Bé Gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
Khoa c«ng nghÖ sinh häc
F G
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
§Ò tµi: Nghiªn cøu, x¸c ®Þnh c©y ng« mang gen kh¸ng
thuèc trõ cá b»ng kÜ thuËt PCR vµ ®¸nh gi¸ ®a d¹ng di
truyÒn tËp ®oµn ng« mang gen kh¸ng thuèc trõ cá
HÀ NỘI - 2008
Khãa luËn tèt nghiÖp Bïi V¨n HiÖu
PhÇn I: Më ®Çu
1.1. §Æt vÊn ®Ò
§Çu nh÷ng n¨m 80 thÕ kû XX xuÊt hiÖn nh÷ng c«ng bè ®Çu tiªn vÒ c©y
chuyÓn gen vµ tõ ®ã më ra mét ra ch©n trêi míi, chøa ®ùng mét t−¬ng lai ®Çy
høa hÑn vÒ c¶i tiÕn c©y trång. NhiÒu gièng c©y trång ®· ®−îc chuyÓn gen ®Ó t¹o
ra c¸c ®Æc tÝnh −u viÖt, gióp c¶i thiÖn n¨ng suÊt, chèng chÞu s©u bÖnh, h¹n, mÆn,
l¹nh, t¨ng chÊt l−îng vµ c¶i thiÖn m«i tr−êng. Tõ ®ã kü thuËt gen trë thµnh c«ng
cô h÷u hiÖu ®−îc øng dông trong c¶i tiÕn gièng c©y trång.
Sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña C«ng nghÖ Sinh häc ®· ®−a c¸c thùc vËt
chuyÓn gen vµ c¸c s¶n phÈm cña chóng ®Õn víi thÞ tr−êng tiªu dïng. Vµ kÓ tõ
khi kü thuËt gen thùc vËt ®−îc thiÕt lËp, thö nghiÖm thµnh c«ng th× nh÷ng øng
dông cña nã ®· ®−îc ®Çu t− vµ ®−îc tiÕn hµnh mét c¸ch réng r·i ®Ó gi¶i quyÕt
c¸c vÊn ®Ò cßn tån t¹i cña N«ng nghiÖp. V× vËy thùc vËt chuyÓn gen ®· ®−îc
trång phæ biÕn trªn ®ång ruéng ®Ó lµm t¨ng tÝnh kh¸ng bÖnh, kh¸ng s©u, kh¸ng
thuèc trõ cá trong hÖ thèng canh t¸c. Tõ cuèi n¨m 1997, c¸c c©y trång biÕn ®æi
gen vµ c¸c s¶n phÈm cña chóng ®· ®−îc chÊp nhËn th−¬ng m¹i ho¸ ë mét sè
quèc gia. Ngµy nay viÖc s¶n xuÊt vµ sö dông c©y trång chuyÓn gen ®ang ngµy
mét gia t¨ng, vµ kh¼ng ®Þnh tÇm quan träng trong nÒn s¶n xuÊt n«ng nghiÖp vµ
mét sè nghµnh kh¸c. N¨m 2007 diÖn tÝch trång tiÕp tôc t¨ng 2 con sè, ®¹t 12%
t−¬ng ®−¬ng víi 12,3 triÖu hecta (30 triÖu mÉu. Trong ®ã tæng diÖn tÝch trång
trong 12 n¨m (1996-2007) ®¹t 690 triÖu hÐc-ta (1,7 tû mÉu). Víi møc t¨ng ch−a
tõng thÊy gÊp 67 lÇn tõ 1996-2007, trë thµnh c«ng nghÖ c©y trång ®−îc ¸p dông
nhanh nhÊt trong thêi gian gÇn ®©y.
Ngµy nay, c©y chuyÓn gen ®−îc trång ngµy cµng réng r·i ë rÊt nhiÒu n−íc
trªn thÕ giíi. Nh−ng c©u hái vÒ sù an toµn trong viÖc sö dông c¸c s¶n phÈm cña
c©y chuyÓn gen còng ®ång thêi ®−îc ®Æt ra vµ trë thµnh mét vÊn ®Ò nãng báng
víi hµng lo¹t c¸c vÊn ®Ò liªn quan xoay quanh nã, liÖu chóng ®−îc sö dông d−íi
-2-
Khãa luËn tèt nghiÖp Bïi V¨n HiÖu
d¹ng nµo vµ kh¶ n¨ng rñi ro ®Õn víi søc khoÎ con ng−êi, víi sù ®a d¹ng sinh
häc, tiÒm Èn « nhiÔm m«i tr−êng.... ë ViÖt Nam, ®Õn nay vÉn ®ang trong thêi
gian x©y dùng vµ hoµn thiÖn c¸c quy chÕ vÒ qu¶n lý an toµn sinh häc c¸c c©y
chuyÓn gen vµ kiÓm so¸t c¸c s¶n phÈm biÕn ®æi gen. Tuy nhiªn, ®Ó ®−a nhanh
c¸c c©y chuyÓn gen vµo s¶n xuÊt t¹i ViÖt Nam th× viÖc nghiªn cøu t¹o c©y
chuyÓn gen, trång thö nghiÖm vµ kiÓm so¸t c©y trång biÕn ®æi gen cÇn ph¶i tiÕn
hµnh tr−íc mét b−íc. Trong sè c¸c c©y trång biÕn ®æi gen ®ang thö nghiÖm th×
c©y ng« ®ang rÊt ®−îc quan t©m nhÊt ®Æc biÖt lµ ng« chuyÓn gen kh¸ng thuèc
trõ cá.
§Ó ®¸p øng c¸c chØ tiªu kü thuËt trong viÖc ph¸t hiÖn chÝnh x¸c ng«
chuyÓn gen kh¸ng thuèc trõ cá vµ nhanh chãng sö dông c¸c dßng ng« nµy phôc
vô c«ng t¸c t¹o gièng ng« lai kh¸ng thuèc diÖt cá cña ViÖt Nam. Chóng t«i ®·
thùc hiÖn ®Ò tµi “Nghiªn cøu, x¸c ®Þnh c©y ng« mang gen kh¸ng thuèc trõ cá
b»ng kÜ thuËt PCR vµ ®¸nh gi¸ ®a d¹ng di truyÒn tËp ®oµn ng« mang gen
kh¸ng thuèc trõ cá”.
1.2. Môc ®Ých
– Thu thËp d÷ liÖu vÒ c©y trång biÕn ®æi gen vµ t×m hiÓu mét c¸ch tæng
quan vÒ c©y ng« chuyÓn gen .
– B−íc ®Çu lµm quen víi c¸c kü thuËt nghiªn cøu vÒ c©y chuyÓn gen
– X¸c ®Þnh ®o¹n tr×nh tù ®Æc tr−ng cña promoter CaMV-35S (195bp) cã
trong ng« chuyÓn gen.
– X¸c ®Þnh gen PAT (Phosphinothricin-N-Acetyltransferase) lµ gen kh¸ng
thuèc trõ cá glufosinate cã trong ng« chuyÓn gen b»ng kü thuËt PCR
– §¸nh gi¸ ®Æc ®iÓm h×nh th¸i, chØ tiªu n«ng sinh häc chÝnh vµ ®a d¹ng di
truyÒn ë møc ph©n tö b»ng kÜ thuËt PCR-RAPD cña mét sè dßng ng« thuÇn
mang gen kh¸ng thuèc trõ cá phôc vô cho c«ng t¸c backcross t¹o dßng ng« −u
viÖt mang gen gen kh¸ng thuèc trõ cá.
-3-
Khãa luËn tèt nghiÖp Bïi V¨n HiÖu
PhÇn II: Tæng QUAN Tμi LiÖu
2.1. Giíi thiÖu vÒ c©y ng«
2.1.1. Vµi nÐt s¬ l−îc vÒ c©y ng«
C©y ng« cã tªn khoa häc lµ Zea mays L., thuéc chi Maydeae, hä
Gramineae. Tõ thÕ kû 16 khi Colombus mang h¹t gièng tõ ch©u Mü vÒ th× s¶n
xuÊt ng« ®· lan trµn kh¾p thÕ giíi vµ trë thµnh lo¹i c©y ngò cèc quan träng cung
cÊp l−¬ng thùc cho loµi ng−êi. HiÖn trªn thÕ giíi ®ang tån t¹i hai hÖ thèng ph©n
lo¹i ®èi víi lo¹i Zea.
Wilkes (1967) Iltis & Doebly (1984)
Nhãm Euchleana
Z. penrennis (Hitch) Reeves & Mangelsdorf
Z. mexicana (Schrader) Kuntze
Nßi Guatemala
Nßi Huchuetenango
Nßi Balsas
Nßi Chalco
Nßi Cao nguyªn trung phÇn
Nßi Nobogame
Nhãm Zea
Z. mays L.
Nhãm Luxuriantes
Z. diploperennis Iltis Doebly & Guzman
Z. perennis Hitch Reeves & Mangelsdorf
Nhãm Zea
Z. mays subsp. Parviglumis Iltis & Doebly
Var. Huchuetenangensis Iltis & Doebly
Var. Parviglumis Iltis & Doebly subsp
Mexicana (Schrader) Iltis
Nßi Chalco
Nßi Cao nguyªn trung phÇn
Nßi Nobogame
Z. mays subsp. mays
Tõ loµi Zea mays L, dùa vµo cÊu tróc néi nhò cña h¹t ®−îc ph©n thµnh
c¸c loµi phô, sau ®ã dùa vµo mµu h¹t vµ mµu lâi ®Ó ph©n c¸c thø (varieta).
Nh÷ng loµi phô chÝnh bao gåm:
Zea mays Subsp. indurata - ng« ®¸
Zea mays Subsp. indentata - ng« r¨ng ngùa
-4-
Khãa luËn tèt nghiÖp Bïi V¨n HiÖu
-5-
Zea mays Subsp. ceratina - ng« nÕp
Zea mays Subsp. saccharata - ng« nÕp
Zea mays Subsp. everta - ng« bét
Zea mays Subsp. amylacea - ng« bét
Zea mays Subsp. tunecata - ng« bäc
Ng« cã nguån gèc tõ Trung Mü song c©y ng« ®· thÝch nghi nhanh víi
nh÷ng ®iÒu kiÖn sinh th¸i rÊt kh¸c nhau. ë B¾c b¸n cÇu, ng« cã thÓ trång ë §an
M¹ch ®Õn vÜ tuyÕn 55P
o
P-56P
o
P, cßn ë Liªn X« cò vµ Canada tíi vü tuyÕn 58P
o
P. ë
Nam b¸n cÇu, ng« ®−îc trång ë New Zealand ®Õn vÜ tuyÕn 42P
o
P-43P
o
P (Humlam
John, 1942, Necula GH. vµ cs, 1957). Ng« còng lµ c©y trång thÝch øng réng.
Theo Necula G. H. (1957) ng« cã thÓ trång ë ®é cao 3900m. Tuy nhiªn cµng xa
khái xÝch ®¹o th× ®é cao cµng gi¶m. VÝ dô nh− Peru (16P
o
P nam) ng« trång ®−îc ë
®é cao 3900m, ë B¾c Carolia (34P
o
P-37P
o
P b¾c) trång ®−îc ë 1200m, ë Ch©u ¸ nh−
thung lòng Kasmir ë 2000m, cßn ë Ch©u ¢u (kho¶ng 45P
o
P-48P
o
P b¾c) ë ®é cao
500-800m.
Trªn ph¹m vi thÕ giíi, c¸c nhµ khoa häc ®· chia sinh th¸i c©y ng« thµnh 4
vïng chÝnh:
– ¤n ®íi
– CËn nhiÖt ®íi
– NhiÖt ®íi cao (trªn ®é cao 2000m so víi mÆt biÓn)
– NhiÖt ®íi thÊp (d−íi 2000m)
Theo ph©n lo¹i nµy, ViÖt Nam n»m trong vïng sinh th¸i nhiÖt ®íi thÊp.
C¸c bé gièng tõ vïng nhiÖt ®íi thÊp biÓu hiÖn sù thÝch øng h¬n c¶ th«ng qua
kh¶ n¨ng chèng chÞu vµ n¨ng suÊt, kÓ c¶ ë c¸c th¶o nguyªn cao phÝa B¾c hoÆc
vô ®«ng ë §ång b»ng B¾c Bé.
2.1.2. Nguån gen vµ ®a d¹ng di truyÒn c©y ng«
Ng« lµ c©y trång ®−îc thu thËp, m« t¶ vµ b¶o tån rÊt tèt tõ c¸c trung t©m
®a d¹ng di truyÒn. Tõ n¨m 1943, quü Rockefeller hîp t¸c víi c¸c n−íc Mü La
tinh ®· thu thËp nguån gen ng« tõ nh÷ng trung t©m ®a d¹ng chÝnh, t¹o c¬ së cho