Nghiên cứu cải thiện tính trạng hạt thông qua chỉnh sửa gen gs3 bằng công nghệ CRISPR-Cas9

• Tác giả: Trương Thanh Tùng
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tiến Dũng
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Cải Thiện Tính Trạng Hạt Thông Qua Chỉnh Sửa Gen GS3 Bằng Công Nghệ Chỉnh Sửa Hệ Gen CRISPR/Cas9
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.2.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Giới thiệu về cây lúa
• 2.2. Vai trò của lúa gạo
• 2.3. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam năm 2020
• 2.4. Giá trị kinh tế
• 2.5. Giá trị dinh dưỡng
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Hóa chất thực hành
• 3.2. Thiết bị dụng cụ thực hành
• 3.3. Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 3.5.2. Phương pháp nghiên cứu chuyển cấu trúc CRISPR/Cas9-GS3 vào giống lúa Dongjin
• 3.5.3. Phương pháp nghiên cứu chọn lọc dòng đột biến bằng kĩ thuật PCR
• 3.5.4. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa
• 3.5.5. Các phương pháp xử lý số liệu
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Kết quả nghiên cứu chuyển cấu trúc CRISPR/Cas9-GS3 vào giống lúa Dongjin
• 4.1.1. Chuyển gen CRISPR/Cas9 có chứa các trình tự định hướng trên cây lúa japonica Dongjin thông qua vi khuẩn Agrobacterium
• 4.1.2. Tái sinh và chọn lọc các dòng lúa chuyển gen T0
• 4.2. Kết quả nghiên cứu chọn lọc dòng đột biến bằng kĩ thuật PCR
• 4.2.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số
• 4.2.2. Kết quả sàng lọc cây chuyển gen bằng PCR
• 4.2.3. Kết quả chọn lọc chuyển gen bằng PCR
• 4.3. Xác định trình tự đột biến của gen GS3 trên cây lúa
• 4.4. Kết quả đánh giá đặc điểm hình thái các cây chỉnh sửa gen
• 4.4.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng cây T0
• 4.4.2. Đặc điểm chiều cao cây, số nhánh/cây
• 4.4.3. Các yếu tố cấu thành năng suất
• 4.4.4. Kích thước hạt của các dòng lúa đột biến
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện tính trạng hạt thông qua chỉnh sửa gen GS3 bằng công nghệ CRISPR-Cas9. Tính trạng kích thước và số lượng hạt là yếu tố quyết định đến năng suất cây trồng. Việc chỉnh sửa gen GS3 có thể giúp tăng kích thước hạt, từ đó nâng cao năng suất lúa. Công nghệ CRISPR-Cas9 cho phép thực hiện các thay đổi chính xác trong gen, mở ra cơ hội mới cho việc cải thiện giống cây trồng. Theo nghiên cứu, gen GS3 có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh kích thước hạt, và việc chỉnh sửa gen này có thể mang lại những lợi ích lớn cho ngành nông nghiệp.

1.1. Tầm quan trọng của cây lúa

Cây lúa là nguồn lương thực chính cho khoảng 2/3 dân số thế giới. Việc cải thiện cây trồng thông qua công nghệ sinh học, đặc biệt là chỉnh sửa gen, có thể giúp tăng năng suất và chất lượng lúa. Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao, giúp đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và dân số gia tăng.

II. Công nghệ CRISPR Cas9

Công nghệ CRISPR-Cas9 là một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực công nghệ di truyền. Nó cho phép các nhà khoa học thực hiện biến đổi gen một cách chính xác và hiệu quả. Công nghệ này sử dụng một hệ thống tự nhiên của vi khuẩn để cắt và chỉnh sửa DNA. Việc áp dụng CRISPR-Cas9 trong nghiên cứu này giúp tạo ra các giống lúa có kích thước hạt lớn hơn, từ đó nâng cao năng suất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc chỉnh sửa gen GS3 có thể làm tăng kích thước hạt lên đáng kể, điều này có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn cho nông dân.

2.1. Quy trình chỉnh sửa gen

Quy trình chỉnh sửa gen GS3 bằng công nghệ CRISPR-Cas9 bao gồm việc thiết kế gRNA để nhắm đến vị trí cụ thể trên gen GS3. Sau đó, gRNA sẽ dẫn Cas9 đến vị trí này để thực hiện cắt DNA. Sau khi cắt, tế bào sẽ tự sửa chữa, dẫn đến việc tạo ra các biến thể gen mới. Nghiên cứu đã sử dụng phương pháp PCR để xác định sự thành công của việc chuyển gen và đánh giá các đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa chỉnh sửa gen.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc chỉnh sửa gen GS3 đã thành công trong việc tạo ra các dòng lúa có kích thước hạt lớn hơn. Các dòng lúa này không chỉ có kích thước hạt lớn mà còn có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Việc cải thiện chất lượng hạt thông qua chỉnh sửa gen không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn cải thiện giá trị thị trường của sản phẩm. Điều này có thể tạo ra lợi ích kinh tế lớn cho nông dân và góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

3.1. Đánh giá đặc điểm nông sinh học

Đánh giá các đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa chỉnh sửa gen cho thấy sự cải thiện rõ rệt về chiều cao cây, số nhánh/cây và kích thước hạt. Các chỉ tiêu này đều cho thấy sự vượt trội so với giống đối chứng. Điều này chứng tỏ rằng công nghệ CRISPR-Cas9 có thể được áp dụng hiệu quả trong việc cải thiện cây trồng, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc cải thiện cây trồng. Việc ứng dụng công nghệ CRISPR-Cas9 trong chỉnh sửa gen GS3 có thể giúp tạo ra các giống lúa mới với năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn. Điều này sẽ góp phần vào việc đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng dân số. Hơn nữa, nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và phát triển bền vững.

4.1. Tương lai của nghiên cứu

Tương lai của nghiên cứu này rất hứa hẹn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giống lúa chỉnh sửa gen sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo. Công nghệ CRISPR-Cas9 sẽ tiếp tục được cải tiến và ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam và thế giới.