intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu chuyển gen CBF1 và đánh giá biểu hiện trên cây đậu tương (Glycine max (L.) Merill)

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST
Báo xấu
23
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu biến nạp gen CBF1 vào một số giống đậu tương của Việt Nam, đánh giá biểu hiện của gen CBF1 trên cây đậu tương bằng phương pháp PCR. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu chuyển gen CBF1 và đánh giá biểu hiện trên cây đậu tương (Glycine max (L.) Merill)

  1. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------------------------------------- NGÔ THỊ BẢO OANH NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN CBF1 VÀ ĐÁNH GIÁ BIỂU HIỆN TRÊN CÂY ĐẬU TƯƠNG (GLYCINE MAX (L.) MERRILL) LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thái Nguyên, năm 2020
  2. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------------------------------------- NGÔ THỊ BẢO OANH NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN CBF1 VÀ ĐÁNH GIÁ BIỂU HIỆN TRÊN CÂY ĐẬU TƯƠNG (GLYCINE MAX (L.) MERRILL) Ngành: Công nghệ sinh học Mã số ngành: 8.42.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. NGUYỄN TIẾN DŨNG 2. GS.TS. NGÔ XUÂN BÌNH Thái Nguyên, năm 2020
  3. i LỜI CẢM ƠN Trang đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm cùng các thầy cô giáo trong Khoa đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, gửi lời cảm ơn chân thành tới GS.TS. Ngô Xuân Bình và thầy giáo TS. Nguyễn Tiến Dũng, giảng viên khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ và hướng dẫn em trong thời gian thực hiện luận văn. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới gia đình, người thân và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Học viên Ngô Thị Bảo Oanh
  4. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i MỤC LỤC ......................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................. iv DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................... vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài. .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu...................................................................................... 3 3. Những đóng góp mới của đề tài. ................................................................... 3 4. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn của đè tài luận án. ....................................... 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4 1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu tương. ..................................................... 4 1.2. Đặc tính chống chịu của cây đậu tương ..................................................... 5 1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trong nước và trên thế giới......................... 6 1.3.1. Trên thế giới. ........................................................................................... 6 1.3.2. Tại Việt Nam. .......................................................................................... 8 1.4. Đặc điểm của gen CBF1 .......................................................................... 10 1.4.1. Đặc điểm gen CBF1 .............................................................................. 10 1.4.2. Các nghiên cứu về gene CBF1 .............................................................. 10 1.5. Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens và quá trình chuyển gen vào cây trồng ................................................................................................................ 12 1.5.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens .................. 12 1.5.2 Cấu trúc và chức năng của Ti-Plasmid .................................................. 13 1.5.3. Cấu trúc và chức năng T-DNA ............................................................. 13 1.5.4 Cơ chế phân tử của việc chuyển gen thông qua Agrobacterium tumefaciens 14
  5. iii Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..16 2.1. Vật liệu nghiên cứu .................................................................................. 16 2.1.1. Vật liệu thực vật .................................................................................... 16 2.1.2. Vật liệu di truyền ................................................................................... 16 2.1.3. Hóa chất................................................................................................. 16 2.1.4. Thiết bị thí nghiệm ................................................................................ 17 2.2. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 18 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 18 2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 18 2.5. Phân tích, đánh giá cây sau chuyển gen ................................................... 21 2.6. Chọn lọc dòng chuyển gen bằng phun chất diệt cỏ Basta ....................... 24 2.7. Các chỉ tiêu đánh giá ................................................................................ 24 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 25 3.1. Kết quả biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương DT22, cọc chùm, Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. ......................................................... 25 3.1.1. Kết quả biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương DT22. .................... 25 3.1.2. Kết quả biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương cọc chùm ............... 31 3.1.3. Kết quả biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương Cúc Hà Bắc ........... 37 3.2. Đánh giá đậu tương chuyển gen dương tính bằng sử dụng phương pháp PCR. ................................................................................................................ 44 Chương 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................ 47 4.1. Kết luận. ................................................................................................... 47 4.2. Đề nghị. .................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO
  6. iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới những năm gần đây ...... 8 Bảng 1. 2 Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam những năm gần đây..... 9 Bảng 3. 1 Kết quả tạo đa chồi của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. Tumefaciens………………………27 Bảng 3. 2 Kết quả chọn lọc mẫu biến nạp của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. Tumefaciens. ...................... 28 Bảng 3. 3 Kết quả chuyển cây đậu tương sau biến nạp ra bầu đất của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ...................................................................................................... 29 Bảng 3. 4 Kết quả chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ...................................................................................... 30 Bảng 3. 5 Kết quả tạo đa chồi của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương Cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ............................... 33 Bảng 3. 6 Kết quả chọn lọc mẫu biến nạp của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. ................. 34 Bảng 3. 7 Kết quả chuyển cây đậu tương sau biến nạp ra bầu đất của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ...................................................................................................... 35 Bảng 3. 8 Kết quả chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ...................................................................................... 36 Bảng 3. 9 Kết quả tạo đa chồi của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens............................ 38 Bảng 3. 10 Kết quả chọn lọc mẫu biến nạp của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens .............. 40
  7. v Bảng 3. 11 Kết quả chuyển cây đậu tương sau biến nạp ra bầu đất của các thí nghiệm chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ................................................................................................. 41 Bảng 3. 12 Kết quả chuyển gen CBF1 vào cây đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens............................................................................ 42 Bảng 3. 13 Kết quả tách chiết DNA tổng số của các cây chuyển gen T0 ...... 44 Bảng 3. 14 Đánh giá biểu hiện gen ở cây chuyển gen T0 bằng PCR ............. 45
  8. vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Sơ đồ cấu trúc Ti-plasmid dạng octopyne ......................................... 13 Hình 2 Sự tương tác giữa Agrobacterium với tế bào thực vật và cơ chế chuyển T-DNA ............................................................................................................ 15 Hình 3. Sơ đồ quy trình biến nạp gen vào đậu tương ..................................... 19 Hình 4. Một số hình ảnh quá trình biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. ...................................................... 26 Hình 5. Hình ảnh cây chuyển gen tái sinh trên môi trường SEM (A) và ra ... 28 Hình 6. Cây đậu tương chuyển gen thu được sau quá trình biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương DT22 thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. .................... 30 Hình 7. Kết quả biến nạp – tái sinh chồi chuyển gen CBF1 vào giống đậu tương cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. ................................................ 32 Hình 8. Kết quả mẫu biến nạp kéo dài chồi và ra rễ ....................................... 34 Hình 9. Cây đậu tương chuyển gen thu được sau quá trình biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương cọc chùm thông qua vi khuẩn A. tumefaciens............... 36 Hình 10. Kết quả biến nạp – tái sinh chồi chuyển gen CBF1 vào giống đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens .................................. 39 Hình 11. Kết quả mẫu biến nạp kéo dài chồi và ra rễ ..................................... 40 Hình 12. Cây đậu tương chuyển gen thu được sau quá trình biến nạp gen CBF1 vào giống đậu tương Cúc Hà Bắc thông qua vi khuẩn A. tumefaciens. .......... 42 Hình 13. Hình ảnh sàng lọc cây chuyển gen sau 3 ngày bằng Basta ............. 43 Hình 14. Kết quả phân tích PCR cây chuyển gen T0 ..................................... 46
  9. vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CCM Cocultivation medium - Môi trường đồng nuôi cấy cDNA Complementary DNA CTAB Hexadecyltrimethylammonium bromide LB Luria-Bertani OD600 Mật độ vi khuẩn đo ở bước sóng 600 nm bằng quang phổ kế PCR Polymerase Chain Reaction PCR Polymerase Chain Reaction RM Rooting medium - Môi trường ra rễ SEM Shoot elongation medium - Môi trường kéo dài chồi SIM Shoot induction medium - Môi trường tạo đa chồi
  10. 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) thuộc họ Đậu (Fabaceae) là loại cây trồng có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Các giống đậu tương trồng ở Việt Nam thuộc giống phụ G. Soja, chi Glycine. Hiện nay, đậu tương trồng ở Việt Nam có hai nguồn gốc, đó là các giống địa phương và các giống nhập nội [1], [2]. Hạt đậu tương có hàm lượng protein từ 32% - 52%, chứa nhiều amino acid không thay thế (lysin, triptophan, metionin, leucin...) và các vitamin (B1, B2, C, D, E, K...) cần thiết cho cơ thể người và động vật. Ngoài giá trị dinh dưỡng trong hạt, đậu tương còn là cây trồng lý tưởng trong hệ thống luân canh do có khả năng cải tạo đất. Sản phẩm từ cây đậu tương được sử dụng rất đa dạng như dùng trực tiếp hạt thô hoặc chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu tương, nước tương, làm bánh kẹo, sữa đậu tương...đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của người cũng như gia súc. Việt Nam đứng thứ 3 thế giới, sau Trung Quốc, Thái Lan về lượng tiêu thụ sữa đậu tương với khoảng 613 triệu lít/năm và thứ 7 thế giới tính theo bình quân đầu người với 6,8 lít/người/năm. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đậu tương là một trong 4 loại cây trồng chủ lực, nhưng điều bất cập là diện tích gieo trồng ngày càng giảm. Diện tích đất canh tác nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp do sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ. Bên cạnh đó, nhu cầu về sản lượng hạt đậu tương để phục vụ cho phát triển chăn nuôi, công nghiệp chế biến ngày một tăng. Sản lượng đậu tương không đáp ứng đủ nhu cầu trong nước, do đó phải nhập khẩu từ các nước bên ngoài (Theo Tổng
  11. 2 cục Hải quan (GCO), trong 8 tháng đầu vụ Mùa 2016-2017, Việt Nam đã nhập khẩu 919 nghìn tấn đậu tương trị giá 392 triệu USD). Thêm nữa, tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu, hạn hán kéo dài, lượng mưa không đều ở các vùng vào các thời điểm trong năm là một khó khăn lớn cho sản xuất nông nghiệp ở nhiều nước châu Á, châu Phi, Nam Mỹ… Ngoài những tác động trực tiếp lên quá trình canh tác, biến đổi khí hậu còn làm thu hẹp diện tích. Sử dụng giống đậu tương biến đổi gen là một tiến bộ quan trọng trong ngành sản xuất đậu tương của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Đậu tương được xem là cây trồng nhạy cảm với các biến đổi khí hậu. Dưới điều kiện bất lợi của môi trường như: hạn, mặn, lạnh…sẽ làm giảm khả năng điều hòa trao đổi chất, ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, làm giảm năng suất cây trồng. Gen CBF (C-repeat binding factor) là một nhóm gen có mặt trong nhiều loại thực vật như: Arabidopsis, lúa mì, cà chua, cây cải… Có bốn thành viên của họ CBF giữ vai trò quan trọng trong cây, giúp cây phản ứng với những stresses phi sinh học, giúp các hoạt động trao đổi chất tiếp tục diễn ra không bị ngừng trệ, làm tăng thời gian sinh trưởng và phát triển của cây. Dó đó sẽ góp phần cải thiện năng suất cũng như chất lượng hạt. Ba gen CBF1, CBF2 và CBF3 nằm trên nhiễm sắc thể số 4 phản ứng với nhiệt lạnh [30] đã chứng minh vai trò nâng cao tính chịu lạnh ở cây thông qua cơ chế bảo vệ tế bào khi gặp điều kiện bất lợi [31] trong khi gen CBF4 rất cần thiết cho phản ứng khi khô hạn xảy ra. Ngoài vai trò tăng cường khả năng chịu lạnh của thực vật gen CBF2 ở Arabidopsis đã được chứng minh làm chậm quá trình lão hóa của lá và kéo dài tuổi thọ khoảng thời gian hai tuần [28].
  12. 3 Từ những lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài luận án: “Nghiên cứu chuyển gen CBF1 và đánh giá biểu hiện trên cây đậu tương (Glycine max (L.) Merill)”. 2. Mục tiêu nghiên cứu.  Nghiên cứu biến nạp gen CBF1 vào một số giống đậu tương của Việt Nam.  Đánh giá biểu hiện của gen CBF1 trên cây đậu tương bằng phương pháp PCR 3. Những đóng góp mới của đề tài. - Kết quả đạt được của đề tài có giá trị khoa học và thực tiễn cao trong tiếp cận nghiên cứu tạo dòng cây chịu stress, thích ứng với biến đổi khí hậu bằng kỹ thuật chuyển gen ở thực vật.` - Ứng dụng kĩ thuật PCR đã đánh giá được mức độ biểu hiện của gen chuyển trong cây chuyển gen và bước đầu tạo được dòng đậu tương chuyển gen mang gen . 4. Ý nghĩa Khoa học và thực tiễn của đề tài luận văn.  Ý nghĩa về mặt khoa học: Đề tài cho thấy một hướng đi mới trong công tác chọn tạo giống cây trồng bằng phương pháp chuyển gen thông qua vi khuẩn A. tumefaciens khác xa với các phương pháp chọn giống truyền thống.  Ý nghĩa thực tiễn: Các giống đậu tương chuyển gen tạo ra từ kết quả của đề tài có thể sử dụng làm vật liệu khởi đầu trong công tác chọn tạo giống chống chịu tốt với điều kiện bất lợi của môi trường mang thương hiệu Việt Nam.
  13. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu tương. Đậu tương là một trong những loại cây trồng mà loài người đã biết sử dụng và trồng trọt từ lâu đời, vì vậy nguồn gốc của cây đậu tương cũng sớm được xác minh. Những bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công nhận rằng đậu tương có nguyên sản ở Châu Á và có nguồn gốc từ Trung Quốc. Cây đậu tương được thuần hóa ở Trung Quốc qua nhiều triều đại và được đưa vào trồng trọt và khảo sát ở triều đại Shang (năm 1700 – 1100 B.C) trước công nguyên. Đậu tương [Glycine max (L.) Merrill.] là một trong những cây trồng có vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Ngoài giá trị dinh dưỡng trong hạt, đậu tương còn là cây trồng lý tưởng trong hệ thống luân canh do có khả năng cải tạo đất. Diện tích cây đậu tương ở nước ta 5 năm gần đây chỉ trên 170.000 ha, năng suất bình quân xấp xỉ 1,5 tấn/ha, sản lượng hạt trên 210 nghìn tấn, thấp hơn nhiều so với năng suất bình quân của thế giới [32]. Nguyên nhân chính là do năng suất của giống không cao, tổn thất do sâu bệnh hại trên đồng ruộng và sau thu hoạch lớn (hàng năm, ước tính thiệt hại về số lượng sau thu hoạch đối với đậu tương khoảng 6,2 - 14%). Chi Glycine từng được Carl Linnaeus đưa ra năm 1737 trong ấn bản đầu tiên của quyển Genera Plantarum. Từ glycine có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp – Glykys (ngọt) và có thể đề cập đến chất ngọt của củ ăn được sản xuất ở Bắc Mỹ có dạng cây đậu thân leo, Glycine apios, nay là Apios Americana. Đậu tương được trồng được xuất hiện đầu tiên trong quyển Species Plantarum của Linnaeus, với tên gọị Phaseolus max L. Việc kết hợp Glycine max (L.) Merr.,
  14. 5 theo đề nghị của Merrill năm 1917, đã trở thành tên gọi chính thức được công nhận của loài này. [3], [33]. Cũng giống như các loài cây trồng khác có thời gian thuần hóa lâu dài, mối quan hệ giữa các loài đậu tương hiện đại và các loài mọc hoang có thể không còn dấu vết ở bất kỳ mức độ chắc chắn nào. 1.2. Đặc tính chống chịu của cây đậu tương - Tính chịu lạnh của đậu tương Nhiệt độ dưới 15oC có ảnh hưởng xấu đến nảy mần của hạt và sự hút nước. Nhiệt độ dưới 13 - 15oC, giảm ra hoa, đậu quả và ảnh hưởng tới quang hợp và bộ máy quang hợp. Tổn thương do lạnh thường gây hại màng tế bào, do màng tế bào không có khả năng giữ cấu trúc của nó ở nhiệt độ thấp. Các mô, chẳng hạn như hạt phấn đang lớn dễ nhạy cảm với nhiệt độ thấp hơn các mô khác và dẫn đến sự bất dục ở cây đậu tương. - Tính chịu hạn của đậu tương Các cây họ đậu nói chung, cây đậu tương nói riêng là cây có nhu cầu về nước cao hơn các loại cây khác. Đó chính là do đậu tương có hàm lượng protein và lipit cao, để tổng hợp 1 kg chất khô cần 500-530 kg nước. Trong quá trình nảy mầm nhu cầu về nước của đậu tương chiếm 50% khối lượng hạt, trong khi đó ở ngô chỉ là 30%, lúa là 26% [3] [4]. Khi nghiên cứu các đặc tính chịu hạn của cây đậu tương về phương diện sinh lý và di truyền đã cho thấy các đặc tính này liên quan liên quan chặt chẽ đến đặc điểm hoá keo của nguyên sinh chất, đặc điểm của quá trình trao đổi chất. Khả năng chịu hạn của cây đậu tương mang tính đa gen [4]. Chúng thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau như: sự phát triển của bộ rễ [11], [12], thời gian sinh trưởng [13], cũng như bản chất di truyền của từng giống. Căn cứ vào đặc điểm này, đậu tương được chia thành hai nhóm:
  15. 6 - Nhóm chịu được sự mất nước trong từng giai đoạn phát triển của cây. - Nhóm chịu được sự thiếu nước trong tất cả giai đoạn phát triển của cây. Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã có nhiều thành công khi nghiên cứu sâu hơn về tính chịu nóng, chịu hạn của cây đậu tương. Maitra và Cushman (1994) đã phân lập được cDNA của LEA (late embryogeis abudant protein) nhóm D-95 từ lá và rễ cây đậu tương khi bị hạn. Các tác giả khác đã nghiên cứu khả năng chịu nóng, chịu hạn của cây đậu tương, tiêu biểu là công trình đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu tương nhập nội của Nguyễn Huy Hoàng (1992) [4], nghiên cứu phân lập, xác định trình tự gen chaperonin tế bào chất từ giống đậu tương đột biến M103; phân lập gen dehydrin liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu tương của Trần Thị Phương Liên (1999) [6], Nguyễn Thu Hiền và cộng sự (2005) [5]. Nâng cao tính chịu hạn của cây đậu tương bằng phương pháp đột biến thực nghiệm của Chu Hoàng Mậu (2001) [7]. 1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trong nước và trên thế giới. 1.3.1. Trên thế giới. Công tác tuyển chọn giống đậu tương trên thế giới hiện nay được tổ chức bởi các tổ chức nghiên cứu quốc tế như INTSOY (Chương trình Nghiên cứu Đậu tương Quốc tế), Trung Tâm nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Australia (ASIAR), Viện Quốc tế Nông nghiệp nhiệt đới (IITA), Mạng lưới Đậu đỗ và Ngũ cốc Châu Á (CLAN). Với sự phát triển mạnh mẽ của di truyền học và công nghệ sinh học, các hướng nghiên cứu và thành tựu nổi bật cải biến giống đậu tương chống chịu các điều kiện bất lợi như: sâu bệnh, ngập úng, hạn hán, tình trạng chua mặn và đất nghèo dinh dưỡng (FAO - Rapa, 2002). Năm 2006, trạm Thử nghiệm Nông Nghiệp thuộc Đại học Bắc Dakota (NDSU) đã phát triển giống đậu tương chuyển gen “G7008RR” kháng thuốc trừ cỏ Roundup năng suất 6 tấn/ha. Đang nghiên cứu đưa vào sản xuất giống
  16. 7 Đậu tương có tính chịu hạn (Hiệp hội Hạt giống Mỹ, 2006), chịu sâu (Mosanto, 2006). Trong tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu như hiện nay, khô hạn gây ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng và năng suất cây trồng. Trong các điều kiện hạn, cây trồng thường có những phản ứng sinh lý chung, phức tạp để thích nghi và tồn tại. Thực vật có cơ chế điều tiết chống chịu sự phân giải nước trong các cơ quan có chức năng quang hợp. Riêng với các cây đậu đỗ trong đó có cây đậu tương, một đặc tính bất lợi khi gặp khô hạn là khí khổng không đóng kín hoàn toàn, làm trầm trọng sự thiếu nước của cây. Để thích ứng, loài cây này dựa vào một loại protein gọi là Betta được cảm ứng tiết ra khi cây gặp hạn. Bộ Nông nghiệp Mỹ, tháng 6/2004 đã thiết lập một dự án nghiên cứu làm tăng vị trí cạnh tranh của đậu tương Mỹ trên thị trường thế giới dựa vào đa dạng di truyền và tạo giống (Dự án nghiên cứu: Tăng cường vị thế cạnh tranh về đậu tương trên thị trường toàn cầu thông qua sự đa dạng di truyền và nhân giống cây trồng. Trong dự án này, chọn tạo các dòng giống đậu tương có khả năng chịu hạn là một trong những mục tiêu chính. Dự án đã thành lập đội ngũ nghiên cứu tính chịu hạn gồm 3 lĩnh vực nghiên cứu chính: Sinh lý học – tìm hiểu và đánh giá khả năng chịu hạn; Chọn giống - thực hiện các phép lai di truyền và thử nghiệm đồng ruộng; Di truyền phân tử - sử dụng chỉ thị ADN để xác định vị trí lập bản đồ các gen chịu hạn. Tại Mỹ, nước sản xuất đậu tương lớn nhất thế giới, các nghiên cứu cơ bản, các hướng chiến lược chọn tạo, cải thiện giống đậu tương rất được quan tâm. Ngân hàng dữ liệu đã được thành lập, hộp tra cứu cho các nhà chọn giống đậu tương, đây là các kết quả nghiên cứu liên kết giữa các nhà nghiên cứu di truyền và sinh học phân tử đậu tương dùng để tra cứu, cập nhật, liên kết nghiên cứu cơ bản phục vụ chọn giống đậu tương đang thực hiện. Chương trình Soybean
  17. 8 genomics, đồng thời đưa ra Chiến lược chọn giống đậu tương trong những năm tới, hy vọng sẽ có nhiều kết quả nghiên cứu ứng dụng có tính chất đột phá về cây đậu tương như được cải thiện rõ rệt về năng suất, tính chống chịu và chất lượng. Bảng 1. 1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới những năm gần đây Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 2014 117,74 26,02 306,34 2015 120.90 26,74 323.30 2016 121,64 27,59 335,61 2017 123,89 28,49 353,02 2018 124,92 27,91 348,71 (Nguồn: FAOSTART,2020) Qua số liệu bảng 1.1 cho thấy: Về diện tích từ năm 2014- 2018 có tăng lên nhưng dao động trong khoảng 117,74 – 124,92 (triệu ha). Cao nhất năm 2018 tăng 7,18 (triệu ha). Về năng suất và sản lượng không ngừng tăng trưởng cao nhất vào năm 2017 đạt 353,02 (triệu tấn). Trong vòng 5 năm từ 2014 – 2018 sản lượng tăng 42,40 (triệu tấn). Sản lượng tăng như vậy là do diện tích trồng trong những năm gần đây tăng lên và đã được sử dụng các tiến bộ khoa học tiên tiến vào sản xuất. 1.3.2. Tại Việt Nam. Công tác chọn tạo giống đậu tương ở Việt Nam hiện do 8 cơ quan nghiên cứu tham gia: Viện Di truyền Nông nghiệp, Trung tâm Nghiên cứu Đậu đỗ- Viện Cây lương thực và Cây Thực phẩm, Viện Khoa học Kỹ thuật
  18. 9 Nông nghiệp Miền Nam, Viện Lúa Đồng bằng Sông Cửu Long, Viện Nghiên cứu Ngô, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Đại học Cần Thơ, Viện nghiên cứu dầu và cây có dầu. Thành tựu về việc Chọn tạo giống đậu tương chuyển gen có khả năng chống chịu cao, thích ứng rộng. Bảng 1. 2 Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam những năm gần đây Diện tích Sản lượng Năng suất Năm (nghìn ha) (ngàn tấn) (tấn/ha) 2014 109,4 156,5 1,43 2015 100,8 146,4 1,45 2016 99,6 160,7 1,61 2017 68,4 101,7 1,49 2018 53,3 80,8 1,52 (Nguồn: Tổng cục Thống kê (GSO), Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2020) Về diện tích: Diện tích gieo trồng đậu tương của nước ta chiếm tỉ lệ nhỏ trong tổng diện tích gieo trồng và ngày càng có xu hướng giảm xuống. Nếu tính từ năm 2014 thì đến năm 2018 diện tích đã giảm xuống 56,1 nghìn ha Về mặt năng suất: tuy số lượng chưa đáp ứng đủ so với nhu cầu ngày một tăng của nhu cầu trong nước, nhưng nhờ áp dụng những tiến bộ khoa học trong việc chọn tạo giống và các biện pháp canh tác, năng suất đậu tương trong năm năm gần đây đã tăng từ 1,43 tấn/ha (2014) lên 1,52 tấn/ha (2018) trong khi diện tích gieo trồng giảm hơn nửa. Hiện nay Bộ Tài nguyên và Môi trường đang ban hành qui định khung (regulatory framework) đánh giá và xét duyệt các giống cây trồng chuyển gen
  19. 10 và sử dụng chúng trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Bộ cũng đang xây dựng qui trình (Circular on the Procedure) chứng nhận an toàn sinh học cho các sản phẩm chuyển gen, đây cũng là khung pháp lý cơ bản để khảo nghiệm đánh giá và hợp thức hóa các cây trồng chuyển gen như: bông vải, đậu tương, bắp… Bộ Nông nghiệp và PTNT cũng xây dựng các thông tư hướng dẫn xét duyệt các sản phẩm chuyển gen (Circulars on the approval of GMO) được phép sử dụng làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi 1.4. Đặc điểm của gen CBF1 1.4.1. Đặc điểm gen CBF1 Hoạt chất phiên mã liên kết với yếu tố điều hòa DRE / CRT và gây ra sự biểu hiện gen COR (lạnh được điều hòa) làm tăng khả năng chịu lạnh của cây trồng. Nó mã hóa một thành viên của họ DREB A-1 của họ hệ số phiên mã ERF/AP2 (CBF1). Protein chứa một tên miền AP2. Có bốn thành viên của họ CBF đáp ứng với stress phi sinh học của cây. Ba gen đầu tiên là CBF1, CBF2 và CBF3 rất cần thiết cho phản ứng với nhiệt độ lạnh, trong khi gen CBF4 rất cần thiết cho phản ứng khi có khô hạn xảy ra. Gen CBF1 này liên quan đến phản ứng với nhiệt độ thấp và axit abscisic [36]. Ngoài vai trò trong việc tăng cường khả năng chịu lạnh của thực vật, sự biểu hiện quá mức của gen CBF trong cây Arabidopsis đã góp phần làm chậm quá trình khởi phát của lá lão hóa và kéo dài tuổi thọ của cây. Sự biểu hiện của gen CBF cũng có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen yếu tố phiên mã và gen liên quan đến chuyển hóa protein, suy thoái và biến đổi sau dịch mã [28]. 1.4.2. Các nghiên cứu về gen CBF1 Để khai thác tốt chức năng khác nhau giữa CBF1 (StCBF1) của khoai tây trồng và CBF1 (ScCBF1) của khoai tây hoang dại Commerson, nhóm nghiên cứu của Jian Li thuộc Đại học Nông nghiệp Sơn Đông đã cho biểu hiện thành
  20. 11 công hai gen này trong cây Arabidopsis với hai dòng khác nhau. Tất cả cây chuyển gen ấy đều biểu hiện kiểu hình lùn, trổ bông muộn, lá dầy hơn và điểm những chấm hồng. Tuy nhiên, dòng chuyển gen ScCBF1 biểu hiện sự chống chịu đáng kể đối với lạnh giá và khô hạn hơn dòng chuyển gen StCBF1. Mức độ thể hiện của nhiều gen liên quan đến chịu lạnh và phát triển, bao gồm các gen ức chế cây tăng trưởng và trổ bông muộn, cũng cao hơn trong tất cả các cây chuyển gen. Kết quả cho thấy hai gen CBF1 có vai trò quan trọng trong phản ứng của cây đối với stress phi sinh học, tăng trưởng và phát triển. Tuy nhiên, ScCBF1 có chức năng rõ hơn StCBF1 [37]. + Nhóm tác giả: Li Y, Song Y, Xu B, Xie J, Zhang D, Cooke J thuộc trường đại học khoa học và công nghệ sinh học, Đại học Lâm nghiệp Bắc Kinh, Bắc Kinh, Trung Quốc đã tiến hành nghiên cứu “Hoạt động đặc biệt của gen CBF1 cây dương trong một mạng lưới điều hòa lạnh tích hợp”. Các yếu tố liên kết C-repeat (CBFs), cũng được gọi là thành viên nhóm protein yếu tố phản ứng mất nước (DREB1), đóng vai trò quan trọng trong việc thu nhận khả năng chịu stress, nhưng trong cây, các cơ chế cơ bản của khả năng chịu stress vẫn còn khó nắm bắt. Để hiểu rõ hơn về các cơ chế này, nhóm nghiên cứu đã phân lập năm orthologs CBF1 từ bốn phần cây dương (Populus spp). Và đánh giá biểu hiện của chúng trong điều kiện hạn hán, lạnh, nhiệt và muối. Biểu hiện trên toàn phần gây ra trong phản ứng với lạnh gợi ý một mối tương quan giữa biểu hiện CBF1 dương tính và việc thu nhận khả năng chịu lạnh. Các phản hồi thay đổi giữa các phần có thể phản ánh các cơ chế chịu ứng suất theo từng phần cụ thể, cho thấy ảnh hưởng của bối cảnh sinh thái đối với sự phát triển khả năng chịu ứng suất trung gian CBF1 trong cây dương. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng chiến lược tìm kiếm toàn bộ bộ gen trong Populus
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1253 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2