Luận văn Thạc sĩ Sinh học ứng dụng: So sánh trình tự gen tổng hợp Isoflavone phân lập từ đậu xanh

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học ứng dụng: So sánh trình tự gen tổng hợp Isoflavone phân lập từ đậu xanh được thực hiện với mục tiêu nhằm xác định được đặc điểm trình tự gen CHI phân lập từ hai mẫu giống đậu xanh. 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 Sinh học ứng dụng: So sánh trình tự gen tổng hợp Isoflavone phân lập từ đậu xanh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐỖ THỊ CẨM VÂN SO SÁNH TRÌNH TỰ GEN TỔNG HỢP ISOFLAVONE PHÂN LẬP TỪ ĐẬU XANH LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐỖ THỊ CẨM VÂN SO SÁNH TRÌNH TỰ GEN TỔNG HỢP ISOFLAVONE PHÂN LẬP TỪ ĐẬU XANH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60.42.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC ỨNG DỤNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh THÁI NGUYÊN - 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tôi xin cam đoan và hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Thị Cẩm Vân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh đã luôn quan tâm, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Hoàng Thị Thu Yến và các thầy cô giáo Khoa Khoa học sự sống - Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Văn Sơn, KS. Hồ Mạnh Tường và các cán bộ, kỹ thuật viên phòng Công nghệ DNA ứng dụng - Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ tốt nhất để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thiện luận văn này. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2016 Tác giả luận văn Đỗ Thị Cẩm Vân Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... vi DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ....................................................... vii MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3 1.1. Cây đậu xanh .............................................................................................. 3 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh .................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm hình thái của cây đậu xanh ..................................................... 4 1.1.3. Giá trị của cây đậu xanh .......................................................................... 8 1.2. Thành phần và hoạt tính của Isoflavone .................................................. 10 1.2.1. Thành phần của Isoflavone ................................................................... 10 1.2.2. Hoạt tính và tác dụng điều trị bệnh của Isoflavone .............................. 13 1.3. Gen và con đường sinh tổng hợp Isoflavone ........................................... 15 1.3.1. Con đường sinh tổng hợp Isoflavone .................................................... 15 1.3.2. Gen tổng hợp Isoflavone ....................................................................... 16 1.3.3. Gen tổng hợp Isoflavone CHI ở cây xanh ............................................ 18 Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 19 2.1. Vật liệu, thiết bị, hóa chất và địa điểm nghiên cứu ................................. 19 2.1.1. Vật liệu .................................................................................................. 19 2.1.2. Hóa chất................................................................................................. 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iv 2.1.3. Thiết bị .................................................................................................. 21 2.1.4. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 21 2.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 22 2.2.1. Phương pháp tách chiết DNA tổng số và mRNA tổng số ..................... 22 2.2.2. Phương pháp tổng hợp cDNA ............................................................... 23 2.2.3. PCR khuếch đại gen CHI ...................................................................... 24 2.2.4. Tách dòng gen CHI ............................................................................... 27 2.2.5. Phương pháp xác định trình tự nucleotide ............................................ 29 2.2.6. Phương pháp phân tích trình tự gen ...................................................... 29 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 30 3.1. Tạo dòng và xác định trình tự gen CHI từ DNA genome ........................ 30 3.1.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số ........................................................... 30 3.1.2. Kết quả khuếch đại gen CHI từ cây đậu xanh ...................................... 31 3.1.3. Kết quả tách dòng gen CHI từ DNA genome ....................................... 32 3.2. Tạo dòng và xác định trình tự gen CHI từ cDNA .................................... 34 3.3. Phân tích trình tự gen CHI từ các mẫu nghiên cứu ................................. 37 3.3.1. Kết quả so sánh trình tự gen CHI từ DNA genome và từ cDNA.......... 37 3.3.2. Kết quả so sánh trình tự gen CHI phân lập từ mẫu đậu xanh nghiên cứu với trình tự gen CHI đã được công bố trên Ngân hàng gen. .................... 41 3.3.3. Phân tích trình tự amino acid suy diễn từ gen CHI của mẫu đậu xanh nghiên cứu .............................................................................................. 43 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 48 1. Kết luận ....................................................................................................... 48 2. Đề nghị ........................................................................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Amino acid trong bột đậu xanh và tiêu chuẩn của FAO/WHO ....... 9 Bảng 2.1. Cặp mồi nhân gen CHI ................................................................... 20 Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị đã sử dụng................................................... 21 Bảng 2.3. Thành phần của phản ứng tổng hợp cDNA .................................... 24 Bảng 2.4. Thành phần phản ứng nhân gen CHI .............................................. 25 Bảng 2.5. Chu kì nhiệt của phản ứng PCR nhân gen CHI .............................. 25 Bảng 2.6. Thành phần phản ứng nối gen CHI vào vector pBT ...................... 27 Bảng 3.1. Tỷ số A260/A280 và hàm lượng DNA tổng số của hai giống đậu xanh nghiên cứu .............................................................................. 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây đậu xanh................................................................................... 4 Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của Genistein và Daidzein ................................ 11 Hình 1.3. Con đường sinh tổng hợp isoflavone ............................................ 16 Hình 2.1. Hình ảnh hạt của mẫu giống đậu xanh nghiên cứu....................... 19 Hình 3.1. Hình ảnh điện di DNA tổng số trên gel agarose ........................... 30 Hình 3.2. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm PCR khuếch đại DNA của gen CHI từ hai giống đậu xanh ĐXĐP và ĐXHL10 ........................... 32 Hình 3.3. Hình ảnh điện di kiểm tra sản phẩm PCR plasmid ....................... 34 Hình 3.4. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm PCR khuếch đại cDNA của gen CHI từ hai giống đậu xanh ĐXĐP và ĐXHL10 ........................... 35 Hình 3.5. Kết quả kiể m tra sản phẩ m cắt vector pBT-CHI bằng că ̣p enzyme NcoI và NotI ................................................................................. 36 Hình 3.6: Đặc điểm cấu trúc gen CHI từ các mẫu đậu xanh nghiên cứu ..... 40 Hình 3.7. So sánh trình tự nucleotide gen CHI của đậu xanh Việt Nam với trình tự đã công bố ........................................................................ 42 Hình 3.8. So sánh trình tự amino acid từ gen CHI của đậu xanh Việt Nam với trình tự đã công bố .................................................................. 43 Hình 3.9. So sánh (alignment) trình tự amino acid của CHI giữa các loài thực vật khác nhau. ....................................................................... 45 Hình 3.10. Cây phân loại của CHI ở một số thực vật ..................................... 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vii DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT bp Base pair (cặp bazơ) cDNA Complementary DNA CHI Chalcone isomerase cs cộng sự DEPC Diethyl pyrocarbonate DNA Deoxyribose nucleic acid dNTP Deoxy nucleoside triphosphate EDTA Ethylene diamine tetraacetic acid E.coli Escherichia coli kb Kilo base mRNA Messenger ribonucleic acid PCR Polymerase chain reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp) RNA Ribonucleic acid TAE Tris-acetate-Ethylene diamine tetraacetic acid X-gal 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-ß-D-galacto-pyranoside Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Đậu xanh là cây đậu đỗ ngắn ngày, khả năng sinh trưởng mạnh, dễ thích ứng với nhiều mô hình trồng trọt. Đặc biệt trong những nghiên cứu gần đây cho thấy đậu xanh có thể trồng được nhiều vụ trong năm. Đậu xanh có thể trồng xen, trồng gối, trồng thuần trên nhiều loại đất canh tác khác nhau. Cây Đậu xanh ngoài giá trị kinh tế nó còn có giá trị vô cùng quan trọng khác về mặt sinh học, đó là khả năng cố định nitơ khí quyển thành đạm cung cấp cho cây nhờ vi khuẩn Rhirobium virgana cộng sinh ở bộ rễ. Hạt đậu xanh là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, hạt đậu xanh giàu hydratcacbon, protein và các loại vitamin khác. Protein đậu xanh chứa đầy đủ các amino acid không thay thế. Với hàm lượng dinh dưỡng cao của hạt đậu xanh nên sản phẩm chế biến từ hạt đậu xanh rất phong phú như: Bột đậu xanh, bánh đậu xanh, đồ xôi, nấu chè làm miến, làm giá đỗ.... Ngoài việc cung cấp dinh dưỡng, hạt đậu xanh còn được dùng trong đông y như một bài thuốc nam: Vỏ hạt đậu xanh có vị ngọt, tính hàn có tác dụng giải nhiệt giải độc. Dùng nấu ăn để tiêu phù thũng, hạ bí, giải nhiệt độc, giải các chất độc của thuốc và kim loại, hạt đậu xanh còn dùng chữa bệnh đái tháo đường... Trong đậu xanh còn có chứa thành phần isoflavone là dược chất có nguồn gốc thảo mộc, có thể làm giảm sự xuất hiện của một số loại ung thư, giảm các triệu chứng mãn kinh, ngăn ngừa các bệnh về tim mạch, béo phì, loãng xương, ngăn chặn sự gia tăng choleterol trong máu. Bên cạnh đó, hoạt chất Isoflavone giúp phụ nữ tăng cường chất lượng của da, giảm được các nếp nhăn, giảm độ sâu của nếp nhăn mắt, làm cho da săn chắc hơn nhờ tăng cường kết nối collagen, đồng thời cải thiện màu sắc và giữ ẩm cho da. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2 Các công trình nghiên cứu về cây đậu xanh hiện nay chủ yếu trên phương diện hình thái, năng suất, đánh giá sự đa dạng về kiểu gen, kiểu hình và đa hình protein …. Một số nghiên cứu bước đầu đánh giá về khả năng kháng côn trùng, kháng nấm, kháng virus, kháng mọt,… trên một số giống đậu xanh. Tuy nhiên, những nghiên cứu về hoạt tính, tác dụng của Isoflavone đậu xanh và về gen isoflavone ở đậu xanh vẫn còn rất hạn chế. Xuất phát từ yêu cầu thực tế khách quan đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "So sánh trình tự gen tổng hợp Isoflavone phân lập từ đậu xanh". 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được đặc điểm trình tự gen CHI phân lập từ hai mẫu giống đậu xanh. 3. Nội dung nghiên cứu - Tách DNA tổng số, tách mRNA tổng số, nhân gen, tách dòng gen và xác định trình tự gen của 2 mẫu giống đậu xanh nghiên cứu. - So sánh trình tự gen CHI và trình tự amino acid suy diễn của protein CHI từ 2 mẫu đậu xanh nghiên cứu với mẫu trên ngân hàng gen. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cây đậu xanh 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh Cây đậu xanh [Vigna radiata (L.) Wilczeck] hay còn gọi là đậu nhỏ, đậu chè, có bộ NST 2n = 22, là loại cây ăn hạt, thân thảo. Cây đậu xanh đươ ̣c xế p trong hê ̣ thố ng phân loại khoa học như sau: Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Fabales Họ: Fabaceae Phân họ: Faboideae Chi: Vinga. Loài: V.radiata. Đậu xanh theo quan điểm lấy hạt bao gồm các loài thuộc hai chi phụ là Vigna và Ceratotropic. Chi phụ Ceratotropic còn được gọi là nhóm đậu châu Á, bao gồm 16 loài trong đó có 5 loài trồng trọt là: Đậu xanh (Vigna radiata (L).Wiliczek), đậu gạo (Vigna umbellata (thumb)), đậu ván (Vigna aconiti folia (Jacq)), đậu Adzukia (Vigna angularis (Wild), và Vigna trilobata (L).Wildzek [3], [5]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
4 Theo Vavilov, đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, được phân bố rộng rãi ở các nước Đông và Nam Á, khu vực Đông Dương [5]. 1.1.2. Đặc điểm hình thái của cây đậu xanh Đậu xanh là cây hàng năm, thuộc loại thân thảo, thân yếu có lớp lông mịn màu nâu sáng. Thân cây gồm 7-8 đốt, phân cành muộn, chiều cao cây trung bình 40-70 cm, đường kính trung bình 8-12 mm. Một cây đậu xanh hoàn chỉnh bao gồm rễ, thân, lá, hoa, quả và hạt (Hình 1.1). a b c d e f Nguồn [43], [44]. Hình 1.1. Cây đậu xanh (a):thân, lá, hoa cây đậu xanh; (b):cây đậu xanh giai đoạn bắt đầu ra quả non;(c):cây đậu xanh giai đoạn quả chắc; (d):cây đậu xanh vào thời kỳ chín;(e):quả đậu xanh lúc chín; (f):hạt đậu xanh Rễ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
5 Bộ rễ đậu xanh bao gồm rễ chính và rễ phụ. Rễ chính thường ăn sâu vào đất khoảng 20-30 cm, trong điều kiện thuận lợi có thể ăn sâu tới 70-100 cm. Rễ phụ thường có 30-40 cái, dài khoảng 20-25 cm, phân bổ chủ yếu ở tầng mặt, không sâu quá 25 cm [2]. Trên rễ phụ có nhiều lông hút do biểu bì rễ biến đổi thành, có vai trò tăng cường sức hút nước và các chất dinh dưỡng cho cây. Ở các điểm tiếp giáp rễ chính và rễ phụ cũng như trên chiều dài của rễ phụ thường hình thành nhiều nốt sần. Nốt sần là nơi tụ tập vi khuẩn cố định đạm Rhizobium. So với một số loại đậu đỗ khác thì số lượng nốt sần của cây đậu xanh ít hơn, nốt sần nhỏ hơn. Thường trung bình trên mỗi cây có khoảng 20-30 nốt sần, tập trung chủ yếu ở cổ rễ. Kích thước của các nốt sần không giống nhau, đường kính dao động từ 4-5 mm. Các nốt sần trên rễ bắt đầu hình thành khi cây có 2-3 lá thật và đạt tối đa khi cây ra hoa rộ. Trên các loại rễ thì lớp rễ đầu tiên có nhiều nốt sần, còn các lớp rễ mọc ra từ cổ rễ về sau ít nốt sần hơn. Người ta nhận thấy rằng những nốt sần hình thành sau khi cây ra hoa (nốt sần thứ cấp) hoạt động mạnh hơn loại nốt sần sinh ra ở nửa đầu thời kỳ sinh trưởng. Trung bình mỗi vụ, một ha đậu xanh có thể bù lại cho đất tương ứng 85-107 kg nitơ làm cho đất tơi xốp hơn [7], [9]. Nếu bộ rễ phát triển tốt thì bộ lá xanh lâu, cây ra nhiều hoa, quả, hạt mẩy. Ngược lại, bộ rễ phát triển kém thì cây sẽ chóng tàn, các đợt ra hoa sau sẽ khó đậu quả hoặc quả sẽ bị lép [3], [8]. Thân, cành Thân cây đậu xanh thuộc loại thân thảo hình trụ, phân đốt, cao khoảng 40-70 cm mọc thẳng đứng, có khi hơi nghiêng. Thân đậu xanh nhỏ, tròn, có màu xanh hoặc màu tím tùy thuộc vào kiểu gen, có một lớp lông màu nâu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
6 sáng bao bọc. Thân có 3 dạng: đứng thẳng, đứng nghiêng, bò lan trên mặt đất. Dạng bò lan thường chỉ gặp ở các vùng đồi núi của Ấn Độ và Mianma. Trên thân chia 7-8 đốt, ở giữa hai đốt gọi là lóng. Độ dài của các lóng thay đổi tùy theo vị trí trên cây và điều kiện khác. Các lóng dài khoảng 8-10 cm, các lóng ngắn chỉ 3-4 cm. Từ các đốt mọc ra các cành, trung bình có 1-5 cành. Các cành mọc ra từ các nách lá thứ 2, 3 phát triển mạnh gọi là cành cấp I, trên mỗi cành này lại có trung bình 2-3 mắt, từ các mắt này mọc ra các chùm hoa. Các đốt thứ 4, 5, 6 thường là mọc ra các chùm hoa. Thời kỳ trước khi cây có 3 lá chét thì tốc độ tăng trưởng của thân chậm, sau đó mới tăng nhanh dần đến khi ra hoa và hoa rộ, đạt chiều cao tối đa lúc đã có quả chắc. Đường kính trung bình của thân chỉ từ 8-12 mm và tăng trưởng tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng của chiều cao cây [3]. Lá Lá cây đậu xanh thuộc loại lá kép, có ba lá chét, mọc cách. Trên mỗi thân chính có 7-8 lá thật, chúng xuất hiện sau khi xuất hiện lá mầm và lá đơn. Lá thật hoàn chỉnh gồm có: lá kèm, cuống lá và phiến lá. Cả hai mặt trên và dưới của lá đều có lông bao phủ. Diện tích của các lá tăng dần từ dưới lên, các lá mọc ở giữa thân rồi lại giảm dần lên phía ngọn. Chỉ số diện tích lá (m2 lá/m2 đất) có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quang hợp và năng suất thu hoạch. Số lượng lá, kích thước, hình dạng và chỉ số diện tích lá thay đổi tuỳ thuộc vào giống, đất trồng và thời vụ [2], [3]. Hoa Hoa đậu xanh là loại hoa lưỡng tính, tự thụ phấn, mọc thành chùm to, xếp xen kẽ nhau ở trên cuống. Các chùm hoa chỉ phát sinh ra từ các mắt thứ ba ở trên thân, nhiều nhất là ở mắt thứ tư, còn ở các cành thì tất cả các mắt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
7 đều có khả năng ra hoa. Thường sau khi cây mọc 18-20 ngày thì mầm hoa hình thành, sau 35-40 ngày thì nở hoa. Trong một chùm hoa, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng kéo dài 10-15 ngày. Mỗi chùm hoa dài từ 2-10 cm và có từ 10-125 hoa. Khi mới hình thành hoa có hình cánh bướm, màu xanh tím, khi nở cánh hoa có màu vàng nhạt [3]. Hoa đậu xanh thường nở rải rác, các hoa ở thân nở trước, các hoa ở cành nở sau, chậm hơn, có khi còn chậm hơn các chùm hoa cuối cùng ở ngọn cây. Trên cùng một cành, các chùm hoa cũng nở chênh lệch nhau có khi đến 10-15 ngày. Trong một chùm hoa cũng vậy, từ khi hoa đầu tiên nở đến hoa cuối cùng có thể chênh 10-15 ngày. Hoa nở được 24 giờ là tàn, sau khi nở hoa và thụ tinh khoảng 20 ngày là quả chín. Số lượng hoa dao động rất lớn, từ 30 đến 280 hoa trên một cây. Công thức hoa là: K5C5A10G1[3]. Thời gian nở hoa có thể chia thành 3 nhóm: - Nhóm ra hoa tập trung: Hoa nở kéo dài trong 16 ngày. - Nhóm ra hoa không tập trung: Hoa nở liên tiếp trong 30 ngày. - Nhóm ra hoa trung gian: Hoa nở từ 16 đến 30 ngày. Quả và hạt Quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, có dạng hình trụ, dạng tròn hoặc dạng dẹt với đường kính 4-6 mm, dài 8-14 cm, dài khoảng 8-10 cm, có 2 gân nổi rõ dọc hai bên quả, đa số là quả thẳng, có một số hơi cong, khi còn non quả có màu xanh, khi chín vỏ quả có màu nâu vàng hoặc xám đen, đen... gặp nắng rễ bị tách vỏ. Một cây trung bình có khoảng 20-30 quả, mỗi quả có từ 5-10 hạt. Trên vỏ quả được bao phủ một lớp lông mịn. Mật độ lông phụ thuộc vào đặc điểm của giống và khả năng chống chịu của cây. Những giống đậu xanh chống chịu bệnh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
8 khảm vàng virus và sâu đục quả có mật độ lông dày, vào thời kì chín hoàn toàn lông trên quả thường rụng đi hoặc tự tiêu biến [1], [2]. Các quả của những lứa hoa đầu lại thường chín chậm hơn các quả ra lứa sau đó, nhưng quả to và hạt mẩy hơn. Các quả của những đợt hoa ra sau thường ngắn, ít hạt, hạt không mẩy, màu hạt cũng nhạt và bé hơn. Các quả sinh ra từ các chùm hoa trên thân nhiều quả và quả to, dài hơn quả của các chùm hoa ở cành. Quả đậu xanh chín rải rác, có khi kéo dài đến 20 ngày [9]. Hạt không nội nhũ, phôi cong, hai lá mầm dày, lớn và chứa nhiều chất dinh dưỡng. Hạt gồm vỏ hạt, rốn hạt 2 lá mầm và 1 mầm non. Mầm non là nơi thu nhỏ của mầm rễ, 2 lá đơn, thân chính và lá kép đầu tiên. Hạt có hình tròn, hình trụ, hình ô van, hình thoi... và có nhiều màu sắc khác nhau như: màu xanh mốc, xanh bóng, xanh nâu, vàng mốc, vàng bóng nằm ngăn cách nhau bằng những vách xốp của quả. Ruột hạt màu vàng, xanh, xanh nhạt. Hình dạng hạt kết hợp với màu sắc và độ lớn của hạt là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của hạt. Mỗi quả có từ 8-15 hạt. Hạt của những quả trên thân thường to, mẩy hơn hạt của các quả ở cành. Hạt của các quả lứa đầu cũng to và mẩy hơn các quả lứa sau. Số lượng hạt trung bình trong một quả là một trong những yếu tố chủ yếu tạo thành năng suất của đậu xanh. Trọng lượng hạt của mỗi cây biến động lớn từ 20-90 gam tùy giống, thời vụ và chế độ canh tác. Trọng lượng 1000 hạt từ 50-70 gam[9]. 1.1.3. Giá trị của cây đậu xanh Cây đậu xanh là loại cây trồng có giá trị kinh tế cao, đứng hàng thứ ba sau đậu tương và lạc. Về dinh dưỡng, hạt đậu xanh là nguồn thực phẩm giàu đạm (khoảng 24-28%), ngoài ra, còn có lipid khoảng 1,3%, glucid 60,2% và các chất khoáng như Ca, Fe, Na, K, P… cùng nhiều loại vitamin hoà tan trong nước như vitamin B1, B2, C… Protein hạt đậu xanh chứa đầy Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
9 đủ các amino acid không thay thế như leucine, isoleucine, lysine, methyonine, valine…[3], [8]. Protein đậu xanh chứa đầy đủ các amino acid không thay thế và tương đối phù hợp với tiêu chuẩn dinh dưỡng dành cho trẻ em được tổ chức Nông lương và y tế thế giới đưa ra theo bảng 1.1. Hàm lượng dinh dưỡng trong 100g bột đậu xanh không tách vỏ có 24,0g Protein; 1,3g dầu; 59,7g hydratcacbon; 3,5g khoáng; 124mg Ca; 326mg P; 7,3mg Fe; 94,0mg Caroten; 0,47mg B1; 0,39mg B2 và 334kcalo. Bảng 1.1. Amino acid trong bột đậu xanh và tiêu chuẩn của FAO/WHO Thực phẩm tiêu chuẩn Bột Đậu Xanh Amino acid FAO/WHO -2007 (% protein) (% protein) Isoleicine 3,5 3,6 Leucine 5,9 7,3 Lycine 6,1 6,4 Methionin + Cystine 2,0 3,5 Phenyalanin + Tyrosine 6,7 7,3 Threonine 2,1 4,2 Tryptophan 1,8 1,0 Valin 4,1 5,0 (Nguồn: FAO năm 2007) Hạt đậu xanh không chỉ phù hợp với nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị và làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và tinh rút protein. Hạt đậu xanh được dùng để chế biến ra nhiều loại thực phẩm ngon, bổ, hấp dẫn như các loại bột dinh dưỡng, các loại bánh, chè, xôi đỗ và một số đồ uống...[8]. Lá non và ngọn của cây đậu xanh có thể được Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
10 dùng để làm rau, muối dưa. Thân lá xanh của cây đậu xanh dùng làm thức ăn cho chăn nuôi, còn thân lá già đem phơi khô, nghiền nhỏ làm bột dự trữ cho gia súc...[3], [8]. Ngoài ra, đậu xanh còn có giá trị trong y học. Hạt đậu xanh có vị ngọt, tính mát, không độc nên có tác dụng giải nhiệt, giải bách độc [4]. Cây đậu xanh ngoài giá trị kinh tế nó còn có giá trị vô cùng quan trọng khác về mặt sinh học, đó là khả năng cố định nitơ khí quyển thành đạm cung cấp cho cây nhờ vi khuẩn Rhirobium virgana cộng sinh ở bộ rễ. Lượng đạm cố định được phụ thuộc vào môi trường đất tương đương từ 30 - 60kg N/ha. 1.2. Thành phần và hoạt tính của Isoflavone 1.2.1. Thành phần của Isoflavone Isoflavone có nguồn gốc phytoestrogen thực vật thuộc nhóm các hợp chất flavonoid. Các hợp chất này được tìm thấy đầu tiên trong phân lớp đậu thuộc họ đậu. Chúng là các hợp chất phenolic với cấu trúc tương tự cấu trúc của estrogen ở người. Isoflavone có trong nhiều loại đậu khác nhau, trong đó có cả ở đậu xanh. Isoflavone tồn tại ở dạng tự do aglucon và dạng liên kết glucosid. Isoflavone dạng tự do gồm có 3 loại genistein, daidzein và glycitein; có hoạt tính sinh học cao hơn rất nhiều so với các Isoflavon còn lại. Genistein và daidzein (hình 1.2) là hai hợp chất isoflavone tự nhiên đang được nghiên cứu vì lợi ích sức khỏe đáng kể mà nó đem lại, hai hợp chất này chiếm phần lớn trong tổng số các Isoflavone. Theo Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) thì tổng hàm lượng daizdein và genistein chiếm khoảng từ 93% đến 98% Isoflavone tổng số. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
11 Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của Genistein và Daidzein [45]. Genistein: Genistein thuộc nhóm các isoflavones. Genistein có tên đầy đủ 7- Dihydroxy-3-(4-hydroxyphenyl) chromen-4-one hay 4',5,7-Trihydroxyisoflavone. Genistein đã được xác định có mặt trong nhiều loại đậu, rau quả và ngũ cốc khác với hàm lượng khác nhau. Genistein cũng đã được chứng minh là một phytoestrogen và có khả năng phát huy nhiều tác dụng cũng như ảnh hưởng khác nhau khi có mặt trong cơ thể. Các tác động của hợp chất này có thể thông quan thụ quan của hormon sinh dục nữ estrogen hoặc không quan thụ quan này [24]. Genistein có tác động tương tự estrogen (estrogen angonist): Kích thích sự phát triển và duy trì các đặc tính sinh dục cái (bao gồm cả các đặc điểm sinh dục sơ cấp và thứ cấp). Genistein có khả năng hạn chế loãng xương ở phụ nữ mãn kinh, ảnh hưởng tốt đến tim mạch và nồng độ cholesterol trong máu. Hạn chế đáp ứng của tế bào với estrogen nhờ khả năng "khóa" các thụ quan của hormon này. Một số Isoflavone (bao gồm genistein) có khả năng hạn chế quá trình hình thành mạch máu mới (antiangiogenic), ức chế các tế bào phát triển vô giới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn