Đặt vấn đề Sắn (Manihot esculenta Crantz) là cây lƣơng thực hàng năm. Củ sắn có tỷ lệ chất khô 38 – 40%, tinh bột 16 – 32%, giàu vitamin C, calcium, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo, muối khoáng, vitamin và nghèo đạm. Trong đó, tinh bột là một glucan không tan, đƣợc cấu thành từ hai chuỗi polymer bao gồm các tiểu phần là glucose, amylopectin và amylose. Ở thực vật bậc cao, tinh bột đƣợc tổng hợp trong plastid, là cacbohydrate dự trữ chủ yếu, tinh bột đóng vai trò quan trọng trong suốt chu kỳ sống của thực vật.
Cây sắn hiện đƣợc trồng trên 100 năm có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ La tinh. Sắn đƣợc trồng chủ yếu bởi các hộ nông dân nhỏ.Sắn đƣợc sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Củ sắn cung cấp nguyên liệu thô cho chế biến thức ăn cho gia súc và làm tinh bột ở quy mô lớn và nhỏ. Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng trong chế độ thức ăn của hơn một tỷ ngƣời trên thế giới và cũng là cây hang hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học, phụ gia dƣợc phẩm.
Đặc biệt trong thời gian tới, sắn là nguyên liệu chính cho nghành công nghiệp chế biến nhiên liệu sinh học. Sắn là loại cây lƣơng thực quan trọng ở các nƣớc đang phát triển, sản lƣợng hàng năm trên thế giới khoảng hơn 200 triệu tấn.Năm 2013, sắn tiếp tục đở mở rộng sản xuất. Ở châu Phi sản xuất 147 triệu tấn sắn trên một năm, sắn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lƣơng thực của lục địa này với mức tiêu thụ bình quân khoảng 96kg/ngƣời/năm. Về mức độ tiêu thụ, Cộng Hòa Dân Chủ Congo là nƣớc sử dụng sắn nhiều nhất với 391kg/ngƣời/năm.
Đối với tinh bột sắn, mỗi năm Nam Phi cần nhập khẩu khoảng 15 nghìn tấn.Tinh bột sắn đƣợc sử dụng trong chế biến thực phẩm, dƣợc phẩm và sản n 2 xuất giấy và tùng các tông. Trong năm 2013, kim nghạch nhập khẩu tinh bột sắn của Nam Phi đặt 7,4 triệu USD. Theo đó, Thái Lan là nƣớc nhập khẩu chính sang Nam Phi, đạt 5. Tiếp theo là Việt Nam đạt 1.6 triệu USD, chiếm khoảng 21.
Sắn, hay còn tên gọi khác là củ khoai mì, đƣợc trồng khá phổ biến ở Việt Nam và đã từ lâu đƣợc xem là cây lƣơng thực và thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô. Sắn chủ yếu dùng để xuất khẩu (48,6%), kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tƣơi. Bắt đầu từ những năm 2000, cây sắn đã đƣợc chuyển đổi từ một cây lƣơng thực sang cây công nghiệp. Sắn có những ƣu điểm phù hợp với các hộ nông dân nghèo và nhỏ nhƣ: dễ trồng, thích hợp với nhiều loại đất, chịu đƣợc đất đai nghèo dinh dƣỡng và điều kiện khô hạn.
Tại Việt Nam, sắn đƣợc canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh từ Bắc đến Nam. Diện tích trồng nhiều sắn nhất vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùng ven biển nam Trung Bộ và vùng ven biển bắc Trung Bộ. Thông thƣờng, sắn đƣợc trồng chính vụ vào khoảng từ tháng 2 đến tháng 4 và thu hoạch sau khoảng 7-10 tháng tùy thuộc điều kiện từng vùng. Chính vì giá trị kinh tế, tầm quan trọng nên đã có rất nhiều nghiên cứu về cây sắn chuyển: Giống sắn SVN3 (KM325) là kết quả chọn dòng tự phối đời ba của tổ hợp lai SC5 x SC5 theo hƣớng tạo dòng đơn bội kép kỹ thuật CIAT do nhóm nghiên cứu sắn Trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hố Chí Minh và Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam chọn tạo và khảo nghiệm, khoai mì chuyển gen kháng African cassava mosaic virus, cây sắn có gen IPT tạo cytokine, xây dựng quy trinhg biến nạp gen bar – gen kháng thuốc diệt cỏ vào cây khoai mì bằng phƣơng pháp bắn gen - Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG-HCM,…Ngoài ra còn nhiều nghiên cứu chuyển gen thực vật mang gen liên quan đến quá trình sinh tổng hợp và tích lũy tinh bột ở cây sắn.
Vì vậy, tôi đề xuất và tiến hành nghiên cứu đề tài: “ ĐÁNH GIÁ CÂY THUỐC LÁ CHUYỂN GEN THẾ HỆ T1 MANG GEN SSIV TĂNG CƢỜNG SINH TỔNG HỢP TINH BỘT ” n 3 1. Mục đích Đánh giá sƣ̣ biể u hiê ̣n của cây thuố c lá chuyể n gen thế hê ̣ T 1 mang gen SSIV 1. Yêu cầ u - Tìm hiểu đƣợc cách đánh giá cây thuốc lá chuyển gen thế hệ T1 mang gen SSIV tăng cƣờng sinh tổng hợp tinh bột - Nắm bắt đƣợc các phƣơng pháp đánh giá cây thuốc lá chuyển gen n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa ho ̣c Gen SSIV là gen mã hóa cho enzyme starch synthase liên quan sinh tổng hợp tinh bột.
Cây thuốc lá chuyển gen SSIV, thế hệ T1 đƣợc kiểm tra, đánh giá khả năng tăng cƣờng, tích lũy tinh bột. Kết quả của của khóa luận là cơ sở đánh giá vai trò của gen SSIV phục vụ cho công tác cải tiến giống sắn nói riêng và cây trồng nói chung. Tình hình sản xuất cây sắn trên thế giới Sắn là cây lƣơng thực có sản lƣợng 252,20 triệu tấn) đứng hàng thứ năm sau ngô (883,46 triệu tấn), lúa gạo (722,76 triệu tấn), lúa mì (704,08 triệu tấn) khoai tây (374,38 triệu tấn). Sắn đƣợc trồng 66 % ở châu Phi, 20 % ở châu Á, 14 % ở châu Mỹ Latinh[2].
Hội nghị Sắn toàn cầu tổ chức tại Bỉ năm 2008 đã đƣa ra thông điệp: ―Cây sắn là quà tặng của thế giới, cơ hội cho nông dân nghèo và thách thức đối với các nhà khoa học‖ [24].1 Cây sắn ( Nguồn www.vn ) n 5 Sản lƣợng sắn thế giới năm 2006/07 đạt 226,34 triệu tấn củ tƣơi so với 2005/06 là 211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn. Nƣớc có sản lƣợng sắn nhiều nhất thế giới là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn). Việt Nam đứng thứ mƣời trên thế giới về sản lƣợng sắn (7,71 triệu tấn). Nƣớc có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,16 tấn/ha (FAO, 2008).
Mức tiêu thụ sắn bình quân toàn thế giới khoảng 18 kg/ngƣời/năm. Sản lƣợng sắn của thế giới đƣợc tiêu dùng trong nƣớc khoảng 85% (lƣơng thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11 %), còn lại 15% (gần 30 triệu tấn) đƣợc xuất khẩu dƣới dạng sắn lát khô, sắn viên và tinh bột (CIAT, 1993). Nhu cầu sắn làm thức ăn gia súc trên toàn cầu đang giữ mức độ ổn định trong năm 2006 (FAO, 2007). Sắn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lƣơng thực ở châu Phi, bình quân khoảng 96 kg/ngƣời/năm.
Zaire là nƣớc sử dụng sắn nhiếu nhất với 391 kg/ngƣời/năm (hoặc 1123 calori/ngày). Nhu cầu sắn làm lƣơng thực chủ yếu tại vùng Saharan châu Phi cả hai dạng củ tƣơi và sản phẩm chế biến ƣớc tính khoảng 115 triệu tấn, tăng hơn năm 2005 khoảng 1 triệu tấn. Trung Quốc hiện là nƣớc nhập khẩu sắn nhiều nhất thế giới để làm cồn sinh học (bio ethanol), tinh bột biến tính (modify starch), thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp thực phẩm dƣợc liệu. Địa điểm chính tại tỉnh Quảng Tây.
Năm 2005, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,03 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,03 triệu tấn sắn lát, sắn viên. Năm 2006, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,15 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,40 triệu tấn sắn lát và sắn viên. Thái Lan chiếm trên 85% lƣợng xuất khẩu sắn toàn cầu, kế đến là Indonesia và Việt Nam. Thị trƣờng xuất khẩu sắn chủ yếu của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu sắn khoảng 40% bột và tinh bột sắn, 25% là sắn lát và sắn viên (TTTA, 2006; FAO, 2007).
n 6 Cây sắn tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong nhiều nƣớc châu Á, đặc biệt là các nƣớc vùng Đông Nam Á nơi cây sắn có tổng diện tích đứng thứ ba sau lúa và ngô và tổng sản lƣợng đứng thứ ba sau lúa và mía. Chiều hƣớng sản xuất sắn phụ thuộc vào khả năng cạnh tranh cây trồng. Giải pháp chính là tăng năng suất sắn bằng áp dụng giống mới và các biện pháp kỹ thuật tiến bộ[3].1 Diện tích, năng suất và sản lƣợng sắn thế giới, năm 1995 – 2011 Diện tích Năng suất bình quân Sản lƣợng Năm (triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn) 1995 16,43 9,84 161,79 1996 16,25 9,75 158,51 1997 16,05 10,06 161,60 1998 16,56 9,90 164,10 1999 16,56 10,31 170,92 2000 16,86 10,70 177,89 2001 17.71 10,73 184,36 2002 17,31 10,61 183,82 2003 17,59 10,79 189,99 2004 18,51 10,94 202,64 2005 18,69 10,87 203,34 2006 20,50 10,90 224,00 2007 18,49 12,25 226,42 2008 19,11 12,14 232,01 2009 19,05 12,36 235,45 2010 18,92 12,51 236,71 Nguồn: Trần Công Khanh, tổng hợp từ FAOSTAT n 7 Năm 2006 đƣợc coi là năm có giá sắn cao đối với cả bột, tinh bột và sắn lát. Việc xuất khẩu sắn làm thức ăn gia súc sang các nƣớc cộng đồng châu Âu hiện đã giảm sút nhƣng giá sắn năm 2006 vẫn đƣợc duy trì ở mức cao do có thị trƣờng lớn tại Trung Quốc và Nhật Bản (FAO, 2007).
Viện Nghiên cứu Chính sách lƣơng thực thế giới (IFPRI), đã tính toán nhiều mặt và dự báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020. Năm 2020 sản lƣợng sắn toàn cầu ƣớc đạt 275,10 triệu tấn, trong đó sản xuất sắn chủ yếu ở các nƣớc đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nƣớc đã phát triển khoảng 0,40 triệu tấn. Mức tiêu thụ sắn ở các nƣớc đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu tấn so với các nƣớc đã phát triển là 20,5 triệu tấn. Khối lƣợng sản phẩm sắn toàn cầu sử dụng làm lƣơng thực thực phẩm dự báo nhu cầu là 176,3 triệu tấn và thức ăn gia súc 53,4 triệu tấn.
Tốc độ tăng hàng năm của nhu cầu sử dụng sản phẩm sắn làm lƣơng thực, thực phẩm và thức ăn gia súc đạt tƣơng ứng là 1,98% và 0,95%. Châu Phi vẫn là khu vực dẫn đầu sản lƣợng sắn toàn cầu với dự báo sản lƣợng năm 2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn. Trong đó, khối lƣợng sản phẩm sử dụng làm lƣơng thực thực phẩm là 77,2%, làm thức ăn gia súc là 4,4%. Châu Mỹ La tinh giai đoạn 1993-2020, ƣớc tốc độ tiêu thụ sản phẩm sắn tăng hàng năm là 1,3%, so với châu Phi là 2,44% và châu Á là 0,84 - 0,96%.