Tài liệu Những nguyên lý cơ bản của chủ nghĩa mác- lênin

Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 BÀI TẬP MÔN NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CHỦ NGHĨA MÁC- LÊNIN Vai trò của công nghệ sinh học đối với phát triển nông nghiệp I. Định nghĩa về “ Công nghệ sinh học ” Công nghệ sinh học là bộ môn tập hợp các ngành khoa học và công nghệ gồm: sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh vật học, sinh hóa học, công nghệ học, nhằm tạo ra các quy trình công nghệ khai thác ở quy mô công nghiệp các hoạt động sống của vi sinh vật, tế bào động, thực vật để sản xuất các sản phẩm có giá trị phục vụ đời sống, phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường. CNSH được chia làm 3 giai đoạn chính trong sự phát triển: 1 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 * CNSH truyền thống: chế biến các thực 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 ... * CNSH cận đại: có sử dụng công nghệ trong quá trình chế biến sản phẩm như việc sử dụng các nồi lên men công nghiệp để sản xuất ở quy mô lớn các sản phẩm sinh hạt như mì chính, acid amin, acid hữu cơ, chất kháng sinh, vitamin, enzym ... * CNSH 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... Các ĐH ở Việt Nam hiện đang đào tạo một số chuyên ngành như công nghệ vi sinh, công nghệ tế bào, công nghệ mô - công nghệ protein -enzym và kỹ thuật di truyền, công nghệ sinh học (CNSH) nông 2 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 nghiệp, CNSH công nghiệp, CNSH môi trường, CNSH thực phẩm, CNSH y dược, tin - sinh học. Ngày nay, CNSH đang được ứng dụng vào trong rất nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, y học, dịch vụ, du lịch… nhằm phục vụ cho mọi như cầu của cuộc sống như dinh dưỡng, giải trí, chăm sóc sức khỏe... Bằng những kiến thức sinh học về thực vật, động vật, nấm, vi khuẩn,... và sử dụng “công nghệ DNA tái tổ hợp” những nhà khoa học đang cố gắng tạo ra những cây trồng, vật nuôi có năng suất và chất lượng cao, những loại thực phẩm, dược phẩm phục vụ cho việc chữa bệnh cho con người... II. Những thành tựu của công nghệ sinh học trong nông nghiệp. CNSH là một ngành khoa học mũi nhọn không giống với vi sinh vật công nghiệp đã có từ xa xưa với kỹ nghệ sản xuất rượu, bia, sữa chua, phomát, nước 3 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 chấm... Theo liên đoàn CNSH châu Âu (EFB) thì CNSH là sự kết hợp của các ngành khoa học tự nhiên và khoa học công nghệ nhằm ứng dụng các vi sinh vật, các tế bào, một số thành phần của tế bào hoặc các phân tử tương tự tạo ra những sản phẩm phục vụ cho con người. CNSH đạt được những thành tựu to lớn và có triển vọng phát triển mạnh mẽ trong những năm tới là do đã thừa hưởng được một cách tổng hợp những kết quả của các ngành khoa học cơ bản như vi sinh vật học, di truyền học, sinh hóa học, sinh lý học, sinh học phân tử, miễn dịch học, vi sinh vật học ứng dụng, công nghệ sinh hóa học (Biochemical engineering)... CNSH đang phát triển trên cơ sở các kỹ thuật mới mẻ: kỹ thuật di truyền; kỹ thuật dung hợp tế bào; kỹ thuật phản ứng sinh học (bao gồm kỹ thuật lên men, kỹ thuật enzym, thiết bị phản ứng sinh học); kỹ thuật nuôi cấy mô; kỹ thuật nuôi cấy tế bào; kỹ thuật cấy 4 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 chuyển phôi (embryotransplan-tation); kỹ thuật cấy chuyển nhân (nucleustransplan-tation) v.v... Những thành tựu này đang chuẩn bị cho một cuộc cách mạng sinh học trong các ngành kinh tế - kỹ thuật. Trong phạm vi bài này chúng tôi chỉ đề cập đến những ứng dụng CNSH trong lĩnh vực nông nghiệp. 1. Kỹ thuật cấy mô Phương pháp cấy mô đã được áp dụng từ lâu bởi các nhà trồng hoa và các nhà chọn giống muốn nhân nhanh những giống đặc cấp, cải thiện hiệu quả của từng thời kỳ chọn lọc. Ngày nay với tiến bộ kỹ thuật nuôi cấy mô người ta có thể sản xuất giống trong phòng thí nghiệm để đưa ra sản xuất nhanh chóng hơn nhiều lần phương pháp cổ điển. Nhờ kết quả này mà một người có thể sản xuất ra 130.000 cây hồng trong một năm và chỉ cần có một cây hồng gốc, so với phương pháp cũ như 5 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 dâm cành thì người đó chỉ có thể sản xuất được tối đa 50 cây mà thôi. Như vậy, với công nghệ mới này năng suất của người công nhân nông nghiệp đã tăng lên 2.500 lần - không có lĩnh vực kỹ nghệ nào có thể sánh nổi. Kỹ thuật sản xuất giống trong phòng thí nghiệm còn là biện pháp hữu hiệu để xây dựng những chương trình chọn lọc tối ưu. Kỹ thuật nuôi cấy mô còn cho phép với một quy trình dài có được những sản phẩm có tính di truyền hoàn hảo như nhau và như thế có thể sử dụng như "bố mẹ lai" và cũng dùng để tạo ra những dòng mới. 2. Kỹ thuật sinh học phân tử Kỹ thuật sinh học phân tử có phạm vi ứng dụng rộng rãi, cho phép chúng ta phát hiện những độc hại trong quá trình sản xuất, trong thức ăn hay trong hệ sinh thái (trong đất, các nôi vi sinh...). Kỹ thuật sinh học phân tử còn giúp cho việc chọn lọc ở giai đoạn 6 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 rất sớm từ phôi hay mầm non của những cá thể mang những đặc tính có lợi như giới tính, sức chống chịu bệnh, sức kháng trong những điều kiện đặc biệt. Chẳng hạn phôi của bê 6 ngày tuổi đã xác định được là bê đực hay bê cái. Điều này có ý nghĩa rất lớn đối với sản xuất nông nghiệp. Những "ống thăm dò phân tử" cũng được dùng để xác định cấu trúc của các tổ chức, các bộ phận, cho phép tách rời được AND đặc thù của một bộ phận hay một tính năng cụ thể, đánh giá được chính xác chất lượng tinh dịch và sự phát triển của phôi. Với kỹ thuật sinh học phân tử người ta đã sản xuất ra được chất kháng thể monoclinaux có tác dụng rất đa dạng trong việc chẩn đoán. Vì vậy ứng dụng đặc biệt nổi bật của sinh học phân tử được thực hiện trong lĩnh vực chẩn đoán (bệnh dịch cây trồng và gia súc) và trong chọn giống. 7 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 3. Kỹ thuật di truyền Cho đến nay, cách mạng chính về CNSH là kỹ thuật di truyền (hay kỹ thuật tái tổ hợp gen). Giờ đây người ta có thể thực hiện đưa 1 gen lạ vào bất cứ bộ phận nào chỉ cần kiểm tra "sự đồng ý" của tế bào tiếp nhận gen mới. Thành công này có ý nghĩa đặc biệt lớn lao bởi nó cho phép tách rời quy trình sinh học phức tạp thành những phần đơn giản, từ đó dễ dàng xác định được nhiệm vụ và kiểu hoạt động của từng gen, cho phép xác định được mối tương quan giữa cấu trúc với nhiệm vụ của những phân tử. Kỹ thuật di truyền đã mở ra những triển vọng, viễn cảnh mới về lý thuyết thì thật không có giới hạn: con người có thể thiết kế và chế tạo ra những vi sinh vật, những tế bào mà trước đây chưa hề có. Những vi sinh vật nhân tạo này có thể tổng hợp ra ở quy mô công nghiệp những sản phẩm có giá trị phục vụ đắc lực cho việc bảo vệ sức khỏe và nâng cao chất lượng 8 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 sống của con người. Đương nhiên, nông nghiệp và y tế ứng dụng thành quả kỹ thuật di truyền nhiều nhất, đây là những lĩnh vực đột phá thực hiện cuộc cách mạng CNSH. Về trồng trọt, việc chuyển vào tế bào thực vật một gen lạ của vi khuẩn (chẳng hạn gen cố định nitơ, gen kháng thuốc diệt cỏ, gen kháng côn trùng, gen kháng bệnh...) sẽ khiến cho cây trồng có được những phẩm chất đặc biệt. Mới đây Mỹ đã chế tạo được loại ngô kháng sâu bệnh do từng tế bào của loại ngô này đã mang gen sản sinh tinh thể diệt côn trùng của loài vi khuẩn trừ sâu Bacillus thuringiensis. Việc tạo ra cây khoai - cà (pomato) nhờ quá trình dung hợp tế bào của cây khoai tây với tế bào của cây cà chua là một thành tựu độc đáo. Cây khoai - cà mọc ra củ khoai tây ở bộ rễ dưới đất và sinh ra quả cà chua ở trên cây. 9 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 Cho đến nay gần 20 loại cây trồng đã được nghiên cứu thay đổi mật mã di truyền, trong đó thêm 20 loại cây đã đạt được những lợi ích như các nhà tạo giống mong muốn và được đưa ra sản xuất. Đối với chăn nuôi, kết quả có phần hạn chế hơn do việc thực hiện khá tốn kém và thời gian theo dõi rất dài. Tuy vậy đã có trên 10 loài bao gồm bò, heo, dê, cừu, thỏ, gà, cá... được chú ý nghiên cứu. Hướng nghiên cứu nhằm tạo ra được những giống gia súc và vật nuôi có sức đề kháng bệnh tật, có khả năng cải thiện đáng kể về chất lượng của thịt, sữa và trứng. Người ta hy vọng trong thời gian không xa sẽ tạo được loại thịt heo có tỷ lệ nạc rất cao, giống như thịt bò, sữa bò có tỷ lệ đạm cao, trứng gà có lòng đỏ to, màu đỏ đậm hơn, tỷ lệ lecithine cao và vỏ cứng. Với kỹ thuật cấy ghép gen, cấy ghép hợp tử, nuôi cấy tế bào, việc chọn lọc nhân giống gia súc đã đạt được bước tiến có ý nghĩa rất quan trọng. Từ một con 10 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 bò giống tốt được chọn lọc cho thụ tinh nhân tạo với một giống tốt khác sẽ tạo được hợp tử lai mang đặc tính chọn lọc cần thiết, có thể dễ dàng lấy được hợp tử này ra và vận chuyển từ nước này sang nước khác để cấy vào tử cung của các con bò địa phương bắt chúng mang thai để đẻ ra những bê con có những đặc tính ưu việt được chọn lọc. Hơn thế nữa, người ta còn có thể tạo ra được rất nhiều phôi bằng cách tách từng tế bào ra khi hợp tử bắt đầu phân chia. Các phôi này được kiểm tra nhiễm sắc thể (để giữ lại toàn những phôi tạo ra bê cái), những phôi này được bảo quản lâu dài bằng kỹ thuật đông lạnh để có thể vận chuyển đến khắp mọi nơi trên trái đất. Kỹ thuật di truyền còn cho phép các nhà tạo giống lấy bỏ nhân từ trứng đã thụ tinh của một con bò bình thường rồi cấy thay thế vào đó nhân của tế bào một con bò có những đặc tính tốt được chọn lọc, tạo ra được trứng thụ tinh có nhân mới. Đến đây có thể đưa 11 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 trở lại trứng này vào tử cung của con bò bình thường để cho nó mang thai và đẻ ra bê con có được những đặc tính như các chuyên gia tạo giống mong muốn. II. Ứng dụng công nghệ sinh học trong Nông nghiệp ở nước ta và trên thế giới Hiện nay, trên thế giới, công nghệ sinh học ngày càng phát triển mạnh mẽ và đạt được nhiều thành tựu to lớn. Đặc biệt, trong lĩnh vực nông nghiệp, việc tăng cường sử dụng và trao đổi các sản phẩm công nghệ sinh học đang thúc đẩy sự phát triển ở mỗi quốc gia. Ở Việt Nam, công nghệ sinh học đang được coi là lĩnh vực khoa học cần được ưu tiên phát triển, đóng vai trò là công nghệ “chìa khoá” nhằm hiện đại hoá, công nghiệp hoá nông nghiệp và nông thôn. 12 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 1.Vai trò của của công nghệ sinh học trong nông nghiệp Công nghệ sinh học là một tập hợp các ngành khoa học và công nghệ (sinh học phân tử, di truyền học, vi sinh vật học, sinh hóa học, thống kê sinh học, tin học ứng dụng) nhằm tạo ra các quy trình công nghệ khai thác ở quy mô công nghiệp, để sản xuất các sản phẩm có giá trị phục vụ đời sống, phát triển kinh tế-xã hội và bảo vệ môi trường. Hiện nay, công nghệ sinh học thường được thể hiện thông qua công nghệ vi sinh, công nghệ tế bào và mô, công nghệ enzyme và kỹ thuật di truyền. Trong nông nghiệp, ứng dụng của công nghệ sinh học tập trung vào những lĩnh vực chính như: Chuyển đổi gien mang những tính trạng tốt vào giống cây trồng mà phương pháp chọn giống truyền thống không tạo ra được; tạo giống đồng hợp tử thông qua 13 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 nuôi cấy túi phấn; ứng dụng kỹ thuật tái tổ hợp DNA; ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng; phân tích đa dạng di truyền, tạo ra những chế phẩm sinh học trong bảo vệ cây trồng, vật nuôi (vắcxin, thuốc bảo vệ thực vật, KIT chẩn đoán nhanh dịch bệnh, sinh khối lên men vi sinh giàu đạm, giàu vitamin...), công nghệ chế biến nông sản nhờ vi sinh vật và enzyme, xử lý môi trường thông qua công nghệ phân hủy rác thải và chất ô nhiễm. Trước những thách thức về tăng dân số toàn cầu và xu thế giảm tăng trưởng sản lượng lương thực do nạn phá rừng, xói mòn, môi trường khí hậu thay đổi, thiếu đất canh tác do công nghiệp hoá và đô thị hoá... việc phát triển CNSH đang là lựa chọn số một của nhiều quốc gia trên thế giới. Nguồn nước phục vụ cho nông nghiệp chiếm 70% nguồn nước phục vụ dân sinh của toàn thế giới. 14 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 Nhưng theo dự báo của Liên Hợp Quốc, nhiệt độ trái đất đang nóng lên có khả năng làm mất 1/3 nguồn nước đang sử dụng của thế giới trong 20 năm tới. Còn ở Việt Nam, mức bảo đảm nước cho một người dân bình quân hằng năm đã giảm từ 12.800m3/người vào năm 1990 xuống còn 10.900m3/người vào năm 2000 và có khả năng chỉ còn khoảng 8.500 m3/người vào năm 2020. Công nghệ sinh học đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển giống cây trồng thích nghi với điều kiện khô hạn và kỹ thuật canh tác tưới nước tiết kiệm. Diện tích đất nông nghiệp trên thế giới ngày càng giảm với diện tích cây trồng trên đầu người là 0,45 ha năm 1966, 0,25 ha năm 1998 và dự báo đến năm 2050 còn 0,15 ha. ở Việt Nam, diện tích đất nông nghiệp có khoảng 9 triệu ha trong đó diện tích đất nông nghiệp bình quân đầu người là 0,1 ha nhưng đang có xu hướng giảm dần. ước tính, đến năm 2020, 15 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 dân số Việt Nam có khoảng 100 triệu người và để đáp ứng nhu cầu cho số dân như vậy, sản lượng ngũ cốc phải đạt 50 triệu tấn/năm. Đây là một thách thức lớn đòi hỏi ngành nông nghiệp trên thế giới cũng như ở Việt Nam phải áp dụng nhiều giải pháp đồng bộ, trong đó công nghệ sinh học là một ưu tiên hàng đầu. 2.Ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp trên thế giới. Hiện nay, có 23 quốc gia trên thế giới canh tác cây trồng CNSH. Những nước sử dụng đất canh tác các loại cây trồng sinh học nhiều nhất là Mỹ, Achentina, Braxin, Canađa, ấn Độ và Trung Quốc. Diện tích đất trồng cây CNSH trên thế giới liên tục phát triển. Năm 2005, diện tích cây trồng biến đổi gien là 90 triệu ha, đến năm 2007, là 114,3 triệu hecta, chiếm 8% trong tổng số 1,5 tỷ ha diện tích canh tác trên toàn thế giới. Dự kiến đến năm 2015 16 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 tổng diện tích gieo trồng các giống cây sinh học của toàn thế giới sẽ đạt khoảng 200 triệu hécta với 40 quốc gia tham gia canh tác. Tại Mỹ, công nghệ sinh học đã và đang làm thay đổi bộ mặt ngành nông nghiệp. Theo nghiên cứu của Trung tâm Chính sách nông nghiệp và Thực phẩm quốc gia Hoa Kỳ (NCFAP), ứng dụng CNSH trong nông nghiệp đã làm giảm 34% lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Hiện nước Mỹ có 1.300 công ty CNSH với doanh thu hàng năm đạt khoảng 12,7 tỷ USD. Ấn Độ đang nổi lên trở thành quốc gia đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ sinh học tại châu á. Thành công lớn nhất của ấn Độ là phát triển cây bông biến đổi gien kháng sâu bệnh và chịu hạn tốt. Chỉ trong 2 năm (2005- 2007), diện tích cây bông đã tăng gần 3 lần, từ 13 triệu ha lên 35 triệu ha. Đến nay, công nghệ biến đổi gien của nước này đã được áp dụng thành 17 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 công trên 13 loại cây trồng khác như lúa, đậu, cà chua, bắp cải… Ở Ixaren, công nghệ nhà kính đã giúp nông dân trồng được hơn 3 triệu bông hồng/ha/vụ và khoảng 300 tấn cà chua/ha/vụ, gấp 4 lần sản lượng trồng ngoài đồng. Ngoài ra, Ixaren còn ưu tiên sử dụng những hạt giống và cây con giống chống chịu được bệnh tật, bảo quản được lâu và thích nghi với những điều kiện khí hậu khác nhau như dưa hấu không hạt, bí chịu sâu bệnh, dưa chuột năng suất cao, các giống bông lai với những sợi khỏe và dai... 3.Ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp ở nước ta Từ lâu, người nông dân Việt Nam đã có tập quán ủ và sử dụng phân hữu cơ từ phân gia súc, cỏ rác, lá xanh, thực hiện "sạch làng tốt ruộng". Đó là phương 18 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 thức canh tác văn minh, tiền thân của việc ứng dụng CNSH phục vụ nông nghiệp. Vào những năm 70 của thế kỷ XX, hàng loạt giống lúa mới ngắn ngày có năng suất cao được tạo ra bằng CNSH đã được đưa vào sản xuất. Những giống lúa này đã làm chuyển được vụ lúa chiêm dài ngày, ổn định, góp phần tăng sản lượng lên nhanh chóng. Từ năm 1983, Việt Nam đã ứng dụng thành công quy trình mới về đông lạnh tế bào và phôi động vật; tạo ra bê từ phôi thụ tinh trong ống nghiệm, xác định giới tính theo đơn đặt hàng từ năm 2002, phân lập được tế bào gốc từ phôi và sử dụng tế bào gốc trong nhân bản vô tính vào năm 2004. Nhóm này cũng đã sử dụng công nghệ nhân bản vô tính để bảo tồn các loại động vật đặc hữu có nguy cơ tuyệt chủng cao ở nước ta như sao la, bò rừng, khỉ… 19 Website: http://www.docs.vn Email : [email protected] Tel : 0918.775.368 Những năm gần đây, CNSH Việt Nam đã đạt được một số thành công nhất định, trong các lĩnh vực nghiên cứu: Gien, tế bào-mô phôi, enzim-protein, vi sinh. Nổi bật hơn cả là việc các nhà khoa học đã nhanh chóng tạo ra các giống cây trồng thuần nhờ áp dụng công nghệ tế bào - mô phôi. Hàng loạt các dòng thuần ở lúa, ngô được tạo ra bằng kỹ thuật đơn bội nuôi cấy bao phấn và noãn. Bằng công nghệ in-vitro, ngành nông nghiệp đã tạo ra được nhiều cây trồng sạch bệnh trên cây có múi, hoa, dứa, sắn, chuối, khoai tây, cà chua phục vụ sản xuất, quản lý dịch hại cây trồng và bảo vệ môi trường. Cũng nhờ công nghệ này, ngành nông nghiệp đã lưu giữ được nhiều giống cây trồng quý phục vụ công tác bảo tồn, khai thác hợp lý và bền vững nguồn gien cây trồng. Một số giống lúa mới của Việt Nam được tạo bằng CNSH như DR1, DR2 có những đặc tính đặc biệt: Chịu rét, đẻ nhánh khỏe và tập trung, thấp cây, ngắn 20