Đánh giá chất lượng hạt và đặc điểm gen ltp ở đậu xanh Vigna radiata

Luận văn tốt nghiệp phân tích chất lượng hạt và cấu trúc gen ltp ở đậu xanh Vigna radiata L. Wilczek, cung cấp thông tin khoa học giá trị.

• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp
• Chuyên ngành: Nông Nghiệp
• Đề tài: Đánh Giá Chất Lượng Hạt Và Nghiên Cứu Gen Ltp Ở Đậu Xanh Vigna Radiata
• Loại tài liệu: Đề Tài Nghiên Cứu
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY ĐẬU XANH
• 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh
• 1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây đậu xanh
• 1.1.2.1. Đặc điểm của rễ
• 1.1.2.2. Đặc điểm của thân và cành
• 1.1.2.3. Đặc điểm của lá
• 1.1.2.4. Đặc điểm của hoa
• 1.1.2.5. Đặc điểm của quả
• 1.1.2.6. Đặc điểm của hạt
• 1.1.3. Sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh
• 1.1.4. Đặc điểm hoá sinh của hạt đậu xanh
• 1.1.4.1. Protein
• 1.1.4.2. Lipid
• 1.1.5. Tầm quan trọng của cây đậu xanh
• 1.1.6. Tình hình nghiên cứu và sản xuất đậu xanh
• 1.1.6.1. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống đậu xanh trên thế giới
• 1.1.6.2. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống đậu xanh ở Việt Nam

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đậu xanh Vigna radiata

Đậu xanh (Vigna radiata) là một trong ba cây đậu chính trong nhóm cây đậu ăn hạt, có vai trò quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt tại Việt Nam. Cây này không chỉ cung cấp thực phẩm giàu đạm mà còn cải tạo đất nhờ vào khả năng cố định đạm của vi sinh vật trong nốt sần trên rễ. Tuy nhiên, các giống đậu xanh hiện tại thường có khả năng chịu hạn kém và dễ bị nhiễm bệnh. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng đặc tính chịu hạn của cây đậu xanh liên quan đến nhiều gen, trong đó có gen LTP (Lipid Transfer Protein). Gen này có vai trò quan trọng trong việc tổng hợp lớp biểu bì, giúp cây giảm mất nước khi gặp stress hạn. Do đó, việc nghiên cứu gen LTP và chất lượng hạt của đậu xanh là cần thiết để phát triển giống cây chịu hạn tốt hơn.

1.1. Tầm quan trọng của đậu xanh trong nông nghiệp

Đậu xanh không chỉ là nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng mà còn có giá trị kinh tế cao. Hạt đậu xanh chứa khoảng 24-28% protein, lipid 1,3%, glucid 60,2% và nhiều vitamin cùng khoáng chất. Ngoài việc tiêu thụ trong nước, đậu xanh còn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị. Việc trồng đậu xanh cũng giúp cải tạo đất, làm cho đất trở nên tơi xốp và giàu dinh dưỡng hơn nhờ vào khả năng cố định nitơ của vi khuẩn Rhizobium trong nốt sần trên rễ.

II. Đánh giá chất lượng hạt đậu xanh

Đánh giá chất lượng hạt đậu xanh được thực hiện thông qua phân tích các chỉ tiêu hóa sinh như hàm lượng protein, lipid và glucid. Hạt đậu xanh chứa từ 23-28% protein, với hai nhóm chính là globulin và albumin. Protein trong hạt đậu xanh không chỉ cung cấp amino acid cho sự phát triển của cây mà còn có giá trị dinh dưỡng cao cho con người và vật nuôi. Hàm lượng lipid, mặc dù thấp, cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá chất lượng hạt. Nghiên cứu cho thấy rằng hàm lượng protein và lipid có ảnh hưởng lớn đến khả năng nảy mầm và phát triển của cây đậu xanh.

2.1. Phân tích hóa sinh của hạt

Hạt đậu xanh chứa nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng như protein, lipid và glucid. Protein chiếm tỷ lệ lớn trong hạt, với các amino acid thiết yếu, giúp cung cấp dinh dưỡng cho con người. Lipid, mặc dù chiếm tỷ lệ nhỏ, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho sự nảy mầm. Việc phân tích các thành phần này không chỉ giúp đánh giá chất lượng hạt mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các giống đậu xanh có giá trị dinh dưỡng cao hơn.

III. Nghiên cứu gen LTP và khả năng chịu hạn

Gen LTP có vai trò quan trọng trong việc giúp cây đậu xanh chịu hạn. Khi cây gặp stress hạn, gen này kích thích tổng hợp lớp biểu bì, từ đó giúp giảm thiểu mất nước. Nghiên cứu về gen LTP còn hạn chế, nhưng việc phân lập và nghiên cứu cấu trúc gen này có thể mở ra hướng đi mới trong việc tạo ra giống đậu xanh chịu hạn tốt hơn. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu gen LTP sẽ giúp cải thiện khả năng chống chịu của cây đậu xanh trước các điều kiện ngoại cảnh bất lợi.

3.1. Tác động của gen LTP đến khả năng chịu hạn

Gen LTP không chỉ ảnh hưởng đến khả năng chịu hạn mà còn liên quan đến các quá trình sinh lý và hóa sinh trong cây. Nghiên cứu cho thấy rằng gen này có thể kích thích sự phát triển của lớp biểu bì, giúp cây giảm thiểu mất nước trong điều kiện khô hạn. Việc hiểu rõ hơn về gen LTP sẽ giúp các nhà khoa học thiết kế các giống đậu xanh có khả năng chịu hạn tốt hơn, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek) là một trong ba cây đậu đỗ chính, giữ vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp Việt Nam và nhiều nước Đông Nam Á. Với hàm lượng protein từ 23-28% và lipid khoảng 1,3%, đậu xanh không chỉ cung cấp nguồn thực phẩm giàu đạm mà còn có tác dụng cải tạo đất nhờ hệ rễ chứa vi sinh vật cố định đạm cộng sinh. Tuy nhiên, các giống đậu xanh hiện nay ở Việt Nam chủ yếu có khả năng chịu hạn kém và dễ bị sâu bệnh như sâu keo, sâu xanh. Nhu cầu nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng chịu hạn và chất lượng hạt đậu xanh là cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và hạn hán ngày càng gia tăng.

Luận văn tập trung nghiên cứu đánh giá chất lượng hạt và đặc điểm cấu trúc gen LTP (Lipid Transfer Protein) liên quan đến khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh. Mục tiêu cụ thể gồm: phân tích đặc điểm hình thái và hóa sinh của hạt, đánh giá nhanh khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây non, phân lập và xác định cấu trúc gen LTP. Nghiên cứu được thực hiện trên 13 giống đậu xanh thu thập từ nhiều tỉnh miền Bắc Việt Nam, trong khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 11, nhằm phục vụ thiết kế vector chuyển gen tạo giống đậu xanh chịu hạn.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển giống đậu xanh có năng suất cao, chất lượng tốt và khả năng chống chịu hạn, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp bền vững và đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng ngày càng tăng của người tiêu dùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh lý thực vật, sinh học phân tử và di truyền học thực vật, tập trung vào:

• Khả năng chịu hạn của cây trồng: Hạn là hiện tượng thiếu nước ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Khả năng chịu hạn liên quan đến đặc điểm sinh lý, hóa sinh và các gen điều khiển như gen LTP, gen PLC, protein LEA, HSP.

• Gen LTP (Lipid Transfer Protein): Là gen mã hóa protein vận chuyển lipid, tham gia sinh tổng hợp lớp biểu bì, giúp cây giảm mất nước khi gặp stress hạn. Gen LTP có vai trò quan trọng trong cơ chế chống chịu hạn, được phân loại thành 4 nhóm dựa trên mô hình biểu hiện và chức năng.

• Đặc điểm hình thái và hóa sinh của hạt đậu xanh: Bao gồm các chỉ tiêu như màu sắc, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt, hàm lượng protein và lipid, ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng nảy mầm của hạt.

• Mối quan hệ giữa đặc điểm hình thái, hóa sinh và khả năng chịu hạn: Bộ rễ phát triển tốt, chiều dài rễ lớn có liên quan mật thiết đến khả năng chịu hạn của cây đậu xanh.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: 13 giống đậu xanh được thu thập từ các tỉnh Bắc Giang, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Hà Nội, Hà Giang và giống lai tạo tại Viện Nghiên cứu Ngô.

• Phân tích hình thái và hóa sinh: Đo màu gốc thân mầm, màu vỏ hạt, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt, chiều dài thân và rễ ở giai đoạn cây non. Định lượng hàm lượng lipid bằng phương pháp chiết dung môi petroleum ether và protein tan theo phương pháp Lowry.

• Đánh giá khả năng chịu hạn: Gieo hạt trong chậu cát, gây hạn nhân tạo không tưới nước từ khi cây có 3 lá thật, theo dõi tỷ lệ cây không héo, tỷ lệ cây phục hồi sau 3, 5, 7, 9, 11 ngày. Tính chỉ số chịu hạn tương đối dựa trên đồ thị rada.

• Phân tích sinh học phân tử: Tách chiết DNA tổng số từ lá non, kiểm tra độ tinh sạch bằng quang phổ và điện di gel agarose. Nhân gen LTP bằng kỹ thuật PCR với cặp mồi đặc hiệu, tinh sạch sản phẩm PCR, gắn vào vector pBT, biến nạp vào vi khuẩn E.coli DH5α, chọn dòng tái tổ hợp bằng clony-PCR và xác định trình tự nucleotide.

• Timeline nghiên cứu: Thí nghiệm sinh lý, hóa sinh và đánh giá chịu hạn thực hiện trong mùa khô (tháng 9-11). Phân tích sinh học phân tử tiến hành song song tại các phòng thí nghiệm chuyên ngành trong vòng 6 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm hình thái và khối lượng hạt:

   • Màu gốc thân mầm phân biệt rõ thành hai nhóm xanh và tím.
   • Hình dạng hạt đa dạng gồm trụ, ô van và bầu dục.
   • Màu vỏ hạt chủ yếu là xanh mốc (9/13 giống).
   • Khối lượng 1000 hạt dao động từ 46,40 g (044/ĐX06) đến 58,00 g (BG 2).

2. Chiều dài thân và rễ giai đoạn cây non:

   • Chiều dài thân từ 8,05 cm (HN 2) đến 14,12 cm (044/ĐX06).
   • Chiều dài rễ từ 6,24 cm (HN 2) đến 11,45 cm (044/ĐX06).
   • Giống 044/ĐX06 và HG 1 có bộ rễ và thân dài nhất, dự báo khả năng chịu hạn cao.

3. Hàm lượng lipid và protein trong hạt:

   • Lipid dao động từ 2,17% (044/ĐX06) đến 4,78% (HN 2).
   • Protein dao động từ 18,54% (HN 2) đến 28,78% (044/ĐX06).
   • Mối tương quan nghịch giữa lipid và protein với hệ số tương quan R=0,983, cho thấy hàm lượng lipid thấp đi thì protein tăng lên.

4. Khả năng chịu hạn giai đoạn cây non:

   • Chỉ số chịu hạn tương đối cao nhất ở giống 044/ĐX06 (9174), thấp nhất ở HN 2 (2467).
   • Tỷ lệ cây không héo và phục hồi sau 11 ngày hạn cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các giống.
   • Mối tương quan chặt chẽ giữa chiều dài rễ và chỉ số chịu hạn (R=0,91), chứng minh bộ rễ phát triển giúp cây chịu hạn tốt hơn.

5. Phân lập và xác định gen LTP:

   • DNA tổng số tách chiết có độ tinh sạch cao (tỷ lệ A260/A280 từ 1,84 đến 1,93).
   • Đoạn gen LTP dài khoảng 350 bp được nhân thành công bằng PCR ở cả hai giống chịu hạn tốt và kém.
   • Sản phẩm PCR được tinh sạch, gắn vào vector pBT và biến nạp vào E.coli DH5α thành công, xác nhận bằng clony-PCR với kích thước đoạn gen khoảng 474 bp.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng về đặc điểm hình thái và hóa sinh của các giống đậu xanh, trong đó các giống có bộ rễ dài và khối lượng hạt lớn thường có khả năng chịu hạn tốt hơn. Mối tương quan nghịch giữa hàm lượng lipid và protein phù hợp với các nghiên cứu trước đây, cho thấy sự cân bằng thành phần hóa sinh ảnh hưởng đến chất lượng hạt và khả năng thích nghi của cây.

Khả năng chịu hạn được đánh giá qua chỉ số chịu hạn tương đối và tỷ lệ cây không héo, phục hồi sau hạn nhân tạo, phản ánh chính xác sự khác biệt sinh lý giữa các giống. Mối liên hệ chặt chẽ giữa chiều dài rễ và khả năng chịu hạn khẳng định vai trò quan trọng của bộ rễ trong việc hút nước và duy trì sinh trưởng khi thiếu nước.

Việc phân lập và xác định trình tự gen LTP mở ra cơ hội ứng dụng công nghệ gen trong chọn tạo giống đậu xanh chịu hạn, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng trong điều kiện biến đổi khí hậu. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về vai trò của gen LTP trong sinh tổng hợp lớp biểu bì và tăng cường khả năng chống chịu stress hạn.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh hàm lượng protein, lipid, chiều dài rễ, chỉ số chịu hạn và hình ảnh điện di gel PCR để minh họa rõ nét sự khác biệt giữa các giống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển giống đậu xanh chịu hạn:

   • Áp dụng kỹ thuật chuyển gen gen LTP vào các giống đậu xanh có năng suất cao để tạo giống mới chịu hạn tốt.
   • Thời gian thực hiện: 2-3 năm.
   • Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu nông nghiệp, các trường đại học chuyên ngành.

2. Mở rộng khảo nghiệm giống tại các vùng sinh thái khác nhau:

   • Thử nghiệm các giống đậu xanh có khả năng chịu hạn cao như 044/ĐX06 và BG 3 trên diện rộng để đánh giá hiệu quả thực tế.
   • Thời gian: 1-2 vụ mùa.
   • Chủ thể: Trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, nông dân địa phương.

3. Nâng cao chất lượng hạt đậu xanh:

   • Tăng cường nghiên cứu và chọn lọc các giống có hàm lượng protein cao, đồng thời kiểm soát hàm lượng lipid để cải thiện chất lượng dinh dưỡng và bảo quản hạt.
   • Chủ thể: Các viện nghiên cứu dinh dưỡng và công nghệ thực phẩm.

4. Đào tạo và chuyển giao kỹ thuật cho nông dân:

   • Tổ chức các khóa tập huấn về kỹ thuật trồng, chăm sóc và phòng trừ sâu bệnh cho cây đậu xanh, đặc biệt là kỹ thuật gây hạn nhân tạo và đánh giá chịu hạn.
   • Chủ thể: Sở nông nghiệp, các tổ chức hợp tác xã nông nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành nông nghiệp, sinh học phân tử:

   • Học hỏi phương pháp nghiên cứu sinh lý, hóa sinh và phân tử liên quan đến cây trồng chịu hạn.
   • Áp dụng kỹ thuật PCR, phân lập gen trong nghiên cứu chọn tạo giống.

2. Chuyên gia chọn tạo giống và kỹ thuật viên nông nghiệp:

   • Tham khảo dữ liệu về đặc điểm hình thái, hóa sinh và khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh để phát triển giống mới phù hợp với điều kiện địa phương.

3. Nông dân và doanh nghiệp sản xuất đậu xanh:

   • Nắm bắt thông tin về các giống đậu xanh có khả năng chịu hạn tốt, nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.

4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp:

   • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giống cây trồng chịu hạn, góp phần đảm bảo an ninh lương thực và phát triển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Gen LTP có vai trò gì trong khả năng chịu hạn của đậu xanh?
   Gen LTP mã hóa protein vận chuyển lipid, tham gia sinh tổng hợp lớp biểu bì giúp tăng độ dày vỏ ngoài, giảm mất nước khi cây bị stress hạn, từ đó nâng cao khả năng chịu hạn.

2. Làm thế nào để đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của cây đậu xanh?
   Đánh giá dựa trên tỷ lệ cây không héo và tỷ lệ cây phục hồi sau các ngày gây hạn nhân tạo, tính chỉ số chịu hạn tương đối qua đồ thị rada, giúp phân biệt giống chịu hạn tốt và kém.

3. Mối quan hệ giữa chiều dài rễ và khả năng chịu hạn như thế nào?
   Chiều dài rễ càng lớn thì khả năng hút nước càng tốt, giúp cây duy trì sinh trưởng khi thiếu nước, do đó có mối tương quan chặt chẽ với chỉ số chịu hạn (R=0,91).

4. Hàm lượng protein và lipid trong hạt đậu xanh ảnh hưởng thế nào đến chất lượng?
   Protein cung cấp đạm dễ tiêu hóa, lipid là nguồn năng lượng và ảnh hưởng đến khả năng bảo quản hạt. Hai thành phần này có mối tương quan nghịch, cân bằng giữa chúng quyết định chất lượng hạt.

5. Phương pháp phân lập gen LTP được thực hiện như thế nào?
   DNA tổng số được tách chiết từ lá non, nhân gen LTP bằng PCR với cặp mồi đặc hiệu, tinh sạch sản phẩm PCR, gắn vào vector pBT, biến nạp vào vi khuẩn E.coli DH5α, chọn dòng tái tổ hợp và xác định trình tự nucleotide.

Kết luận

• Đã xác định được sự đa dạng về đặc điểm hình thái, hóa sinh và khả năng chịu hạn của 13 giống đậu xanh nghiên cứu.
• Mối tương quan chặt chẽ giữa chiều dài rễ và chỉ số chịu hạn chứng minh vai trò quan trọng của bộ rễ trong chống chịu hạn.
• Hàm lượng protein và lipid trong hạt có mối tương quan nghịch, ảnh hưởng đến chất lượng hạt đậu xanh.
• Đã phân lập thành công gen LTP liên quan đến khả năng chịu hạn, mở ra hướng ứng dụng công nghệ gen trong chọn tạo giống.
• Đề xuất phát triển giống đậu xanh chịu hạn dựa trên gen LTP và mở rộng khảo nghiệm tại các vùng sinh thái khác nhau.

Next steps: Tiếp tục nghiên cứu chức năng gen LTP trong điều kiện stress hạn thực tế, phát triển vector chuyển gen và thử nghiệm giống chuyển gen trên diện rộng.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và đơn vị sản xuất nên phối hợp triển khai ứng dụng công nghệ gen để nâng cao năng suất và chất lượng đậu xanh, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Lý do chọn đề tài Đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek) là một trong ba cây đậu đỗ chính trong nhóm các cây đậu ăn hạt. Đây cũng là cây trồng có vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước, trong đó có Việt Nam [7], [11]. Trồng đậu xanh không những cung cấp nguồn thực phẩm giàu đạm, đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng của con người và vật nuôi mà còn có tác dụng cải tạo và bồi dưỡng đất, do rễ cây đậu xanh có các nốt sần chứa vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh [4], [5]. Hiện nay, các giống đậu xanh trồng ở Việt Nam chủ yếu là các giống có khả năng chịu hạn kém và thường bị nhiễm một số bệnh như: sâu keo, sâu xanh… Trong những năm gần đây, có một số công trình nghiên cứu về đậu xanh đã tiếp cận phân tích các đại phân tử protein và DNA như: nghiên cứu tính đa hình protein của các giống đậu xanh địa phương bằng kỹ thuật phân tích thành phần điện di protein dự trữ trong hạt, nghiên cứu hiện tượng đa dạng DNA được nhân bản ngẫu nhiên [6], [10], [17].

Một số nghiên cứu về khả năng chịu hạn đã được tiến hành trên một số loại cây trồng như đậu tương, ngô, lúa… [1], [2], [9]. Các nghiên cứu đều thống nhất rằng đặc tính chịu hạn của cây trồng rất phức tạp do nhiều gen quy định, trong đó có gen LTP (Lipid Transfer Protein). LTP là gen liên quan đến sinh tổng hợp lớp biểu bì. Khi gặp stress hạn, LTP kích thích tăng tổng hợp ngoại bì làm thực vật có thể giảm mất nước nhờ tăng độ dày của lớp vỏ ngoài [36].

Tuy nhiên, các nghiên cứu về mối liên quan giữa đặc điểm sinh lí, hoá sinh và sinh học phân tử của gen LTP với khả năng chịu hạn của cây đậu xanh còn hạn chế. Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá chất lượng hạt và nghiên cứu đặc điểm cấu trúc gen LTP ở đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek)” nhằm phục vụ việc thiết kế vector chuyển gen mang gen LTP góp phần tạo cây đậu xanh chịu hạn. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá chất lượng hạt của các giống đậu xanh nghiên cứu thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh. - Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây non của một số giống đậu xanh.

- Phân lập và nghiên cứu cấu trúc của gen LTP liên quan đến tính chịu hạn. Nội dung nghiên cứu - Phân tích một số đặc điểm hình thái như: màu gốc thân mầm, màu vỏ hạt, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt, chiều dài thân và rễ của các giống đậu xanh thu thập được ở giai đoạn cây non. - Phân tích các chỉ tiêu hoá sinh sau: hàm lượng lipid, protein tan tổng số của các giống đậu xanh thu thập được. - Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh thu thập được ở giai đoạn cây non.

- Tách chiết DNA tổng số của 1 số giống đậu xanh. - Nhân gen LTP bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction). - Tách dòng gen LTP của giống đậu xanh chịu hạn tốt và chịu hạn kém nhất. - Xác định trình tự gen LTP.

- Phân tích cấu trúc gen LTP. Ý nghĩa khoa học Là cơ sở cho việc thiết kết vector chuyển gen nhằm tạo cây đậu xanh mang gen LTP. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY ĐẬU XANH 1.

Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh Nguồn gốc: Đậu xanh (Vigna radiata L. Wilczek), có bộ NST 2n = 22, là loại cây đậu ăn hạt, thân thảo. Theo Vavilov, đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ, được phân bố rộng rãi ở các vùng nhiệt đới trong đó chủ yếu là ở các nước Đông và Nam Á. Dạng dại của V.

radiata cũng được tìm thấy ở Madagasca, bên bờ Ấn Độ Dương, Đông Phi [11]. Phân loại khoa học của cây đậu xanh: - Giới (regnum): Plantae - Ngành (division): Magnolyophita - Lớp (class): Magnolyopsida - Bộ (order): Fabales - Họ (Familia): Fabaceae - Chi (genus): Vigna - Loài (species): V. radiata Chi Vigna là một trong những chi lớn trong họ Đậu, bao gồm khoảng 150 loài thuộc 7 chi phụ là Vigna; Plectotropis; Ceratotropis; Lasionspron; Sigmoidotropis; Haydonia; Macrohynchus, trong đó đậu xanh là một trong số 16 loài của phân chi Ceratotropis [5]. Đặc điểm nông sinh học của cây đậu xanh Cây đậu xanh thuộc loại cây thân thảo, là loại cây trồng cạn thu quả và hạt bao gồm các bộ phận rễ, thân, lá, hoa, quả, hạt.

 Đặc điểm của rễ Hệ rễ đậu xanh thuộc loại rễ cọc bao gồm rễ chính và các rễ phụ. Rễ chính thường ăn sâu khoảng 20 - 30 cm, trong điều kiện thuận lợi có thể ăn sâu tới 70 - 100 cm. Rễ phụ thường gồm 30 - 40 cái, dài khoảng 20 - 25 cm. 3 Trên rễ phụ có nhiều lông hút do biểu bì rễ biển đổi thành, có vai trò tăng cường sức hút nước và các chất dinh dưỡng cho cây.

Tuy nhiên, bộ rễ của cây đậu xanh yếu hơn nhiều so với các cây đậu đỗ khác nên khả năng chịu hạn và chịu úng của cây đậu xanh tương đối kém. 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 [7], [11]. Trên rễ cây họ Đậu có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn cổ định đạm Rhizobium.

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 mỗi cây có khoảng 10 - 20 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, so với đậu tương và lạc thì nốt sần của cây đậu xanh ít và nhỏ hơn. 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, 1 ha đậu xanh có thể bù lại cho đất tương ứng 85 - 107 kg nitơ làm cho đất tơi xốp hơn [8], [9].  Đặc điểm của thân và 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 sáng bao bọc.

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 4 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 [11].

 Đặc điểm của 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 (m 2 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 [5], [11].  Đặc điểm của 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 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 [11]. 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 24h 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. Thời gian nở hoa có thể chia thành 3 nhóm: - Nhóm ra hoa tập trung: Hoa nở kéo dài  16 ngày.

5 - Nhóm ra hoa không tập trung: Hoa nở liên tiếp  30 ngày. - Nhóm ra hoa trung gian: Hoa nở từ 16 đến 30 ngày.  Đặc điểm của quả 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.