nghệ sinh học.
3. Vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón
Nhờ ứng dụng công nghệ lên men với các chủng vi sinh vật đặc hiệu, các nhà khoa học đã tạo ra nhiều loại phân bón hữu cơ vi sinh phục vụ cho trồng trọt. Phân bón hữu cơ vi sinh thân thiện với môi trường, an toàn với con người và động vật, vừa có tác dụng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, vừa có tác dụng bảo vệ và cải tạo đất trồng. Mặt khác, nguyên liệu để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh chủ yếu là các chất thải trồng trọt. Vì vậy, việc sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh còn có vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường.
Một số nhóm phân bón hữu cơ vi sinh phổ biến hiện nay như phân bón hữu cơ vi sinh cố định đạm, phân bón hữu cơ vi sinh chuyển hóa lân, phân bón hữu cơ vi sinh phân giải kali, phân bón hữu cơ vi sinh phân giải chất hữu cơ,...
Kết nối năng lực
Sử dụng intemet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về quy trình sản xuất và ưu, nhược điểm của một số loại phân bón hữu cơ vi sinh.
4. Vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong phòng trù sâu, bệnh hại cây trồng
Công nghệ sinh học giúp tạo ra các chế phẩm phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng từ các loại vi sinh vật và thực vật, được gọi chung là thuốc trừ sâu sinh học. Thuốc trừ sâu sinh học có nhiều ưu điểm như thân thiện với môi trường, không gây hại cho con người và cây trồng, có hiệu quả lâu dài khi sử dụng. Vì vậy, việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học thay thế thuốc bảo vệ thực vật hoá học sẽ đảm bảo an toàn cho con người, bảo vệ môi trường sinh thái, hướng tới nền sản xuất nông nghiệp bền vững.
Trang 8
Một số thành tựu đạt được trong lĩnh vực này như đã tạo ra chế phẩm vi khuẩn trừ sâu Bt, chế phẩm virus trừ sâu chứa nhóm virus Nucleo polyhedrosis (NPV), chế phẩm nấm trừ sâu, bệnh chứa nấm Trichoderma. Những sản phẩm này có khả năng diệt trừ sâu, bệnh hại cây trồng hiệu quả, cải thiện năng suất và chất lượng cây trồng, thân thiện với môi trường, an toàn với con người và hệ sinh thái.
Kết nối năng lực
Sử dụng internet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về vai trò và thành tựu của công nghệ sinh học trong phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng.
III – TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG TRỒNG TRỌT
Hiện tại và trong tương lai, công nghệ sinh học sẽ là nhân tố đóng vai trò then chốt cho việc phát triển trồng trọt:
– Biến đổi khí hậu đã và đang tác động mạnh mẽ đến ngành trồng trọt, rõ ràng nhất là làm giảm diện tích đất canh tác, gây ra tình trạng hạn hán và sâu, bệnh; gây áp lực lớn cho sự phát triển của ngành nông nghiệp nói chung và ngành trồng trọt nói riêng. Công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ gene sẽ giúp tạo ra các giống cây trồng mới có khả năng thích ứng với các điều kiện môi trường không thuận lợi do biến đổi khí hậu gây ra. Các giống cây trồng này không thể tạo ra bằng các phương pháp chọn tạo giống truyền thống. –
– Bằng công nghệ gene, con người có thể đưa vào cây trồng gene của các loài sinh vật khác giúp tạo ra các giống cây trồng mới có những phẩm chất đặc biệt (kháng thuốc diệt cỏ, kháng sâu,...). Trong tương lai, công nghệ sinh học có thể tạo ra những giống cây trồng mới chưa từng có (cây trồng nhân tạo). Những cây trồng này có thể tổng hợp ở quy mô công nghiệp những sản phẩm có giá trị phục vụ đắc lực cho việc bảo vệ sức khoẻ và nâng cao chất lượng sống của con người.
– Với tiến bộ của kĩ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật, tất cả các loại cây trồng đều có thể được nhân giống trong phòng thí nghiệm với quy mô công nghiệp, giúp nhanh chóng tạo ra lượng lớn cây giống đồng nhất về di truyền, khoẻ mạnh, sạch bệnh để phục vụ cho sản xuất.
– Cùng với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, công nghệ sinh học sẽ được ứng dụng vào hầu hết các khâu trong quá trình trồng trọt (chọn tạo giống, nhân giống, chăm sóc, phòng trừ sâu, bệnh,...). giúp phát triển một nền trồng trọt an toàn, bền vững.
Kết nối nghề nghiệp
Kĩ sư công nghệ sinh học là những người tốt nghiệp đại học ngành Công nghệ sinh học, được trang bị các kiến thức, kĩ năng liên quan đến sinh học phân tử, công nghệ gene, công nghệ tế bào, công nghệ lên men,... Công việc chính của họ là nghiên cứu, vận dụng các cơ chế hoạt động của sinh vật sống kết hợp với các quy trinh sản xuất hiện đại để tạo ra các sản phẩm sinh học ở quy mô công nghiệp, tạo ra hàng loạt các sản phẩm hữu ích cho đời sống con người, phát triển kinh tế – xã hội và bảo vệ môi trường.
Trang 9
IV – MỘT SỐ LƯU Ý VỀ AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GENE
1. An toàn lao động
Trong nghiên cứu công nghệ sinh học nói chung và công nghệ sinh học trong trồng trọt nói riêng, con người thường xuyên phải tiếp xúc với các loại hoá chất độc hại và các nguồn vi sinh vật. Vì vậy, cần đặc biệt chú ý thực hiện các quy định về an toàn lao động và vệ sinh môi trường như phòng thí nghiệm phải đảm bảo an toàn theo quy định; cần sử dụng quần áo, khẩu trang, găng tay phù hợp trong quá trình làm việc; việc sử dụng, pha chế, thu gom, tiêu huỷ mẫu vật, hoá chất cần được thực hiện đúng quy định, đảm bảo an toàn cho con người và môi trường.
2. Cây trồng biến đổi gene
Cây trồng biến đổi gene (Genetically Modified Crop – GMC) là loại cây trồng được tạo ra bằng cách sử dụng các kĩ thuật của công nghệ sinh học hiện đại (công nghệ gene) để chuyển một hoặc một số gene chọn lọc nhằm tạo ra cây trồng mang tinh trạng mong muốn. Cây trồng biến đổi gene được tạo ra lần đầu tiên là cây thuốc là mang gene kháng kháng sinh vào năm 1982, chúng được trồng thử nghiệm đầu tiên ở Pháp và Mỹ vào năm 1986.
Hiện nay, việc ứng dụng và thương mại hoá cây trồng biến đổi gene đã được diễn ra khá phổ biến trên toàn thế giới. Do vậy, trong những năm qua, trên thế giới đã có những nghiên cứu và công bố về các lợi ích và rủi ro đối với môi trường sinh thái và đa dạng sinh học của cây trồng biến đổi gene. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn còn một số vấn đề chưa thống nhất của các nhà khoa học và các quốc gia trên thế giới về lợi ích và rủi ro của cây trồng biến đổi gene.
Ở Việt Nam, cây trồng biến đổi gene đã được đầu tư nghiên cứu và khảo nghiệm từ năm 2006. Đến năm 2019, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã cấp giấy xác nhận đủ điều kiện làm thực phẩm hoặc thức ăn chăn nuôi cho gần 30 sự kiện biến đổi gene trên cây ngô và đậu tương. Giấy xác nhận phê duyệt được ban hành sau quá trình xem xét kĩ lưỡng và được chấp thuận bởi Hội đồng An toàn Thực phẩm và Thức ăn chăn nuôi là “không có bất kỉ ảnh hưởng bất lợi nào đối với con người và vật nuôi". Đồng thời, các sự kiện đều đã được phê duyệt tại ít nhất 5 quốc gia thuộc tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD).
Kết nối năng lực
Sử dụng internet, sách báo,... tìm hiểu về quy trình cấp phép trồng và sử dụng sản phẩm cây trồng biến đổi gene ở một số quốc gia trên thế giới.
Luyện tập
1. Trình bày vai trò của công nghệ sinh học trong chọn tạo giống và nhân giống cây trồng. Cho ví dụ minh hoạ.
2. Trình bày vai trò của công nghệ sinh học trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh và thuốc trừ sâu sinh học. Liên hệ với thực tiễn ở gia đình và địa phương em.
Vận dụng
Em hãy viết một đoạn văn ngắn nói về lợi ích của việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh hoặc thuốc trừ sâu sinh học trong trồng trọt đang được áp dụng ở địa phương em.
