Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu phân lập và chuyển gen liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa ở Việt Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> -----------------------<br /> <br /> Cao Lệ Quyên<br /> <br /> NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ CHUYỂN GEN LIÊN QUAN<br /> ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN VÀO GIỐNG LÚA Ở VIỆT NAM<br /> Chuyên ngành: Di truyền học<br /> Mã số: 62 42 01 21<br /> <br /> DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC<br /> <br /> Hà Nội - 2016<br /> <br /> Công trình đƣợc hoàn thành tại:<br /> Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.<br /> <br /> Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:<br /> 1.<br /> <br /> PGS.TS. Phạm Xuân Hội<br /> <br /> 2.<br /> <br /> PGS.TS. Đinh Đoàn Long<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án đƣợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Đại học<br /> Quốc gia họp tại:<br /> Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> vào hồi…giờ 00, ngày…tháng…năm…<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm thông tin - Thƣ viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> Đặt vấn đề<br /> Gần đây, do ảnh hƣởng của hiện tƣợng biến đổi khí hậu toàn<br /> cầu, hạn hán xảy ra ngày càng thƣờng xuyên hơn, với mức độ ngày<br /> càng trầm trọng, gây tác động lớn tới tổng sản lƣợng lƣơng thực quốc<br /> gia, ảnh hƣởng tới công tác xuất khẩu lúa gạo, đe doạ trực tiếp tới an<br /> ninh lƣơng thực trong khu vực và trên thế giới.Trong điều kiện khí<br /> hậu toàn cầu biến đổi mạnh mẽ, việc tạo ra các giống cây trồng có<br /> năng suất cao, đồng thời chống/chịu đƣợc với các điều kiện bất lợi<br /> của môi trƣờng trở thành một trong những nhiệm vụ then chốt của<br /> khoa học nông nghiệp. Tuy nhiên, cho đến này tất cả những giống<br /> cây trồng chống chịu điều kiện môi trƣờng bất lợi đƣợc sử dụng<br /> trong sản xuất đều đƣợc lai tạo dựa trên các phƣơng pháp chọn giống<br /> truyền thống, hầu nhƣ chƣa có giống cây trồng chịu hạn nào đƣợc tạo<br /> ra b ng phƣơng pháp công nghệ sinh học. Sang thế k<br /> <br /> I, với sự<br /> <br /> phát triển b ng nổ của sinh học phân tử và công nghệ tế bào, hai định<br /> hƣớng chọn giống chịu hạn đang đƣợc các nhà khoa học đặc biệt<br /> quan tâm là chọn giống phân tử và chọn giống chuyển gen.<br /> Tính trạng chịu hạn là tính trạng đa gen (với sự tham gia của<br /> hàng trăm gen khác nhau), vì vậy định hƣớng chọn giống phân tử<br /> đang gặp khó khăn lớn trong việc quy tụ các tính trạng, gen quan<br /> trọng liên quan đến chịu hạn. Gần đây, dựa trên những thành tựu<br /> nghiên cứu về chức năng hệ gen thực vật, c ng với sự phát triển các<br /> kỹ thuật microaray, proteomic..., các nhà khoa học đã phát hiện và<br /> chứng minh vai trò quan trọng của nhóm gen điều khiển trong việc<br /> tăng cƣờng tính chịu hạn ở thực vật. Nhóm gen điều khiển mặc d<br /> không tham gia trực tiếp vào quá trình đáp ứng với điều kiện hạn của<br /> thực vật nhƣng sự biểu hiện của chúng lại có vai trò điều hòa biểu<br /> hiện của rất nhiều gen chức năng khác tham gia vào quá trình đáp<br /> <br /> ứng hạn, dẫn tới làm tăng cƣờng khả năng chịu hạn ở thực vật. Phát<br /> hiện này đã mở ra một hƣớng nghiên cứu rất mới cho lĩnh vực chọn<br /> giống chuyển gen ở thực vật, đó là ch cần chuyển một hay một vài<br /> gen điều khiển thay vì vài trăm gen chức năng vào cây để tăng cƣờng<br /> tính chống chịu của cây trồng. Chính vì lí do này mà các nghiên cứu<br /> phân lập, đặc tính hoá các gen điều khiển liên quan đến tính chịu hạn<br /> đang trở thành định hƣớng nghiên cứu đầy tiềm năng trong việc chọn<br /> tạo giống chịu hạn.<br /> Ở Việt Nam, trong khoảng 10 năm trở lại đây, các nghiên<br /> cứu về phân lập gen chịu hạn và tạo giống cây trồng chống chịu hạn<br /> b ng công nghệ chuyển gen thực vật đã bắt đầu đƣợc một số phòng<br /> thí nghiệm quan tâm. Tuy nhiên, hầu hết các chƣơng trình, dự án<br /> nghiên cứu về gen chống chịu stress môi trƣờng nói chung và chống<br /> chịu hạn nói riêng đều sử dụng các nguồn gen từ nƣớc ngoài hoặc<br /> các gen đã đƣợc công bố bởi các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới.<br /> Cho đến nay, chúng ta vẫn chƣa có một đề tài nghiên cứu cơ bản<br /> hoàn ch nh nào về phân lập gen liên quan đến đáp ứng chống chịu<br /> hạn ở thực vật. Từ đó, chúng tôi đề xuất và tiến hành thực hiện đề tài:<br /> “Nghiên cứu phân lập và chuyển gen liên quan đến tính chịu hạn<br /> vào giống lúa ở Việt Nam” với mục đích để tạo nguồn vật liệu, số<br /> liệu quan trọng trong việc tạo ra các giống cây trồng chuyển gen có<br /> khả năng chống chịu điều kiện hạn.<br /> Mục tiêu nghiên cứu<br /> <br /> i) Phân lập đƣợc gen mã hóa nhân tố phiên mã s R<br /> <br /> 1 /2<br /> <br /> liên quan tính chịu hạn trên giống lúa Việt Nam.<br /> <br /> ii) Tối ƣu hoá đƣợc quy trình biến nạp gen thông qua vi khuẩn<br /> Agrobacterium tumefaciens trên một số giống lúa Việt Nam.<br /> <br /> iii) Tạo ra đƣợc một số dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố<br /> phiên mã<br /> <br /> s R<br /> <br /> 1 /2<br /> <br /> có kiểu hình tƣơng đồng cây đối chứng<br /> <br /> (cây không chuyển gen) trong điều kiện bình thƣờng và có khả năng<br /> chống/chịu (tiếp tục sinh trƣởng, cho thu hạt) khi bị xử l hạn trong<br /> điều kiện phòng thí nghiệm.<br /> Đối tƣợng v nội ung nghiên cứu<br /> Đối tượng nghiên cứu của luận án là các gen<br /> OsDREB1A/2A mã hóa nhân tố điều hòa phiên mã liên quan tới tính<br /> chịu hạn của giống lúa Việt Nam và vai trò, biểu hiện của các gen mã<br /> hóa nhân tố phiên mã này trong các dòng chuyển gen dƣới sự điều<br /> khiển của các promoter liên tục hoặc cảm ứng.<br /> ác n i ung nghiên cứu chính<br /> <br /> <br /> Nội dung 1: Phân lập gen hai gen OsDREB1A và OsDREB2A<br /> <br /> liên quan đến tính chịu hạn từ thƣ viện c N<br /> <br /> của giống lúa Việt<br /> <br /> Nam; và thiết kế các cấu trúc chuyển gen thực vật (binary vector) cho<br /> gen OsDREB1A/OsDREB2A dƣới sự điều khiển của promoter liên<br /> tục (Ubiquitine)/cảm ứng (Lip9).<br /> <br /> <br /> Nội dung 2: Tối ƣu hóa quá trình phát sinh callus và tái sinh<br /> <br /> cây từ callus của một số giống lúa Việt Nam; và hoàn thiện kỹ thuật<br /> biến nạp gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens trên<br /> một số giống lúa Việt Nam có tiềm năng phát sinh callus và khả năng<br /> tái sinh cao.<br /> <br /> <br /> Nội dung 3:<br /> <br /> iến nạp các cấu trúc biểu hiện nhân tố phiên<br /> <br /> mã vào giống lúa Việt Nam và sàng lọc các dòng cây chuyển gen<br /> (kiểu hình- so sánh với cây đối chứng, kiểu gen- xác định sự tồn tại<br /> ổn định và số lƣợng cấu trúc biến nạp trong cây chuyển gen).<br /> <br />