Giải chuyên đề chi tiết Công nghệ 12 Lâm Nghiệp thủy sản Cánh diều bài 2: Thành tựu và triển vọng của công nghệ sinh học trong lâm nghiệp

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Nêu một số thành tựu của ứng dụng công nghệ sinh học trong công tác trồng rừng và bảo vệ rừng ở nước ta.

Bài làm chi tiết:

Một số thành tựu của ứng dụng công nghệ sinh học trong công tác trồng rừng và bảo vệ rừng ở nước ta:

 - Chọn và tạo giống cây lâm nghiệp:

+ Chọn giống bằng chỉ thị phân tử

+ Tạo giống cây lâm nghiệp bằng công nghệ chuyển gen

- Nhân giống cây lâm nghiệp

- Bảo tồn nguồn gên cây lâm nghiệp và đa dạng sinh học

- Sản xuất các sản phẩm phục vụ lâm nghiệp

- ....

I. THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG LÂM NGHIỆP

Câu hỏi: Nêu thành tựu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây lâm nghiệp.

Bài làm chi tiết:

Thành tựu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây lâm nghiệp:

 Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống đã chọn được nhiều giống cây lâm nghiệp có năng suất, chất lượng cao, mang các tính trạng có giá trị kinh tế (kháng sâu, kháng bệnh, chịu hạn,...). 

Luyện tập: Việc tăng khả năng sinh trưởng của một số giống cây lâm nghiệp sẽ mang lại lợi ích gì?

Bài làm chi tiết:

Việc tăng khả năng sinh trưởng của một số giống cây lâm nghiệp sẽ mang lại lợi ích:

- Tăng năng suất rừng trồng: Năng suất cao hơn sẽ giúp tăng sản lượng gỗ, mang lại lợi nhuận cao hơn cho người trồng rừng.

- Rút ngắn thời gian thu hoạch: Cây sinh trưởng nhanh hơn sẽ cho phép thu hoạch gỗ sớm hơn, giúp tăng vòng quay vốn và lợi nhuận.

- Cải thiện chất lượng gỗ: Cây sinh trưởng tốt sẽ cho ra gỗ có chất lượng tốt hơn, giá trị kinh tế cao hơn.

- Tăng cường khả năng cạnh tranh: Giống cây có khả năng sinh trưởng tốt sẽ có khả năng cạnh tranh cao hơn với các loài cây khác, giúp phát triển rừng bền vững.

- Giảm thiểu khí thải nhà kính: Cây trồng sinh trưởng nhanh sẽ hấp thụ nhiều CO2 hơn, giúp giảm thiểu khí thải nhà kính và chống biến đổi khí hậu.

- Bảo vệ nguồn nước: Rừng trồng có khả năng sinh trưởng tốt sẽ giúp bảo vệ nguồn nước, ngăn chặn sạt lở đất và hạn hán.

- Cải thiện đa dạng sinh học: Rừng trồng có khả năng sinh trưởng tốt sẽ tạo môi trường sống cho nhiều loài động, thực vật khác, góp phần cải thiện đa dạng sinh học.

Câu hỏi: Nêu một số thành tựu nổi bật của công nghệ chuyển gene trong tạo giống cây lâm nghiệp ở nước ta.

Bài làm chi tiết:

Ở nước ta, công nghệ chuyển gene đã tạo ra được gần 100 các dòng bạch đàn và xoan chuyển gene liên quan đến sinh trưởng và chất lượng gỗ như sợi gỗ. Điển hình, có 40 dòng bạch đàn lai UP chuyển gene EcHB1 (tăng chiều dài sợi gỗ), 11 dòng bạch đàn Uro chuyển gene GA20, GSI (thúc đẩy cây sinh trưởng nhanh), 8 dòng xoan ta chuyển gene GA20, GS1 và mang gene 4CL1 (tăng chất lượng gỗ).

Luyện tập: Quan sát Hình 2.1 và so sánh khả năng sinh trưởng và đặc điểm hình thái của cây bạch đàn lai UP chuyển gene EcHB1 và cây đối chứng cùng dòng.

Bài làm chi tiết:

- Khả năng sinh trưởng, cây bạch đàn lai UP chuyển gene EcHB1 nhanh hơn và lớn hơn so với cây đối chứng.

- Đặc điểm hình thái:

+ Lá cây cây bạch đàn lai UP chuyển gene EcHB1 to và dài  hơn so cây dối chứng 

+ Thân cây cây bạch đàn lai UP chuyển gene EcHB1 to lớn, dày hơn so với cây đối chiếu

Câu hỏi: Công nghệ nhân giống in vitro đã đem lại những thành tựu nổi bật gì cho ngành lâm nghiệp ở nước ta?

Bài làm chi tiết:

Công nghệ nhân giống in vitro đã đem lại những thành tựu nổi bật cho ngành lâm nghiệp ở nước ta :

Từ năm 2011 đến 2020, trên toàn quốc có 15 cơ sở sản xuất cây giống lâm nghiệp bằng phương pháp nuôi cấy mô và đã xây dựng được các quy trình, hướng dẫn kĩ thuật nhân giống bằng nuôi cấy mô cho các loài cây trồng rừng chính (keo, bạch đàn,...), cây lâm nghiệp bản địa (quế, lát hoa, lõi thọ, xoan ta,...) và cây dược liệu quý, hiếm (hoàng liên ô rô, đinh lăng, sâm ngọc linh, ba kích, sa nhân,...). Hiện nay, các cơ sở này đã làm chủ được công nghệ nhân giống cây lâm nghiệp bằng nuôi cấy mô và đảm bảo sản xuất giống cây lâm nghiệp ở quy mô công nghiệp từ một triệu cây giống trở lên.

Câu hỏi: Nêu những đóng góp của công nghệ sinh học trong bảo tồn nguồn gene cây lâm nghiệp và bảo tồn đa đạng sinh học.

Bài làm chi tiết:

Những đóng góp của công nghệ sinh học trong bảo tồn nguồn gene cây lâm nghiệp và bảo tồn đa đạng sinh học:

 - Ứng dụng công nghệ sinh học trong phân tích đa đạng di truyền đã xây dựng được các quy trình giám định DNA và bộ cơ sở dữ liệu mã vạch DNA (DNA barcode) của 85 loài cây gỗ lớn, lâm sản ngoài gỗ có giá trị kinh tế và 30 giống bạch đàn và keo.

-  Nhiều loài cây lâm nghiệp có giá trị kinh tế và khoa học được nhân nhanh nguồn gene, duy trì, phục tráng bằng công nghệ nhân giống in vitro. Riêng đối với nhóm các loài cây gỗ phục vụ trồng rừng cung cấp nguyên liệu giấy, đã có 37 giống bạch đàn và keo được lưu giữ và bảo tồn bằng hình thức bảo tồn in vitro.

Câu hỏi:

1. Kể tên một số chế phẩm sinh học điển hình đang được sử dụng trong lâm nghiệp ở nước ta.

2. Công nghệ sinh học có ý nghĩa như thế nào đối với công tác phòng, chống cháy rừng?

Bài làm chi tiết:

1. Chế phẩm vi sinh vật hỗn hợp dạng viên nén dùng cho thông (MF1) và bạch đàn (MF2); chế phẩm nấm rề nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) in vitro dạng bột,...

2. Công nghệ sinh học có ý nghĩa đối với công tác phòng, chống cháy rừng:

- Phát hiện sớm nguy cơ cháy rừng

- Tạo ra các giống cây có khả năng chống chịu lửa cao sẽ giúp giảm nguy cơ cháy rừng.

- Sử dụng các chất chống cháy sinh học: Các chất này có khả năng dập tắt đám cháy hiệu quả và an toàn cho môi trường hơn so với các hóa chất truyền thống.

- Sử dụng các vi sinh vật: Vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất dễ cháy, giúp dập tắt đám cháy hiệu quả.

- Sử dụng các chế phẩm sinh học: Các chế phẩm sinh học có khả năng làm chậm quá trình cháy, giúp ngăn chặn cháy rừng lan rộng.

Luyện tập: Quan sát Hình 2.2 và cho biết tác dụng của mỗi chế phẩm sinh học sử dụng trong lâm nghiệp.

Bài làm chi tiết:

Quan sát Hình 2.2: 

- Chế phẩm MF2: Tiêu diệt và kháng nấm gây bệnh cháy lá, đốm lá cho cây bạch đàn; phân giải lân khó tan thành dễ tan....

- Chế phẩm AM: Tăng cường hấp thụ lân; tăng sinh trưởng, năng suất cây trồng; cải tạo, phục hồi đất,....

Câu hỏi: Nêu những đóng góp của công nghệ sinh học trong sản xuất bột giấy, giấy và ván dăm ở nước ta.

Bài làm chi tiết:

Những đóng góp của công nghệ sinh học trong sản xuất bột giấy, giấy và ván dăm ở nước ta:

 Trong sản xuất bột giấy và giấy ở nước ta: đã tạo được các chế phẩm sinh học từ nấm mục trắng và một số loài vi sinh vật để loại bỏ nhựa cây một cách hiệu quả, giúp tăng hiệu suất của dây chuyền sản xuất và chất lượng sản phẩm, giảm lượng hoá chất sử dụng, giảm chi phí xử lí chất thải trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy.

Trong sản xuất ván dăm ở nước ta: đã tạo ra ván dăm sinh học CR-B18 dùng làm vật liệu cách âm, cách nhiệt, ván được tạo ra từ dăm gỗ có nuôi cấy nấm Coprinellusradians. Bên cạnh đó, đã đề xuất được quy trình công nghệ sản xuất ván Bio-composite có khả năng cách nhiệt, cách âm tốt từ dăm gỗ, rơm, rạ nuôi cấy nấm.

Vận dụng: Hãy tìm hiểu một số loại chế phẩm sinh học phục vụ lâm nghiệp có trên thị trường hiện nay. Nêu đặc điểm và tác dụng của chúng.

Bài làm chi tiết:

Một số loại chế phẩm sinh học phục vụ lâm nghiệp có trên thị trường hiện nay :

Chế phẩm sinh học Trichoderma:

- Đặc điểm:

+ Là nấm có khả năng ký sinh trên nhiều loại nấm bệnh khác nhau, gây hại cho cây trồng.

+ Có khả năng kích thích hệ thống rễ cây phát triển, giúp cây trồng tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng.

+ Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ trong đất, giúp cải tạo đất.

- Tác dụng:

+ Phòng trừ các loại nấm bệnh hại cây rừng như: nấm rễ, nấm đốm lá, nấm than...

+ Kích thích sinh trưởng cây rừng, giúp cây phát triển mạnh mẽ.

+ Cải tạo đất, giúp đất tơi xốp

Chế phẩm sinh học Beauveria bassiana:

- Đặc điểm:

+ Là nấm có khả năng ký sinh trên nhiều loại côn trùng gây hại cho cây trồng.

+ Có khả năng gây bệnh cho côn trùng, làm chết côn trùng.

+ An toàn cho môi trường và con người.

- Tác dụng:

+ Phòng trừ các loại côn trùng gây hại cây rừng như: sâu đục thân, sâu cuốn lá, rệp...

+ An toàn cho môi trường và con người.

II. TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG LÂM NGHIỆP

Câu hỏi: Công nghệ sinh học trong lâm nghiệp sẽ phát triển theo những hướng nào?

Bài làm chi tiết:

 Công nghệ sinh học trong lâm nghiệp sẽ phát triển theo những hướng:

1. Phát triển các ứng dụng của công nghệ chuyển gene, công nghệ chỉnh sửa gene, kĩ thuật sinh học phân tử, công nghệ nano trong chọn, tạo giống để tạo ra các giống cây lâm nghiệp sinh trưởng nhanh, có năng suất và chất lượng vượt trội, kháng sâu bệnh, tăng cường khả năng chống chịu các điều kiện bất lợi của môi trường, có khả năng xử lí ô nhiễm môi trường và thích ứng với biến đổi khí hậu.

2. Ứng dụng rộng rãi hơn công nghệ nuôi cấy mô tế bào, công nghệ hạt nhân tạo, hệ thống nuôi cấy lỏng khép kín (bioreactor) để nhân nhanh giống cây lâm nghiệp. Hoàn thiện các quy trình nhân giống in vitro quy mô công nghiệp cho các giống mới như keo, bạch đàn và các loài cây lâm nghiệp bản địa, cây dược liệu có giá trị kinh tế cao, đáp ứng sản xuất quy mô lớn. Ứng dụng công nghệ nuôi cấy in vitro, hạt nhân tạo để lưu giữ nguồn giống trong phòng thí nghiệm, phục tráng các loài cây rừng bị suy thoái. Ứng dụng công nghệ cấy truyền phôi, thụ tinh trong ống nghiệm, nhân bản vô tính trong bảo tồn, phục tráng các loài động vật rừng quý, hiếm có nguy cơ tuyệt chủng.

3. Phát triển ứng dụng công nghệ gene và kĩ thuật sinh học phân tử trong phân loại động vật, thực vật rừng; xây dựng cơ sở dữ liệu DNA, ngân hàng gene của các loài sinh vật rừng. Tiếp tục nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu DNA mã vạch cho các loài động vật, thực vật rừng quý, hiếm, loại được ưu tiên bảo tồn. Phát triển công nghệ quản lí chuỗi hành trình của giống bằng mã QR để minh bạch nguồn gốc, xuất xứ và các thông tin khác liên quan đến giống. Các hướng nghiên cứu này giúp quản lí, giám sát, bảo tồn, khai thác, phát triển nguồn gene cây rừng và bảo vệ đa dạng sinh học.

4. Phát triển ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất KIT xét nghiệm, chẩn đoán sâu bệnh; tạo ra nhiều chế phẩm sinh học đa chức năng có chất lượng cao phục vụ trồng, chăm sóc, phòng chống cháy rừng, chế biến lâm sản. Ngoài ra, phát triển chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ vi sinh vật nội sinh để tăng khả năng kháng sâu bệnh hại, tăng năng suất và chất lượng rừng trồng cũng là một hướng quan trọng.

Vận dụng: Những lĩnh vực công nghệ sinh học nào sẽ phát triển trong sản xuất lâm nghiệp ở nước ta?

Bài làm chi tiết:

Những lĩnh vực công nghệ sinh học tiềm năng phát triển trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam:

- Cải thiện giống cây:

+ Công nghệ nhân giống vô tính:

Nuôi cấy mô: Tạo ra các giống cây lâm nghiệp có năng suất cao, chất lượng tốt, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn.

Nhân giống bằng cành giâm, ghép: Giúp nhân nhanh các giống cây quý hiếm, có đặc tính di truyền tốt.

+ Công nghệ gen:

Cải thiện các đặc tính di truyền của cây rừng như năng suất, chất lượng gỗ, khả năng chống chịu sâu bệnh...

Tạo ra các giống cây biến đổi gen có khả năng sinh trưởng nhanh, chịu hạn, chịu mặn...

- Bảo vệ rừng:

+ Phòng trừ sâu bệnh:

Sử dụng thuốc trừ sâu sinh học: An toàn cho môi trường và sức khỏe con người, hiệu quả cao trong phòng trừ sâu bệnh.

Sử dụng vi sinh vật phòng trừ sâu bệnh: Giúp kiểm soát dịch hại một cách hiệu quả và bền vững.

+ Phòng cháy chữa cháy rừng:

Sử dụng chất chống cháy sinh học: Giúp giảm nguy cơ cháy rừng.

Sử dụng vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ: Giúp giảm nguy cơ cháy lan.

- Phát triển rừng bền vững:

+ Quản lý rừng:

Hệ thống thông tin địa lý (GIS): Giúp theo dõi và quản lý rừng hiệu quả.

Viễn thám: Giúp đánh giá tình trạng rừng và lập kế hoạch phát triển rừng bền vững.

+ Chế biến lâm sản:

Công nghệ enzyme: Nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu gỗ, giảm thiểu chất thải.

Sản xuất biofuel: Tận dụng phế phẩm lâm nghiệp để sản xuất nhiên liệu sinh học.