Nghiên cứu phân lập và thiết kế vector chuyển gen SSIV mã hóa enzyme starch synthase

• Tác giả: Nguyễn Mậu Hưng
• Người hướng dẫn: Ts. Phạm Bích Ngọc
• Trường học: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Nghiên cứu phân lập và thiết kế vector chuyển gen SSIV mã hóa enzyme starch synthase tăng cường sinh tổng hợp tinh bột
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• MỞ ĐẦU
• Mục đích nghiên cứu
• Nội dung nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về tinh bột và sinh tổng hợp tinh bột
• 1.1.1. Giới thiệu về tinh bột
• 1.1.2. Cấu trúc của tinh bột
• 1.2. SỰ THỦY PHÂN TINH BỘT
• 1.3. HÌNH DẠNG TINH BỘT
• 1.3.1. Các loại hạt tinh bột hay gặp
• 1.3.2. Cơ chế sinh tổng hợp tinh bột và các gen liên quan
• 1.3.3. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học nhằm cải biến quá trình trao đổi tinh bột
• 1.3.4. Cây sắn và tình hình sản xuất cây sắn trên thế giới và Việt Nam
• 1.3.5. Rễ tơ và ứng dụng nuôi cấy rễ tơ trong sản xuất protein tái tổ hợp
• 1.3.6. Giới thiệu về Agrobacterium rhizogenes – phương pháp tạo rễ tơ ở tế bào thực vật
• 1.3.7. Cơ chế chuyển các gen vùng T-DNA vào tế bào thực vật
• 1.3.8. Nuôi cấy sinh khối rễ tơ
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu, hóa chất và thiết bị
• 2.2. Chủng khuẩn, vector và cặp mồi sử dụng
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp thu thập mẫu, phân lập, xác định trình tự gen SSIV
• 2.3.2. Tách chiết RNA tổng số từ củ sắn giống KM140
• 2.3.3. Phản ứng RT-PCR
• 2.3.4. Tách dòng sản phẩm bằng vector pENTR™/D-TOPO
• 2.3.5. Kiểm tra các khuẩn lạc bằng phương pháp PCR từ khuẩn lạc
• 2.3.6. Tách chiết plasmid
• 2.3.7. Xác định trình tự và so sánh trình tự gen thu được với các trình tự tương ứng trên GenBank
• 2.3.8. Thiết kế vector pK7GWIWG2(II) mang đoạn gen SSIV bằng kỹ thuật Gateway
• 2.3.9. Phương pháp chuyển gen tạo rễ tơ ở khoai lang nhờ vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes
• 2.3.10. Phương pháp đánh giá mô chuyển gen trên môi trường chọn lọc
• 2.3.11. Phương pháp xử lí số liệu
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân lập, giải trình tự gen SSIV mã hóa cho enzyme Starch Synthase ở sắn
• 3.2. Tách chiết RNA tổng số từ củ sắn giống KM140
• 3.3. Thiết kế mồi đặc hiệu nhân gen SSIV của sắn và tổng hợp cDNA
• 3.4. Phân lập, tách dòng, giải trình tự gen SSIV của sắn
• 3.5. Thiết kế vector chuyển gen thực vật pK7WG2D/SSIV và tạo chủng vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes tương ứng
• 3.6. Thiết kế vector chuyển gen thực vật pK7WG2D/SSIV bằng kỹ thuật Gateway
• 3.7. Tạo chủng vi khuẩn mang cấu trúc vector chuyển gen đã thiết kế
• 3.8. Kết quả chuyển gen tạo rễ tơ khoai lang mang gen SSIV
• 3.9. Phân tích các dòng rễ tơ khoai lang chuyển gen SSIV bằng kỹ thuật PCR
• 3.10. Phân tích cây chuyển gen SSIV bằng kỹ thuật RT-PCR
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• Tài Liệu Tham Khảo
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

I. Tổng quan về nghiên cứu thiết kế vector chuyển gen SSIV

Nghiên cứu thiết kế vector chuyển gen SSIV nhằm tăng cường tổng hợp tinh bột là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học. Tinh bột là nguồn carbohydrate chính trong thực vật, có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng và công nghiệp. Việc tối ưu hóa quá trình tổng hợp tinh bột thông qua việc sử dụng vector chuyển gen sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

1.1. Tinh bột và vai trò của nó trong đời sống

Tinh bột là nguồn năng lượng chính cho con người và động vật. Nó được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm và công nghiệp. Việc hiểu rõ về cấu trúc và chức năng của tinh bột sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.2. Công nghệ sinh học và ứng dụng trong nghiên cứu

Công nghệ sinh học đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc cải thiện giống cây trồng. Việc sử dụng vector chuyển gen giúp tăng cường khả năng tổng hợp tinh bột, từ đó nâng cao năng suất cây trồng.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu tổng hợp tinh bột

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc tăng cường tổng hợp tinh bột. Các yếu tố như điều kiện môi trường, giống cây trồng và phương pháp chuyển gen đều ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Việc tìm ra giải pháp cho những vấn đề này là rất cần thiết.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng hợp tinh bột

Nhiều yếu tố như ánh sáng, độ ẩm và dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp tinh bột. Việc nghiên cứu các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.2. Thách thức trong việc chuyển gen vào cây trồng

Quá trình chuyển gen vào cây trồng gặp nhiều khó khăn như tỷ lệ thành công thấp và khả năng biểu hiện gen không ổn định. Cần có các phương pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả chuyển gen.

III. Phương pháp nghiên cứu thiết kế vector chuyển gen SSIV

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc phân lập gen SSIV, thiết kế vector chuyển gen và đánh giá hiệu quả của gen trong các dòng rễ tơ khoai lang. Sử dụng kỹ thuật Gateway để thiết kế vector là một trong những bước quan trọng trong nghiên cứu này.

3.1. Phân lập gen SSIV từ giống sắn

Quá trình phân lập gen SSIV từ giống sắn KM140 giúp cung cấp nguồn gen cần thiết cho việc thiết kế vector. Việc này đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu.

3.2. Thiết kế vector chuyển gen pK7WG2D

Vector pK7WG2D được thiết kế để mang gen SSIV, giúp tối ưu hóa quá trình chuyển gen vào cây trồng. Kỹ thuật này cho phép kiểm soát tốt hơn quá trình biểu hiện gen.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng vector chuyển gen SSIV đã nâng cao khả năng tổng hợp tinh bột trong các dòng rễ tơ khoai lang. Các ứng dụng thực tiễn từ nghiên cứu này có thể giúp cải thiện năng suất cây trồng và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

4.1. Đánh giá hiệu quả của gen SSIV

Các dòng rễ tơ khoai lang mang gen SSIV cho thấy sự gia tăng đáng kể trong khả năng tổng hợp tinh bột. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc cải thiện giống cây trồng.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong sản xuất nông nghiệp để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc cải thiện giống cây trồng sẽ giúp đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu thiết kế vector chuyển gen SSIV là một bước tiến quan trọng trong công nghệ sinh học. Kết quả đạt được không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn cao. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới trong lĩnh vực nông nghiệp.

5.1. Tương lai của nghiên cứu về tinh bột

Nghiên cứu về tinh bột sẽ tiếp tục được mở rộng với nhiều phương pháp mới. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong cải thiện giống cây trồng sẽ là xu hướng tất yếu.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ sinh học

Công nghệ sinh học sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, mở ra nhiều cơ hội mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong nông nghiệp. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất sẽ là mục tiêu hàng đầu.