Công nghệ gen là một phân nhánh nằm trong công nghệ sinh học, là tập hợp tất cả các ứng dụng công nghệ sử dụng các hệ thống sinh học, sinh vật sống hoặc dẫn xuất của chúng. Di truyền học sử dụng biến đổi ADN và một loạt các công nghệ ngày càng được hoàn thiện để tăng cường các phẩm chất của cây trồng và vật nuôi thông qua lựa chọn và sinh sản. Có nhiều hướng khác nhau trong di truyền học, tùy thuộc vào các ứng dụng:
.jpg "Công nghệ gen trong nông nghiệp công nghệ cao")
* Giải trình tự ADN: xác định trình tự của các cặp bazơ trong chuỗi xoắn kép của một phân tử ADN bằng cách sử dụng các phản ứng hóa học.
* Nhân bản: tạo một bản sao của đoạn ADN, một tế bào hoặc toàn bộ sinh vật.
* Chuyển gen cùng loài (Cisgenesis): biến đổi gen trực tiếp, bằng cách chỉ sử dụng gen của chính loài đó.
* Chuyển gen khác loài (transgenesis): biến đổi gen trực tiếp bằng cách sử dụng gen của loài khác.
* Sử dụng các gen chỉ thị và sinh vật biến đổi gen để lai chéo nhanh chóng các đặc điểm mong muốn thông qua phương pháp cisgenesis.
* Bất hoạt gen: biến đổi gen trực tiếp để làm cho một gen của một sinh vật không hoạt động.
* Di truyền học biểu sinh (Epigenetics): nghiên cứu ảnh hưởng của những biến đổi di truyền thuận nghịch ở chức năng gen xảy ra mà không có những thay đổi ở trình tự DNA trong nhân. Di truyền học cũng nghiên cứu các quá trình ảnh hưởng đến sự phát triển của một sinh vật.
Các ứng dụng của di truyền học dường như vô hạn. Dưới đây chỉ là một số ứng dụng tiêu biểu:
* Làm cho cây trồng có sức đề kháng với những mối đe dọa và nguy hiểm như thuốc diệt cỏ, côn trùng, virus, hạn hán, nhiễm mặn và lạnh.
* Tăng sản lượng mong muốn cho mỗi vụ. Bổ sung thêm phức hợp gen thực vật C4 (Thực vật sử dụng cơ chế cố định các-bon C4 được gọi là thực vật C4. Cố định các-bon C4 là phương pháp được thực vật trên đất liền sử dụng để “cố định” điôxit các-bon để sản xuất đường thông qua quang hợp. Những cây thuộc nhóm thực vật C4 ví dụ như: mía, ngô, cỏ gấu, rau dền…) vào thực vật C3 (Thực vật chỉ tồn tại theo kiểu cố định các-bon C3 được gọi là thực vật C3. Cố định các-bon C3 là kiểu trao đổi chất để cố định các-bon trong quang hợp ở thực vật. Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ sinh, xuất hiện trước thực vật C4 và hiện vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái đất. Những cây thuộc nhóm thực vật C3 ví dụ như: lúa, khoai, sắn, đậu…) có thể rất quan trọng, vì sẽ phát triển được các loại cây trồng nông nghiệp có khả năng sản sinh ra một phần quan trọng trong việc tự thụ phấn thông qua cố định đạm.
* Cải thiện chất lượng thực phẩm bằng cách nâng cao giá trị dinh dưỡng hoặc chất lượng của hương vị, mùi, màu sắc và hình thức.
* Cải thiện tính phù hợp của thực vật và những phần bỏ đi của thực vật cho nhiên liệu sinh học thế hệ mới.
* Hướng tới những thay đổi trong thời kỳ thu hoạch cây trồng, hoặc theo cách sinh sản: biến đổi cây trồng dựa trên sinh sản sinh dưỡng (chẳng hạn như khoai tây) để làm cây trồng mọc lại.
* Kích thích vi sinh vật sản xuất các chất mong muốn (các protein cụ thể, nhiên liệu, v.v…).
* Hiện tại biểu sinh cũng được sử dụng trong nghiên cứu để chống trầm cảm và nghiện ngập bằng cách biến đổi gen. Biểu sinh giúp chúng ta hiểu sâu hơn về cách thức ăn ảnh hưởng đến sự tiến triển bệnh ở người và động vật. Sau cùng, nó có thể giúp điều chỉnh thực phẩm để phù hợp tối ưu với tình trạng sức khỏe của con người và động vật.
ADN của hầu hết các loài thực vật đều đã được lập bản đồ, cho phép người nông dân thúc đẩy phát triển quá trình kháng bệnh của cây tốt hơn. Bằng cách lập ngày càng nhiều bản đồ số lượng bộ gen, sẽ có thể tạo ra các quần thể tùy chỉnh gồm các cá thể động vật và thực vật phù hợp với các ứng dụng cụ thể. Một số ví dụ như: bò tiết sữa có chứa hàm lượng cao các axit béo không bão hòa và khoai tây có chứa một loại tinh bột khoai tây chuyên biệt hoặc có một chất đề kháng với một bệnh cụ thể. Phương pháp này sẽ thúc đẩy sản xuất bền vững: tăng sức đề kháng của cây trồng chống lại các bệnh cụ thể cũng đồng nghĩa với việc người nông dân dùng thuốc trừ sâu ít hơn. Các nghiên cứu cũng đang được tiến hành để tạo ra các giống cây trồng ở những khu vực trước đây được coi là không phù hợp để những cây trồng này sinh trưởng. Rõ ràng, di truyền có thể góp phần tạo ra một nền kinh tế sinh học.
Trong tương lai, khó xác định được tác động của di truyền học. Lý do là vì xã hội vẫn e ngại công nghệ này do những vấn đề về đạo đức. Những điều luật quy định chặt chẽ của châu Âu làm cản trở nghiên cứu, trong khi chính sách của Hoa Kỳ và các nước châu Á lại lỏng lẻo hơn nhiều. Ngoài ra, các nhà sản xuất đang ngày càng không quan tâm tới phát triển công nghệ gen thông qua các bằng sáng chế và giấy phép. Hiện tại, quyền sở hữu trí tuệ vật liệu thực vật (biến đổi) đang diễn ra tranh chấp. Kết quả của trận chiến này sẽ quyết định ai sẽ là người dẫn đầu trong công nghệ gen trong tương lai.
P.A.T - NASATI/iasvn.org