Luận văn thạc sĩ: Tạo dòng và phân tích gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase ở cây chè

Luận văn thạc sĩ phân tích trình tự gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase ở cây chè, góp phần hiểu biết về di truyền và phát triển cây trồng.

• Tác giả: Phạm Thị Hằng
• Người hướng dẫn: TS. Hoàng Thị Thu Yến
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase ở cây chè
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 0.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 0.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CHÈ
• 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại của cây chè
• 1.1.2. Đặc điểm sinh học chung của cây chè
• 1.2. Thành phần hóa học của chè
• 1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT CHÈ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
• 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHÈ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
• 1.5. CATECHINS VÀ LEUCOANTHOCYANIDIN REDUCTASE Ở CHÈ
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, thiết bị
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Phương pháp thu mẫu lá chè
• 2.2.2. Phương pháp tách chiết RNA tổng số từ lá chè
• 2.2.3. Điện di RNA tổng số
• 2.2.4. Tổng hợp cDNA
• 2.2.5. Nhân gen CsLAR1 bằng kỹ thuật RT –PCR
• 2.2.6. Tách dòng gen CsLAR1
• 2.2.7. Xác định và phân tích trình tự
• 2.2.8. Tạo vector biểu hiện gen CsLAR1
• 2.2.9. Biểu hiện gen CsLAR1
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. KHUẾCH ĐẠI GEN CsLAR1 TỪ MẪU CHÈ NGHIÊN CỨU
• 3.2. TẠO DÒNG GEN, XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN MÃ HÓA LEUCOANTHOCYANIDIN REDUCTASE
• 3.2.1. Tạo dòng gen CsLAR1
• 3.2.2. Xác định và phân tích trình tự gen CsLAR1
• 3.3. BIỂU HIỆN GEN MÃ HÓA CsLAR1 TỪ CHÈ TRUNG DU XANH TRONG VI KHUẨN E.
• 3.3.1. Tạo cấu trúc biểu hiện mang gen CsLAR1 vào vi khuẩn E.
• 3.3.2. Biểu hiện gen CsLAR1
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase

Nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase (LAR) ở cây chè là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học. LAR đóng vai trò then chốt trong quá trình tổng hợp các hợp chất polyphenol có lợi cho sức khỏe. Việc hiểu rõ cấu trúc và chức năng của gen này sẽ giúp cải thiện chất lượng chè và tăng cường giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích cho ngành nông nghiệp mà còn cho sức khỏe cộng đồng.

1.1. Giới thiệu về cây chè và vai trò của LAR

Cây chè (Camellia sinensis) là nguồn cung cấp polyphenol quan trọng. LAR là enzyme chính trong con đường sinh tổng hợp catechins, một nhóm hợp chất có tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ. Nghiên cứu về LAR giúp hiểu rõ hơn về cơ chế sinh học của cây chè.

1.2. Tình hình nghiên cứu gen mã hóa LAR trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng gen mã hóa LAR có sự khác biệt giữa các giống chè. Việc phân tích gen này giúp xác định các giống chè có hàm lượng polyphenol cao, từ đó cải thiện quy trình sản xuất và chế biến chè.

II. Thách thức trong nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase

Mặc dù nghiên cứu gen mã hóa LAR mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức. Việc tách chiết và phân tích gen từ cây chè gặp khó khăn do sự đa dạng di truyền và điều kiện môi trường. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu này cũng cần được cải thiện để đạt hiệu quả cao hơn.

2.1. Khó khăn trong việc tách chiết gen từ cây chè

Quá trình tách chiết gen từ lá chè thường gặp khó khăn do hàm lượng RNA thấp và sự hiện diện của các chất ức chế. Điều này đòi hỏi các phương pháp tách chiết tiên tiến và tối ưu hóa quy trình.

2.2. Đa dạng di truyền và ảnh hưởng môi trường

Sự đa dạng di truyền giữa các giống chè có thể ảnh hưởng đến hoạt động của LAR. Các yếu tố môi trường như độ ẩm, nhiệt độ cũng có thể tác động đến sự biểu hiện của gen này, làm cho việc nghiên cứu trở nên phức tạp.

III. Phương pháp nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase

Để nghiên cứu gen mã hóa LAR, các phương pháp hiện đại như RT-PCR, tách dòng gen và phân tích trình tự được áp dụng. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc gen và chức năng của LAR, từ đó mở ra hướng đi mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học.

3.1. Kỹ thuật RT PCR trong nghiên cứu gen

Kỹ thuật RT-PCR được sử dụng để khuếch đại gen mã hóa LAR từ mẫu lá chè. Phương pháp này cho phép phát hiện và định lượng sự biểu hiện của gen một cách chính xác.

3.2. Tách dòng và phân tích trình tự gen

Sau khi khuếch đại, gen LAR được tách dòng và phân tích trình tự. Việc này giúp xác định các biến thể gen và mối liên hệ giữa cấu trúc gen và hoạt động sinh học của enzyme.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu gen LAR ở cây chè

Nghiên cứu gen mã hóa LAR không chỉ giúp cải thiện chất lượng chè mà còn mở ra cơ hội cho việc phát triển các giống chè mới có hàm lượng polyphenol cao. Những ứng dụng này có thể mang lại lợi ích kinh tế lớn cho nông dân và ngành công nghiệp chế biến chè.

4.1. Phát triển giống chè mới

Thông qua việc nghiên cứu gen LAR, các nhà khoa học có thể phát triển các giống chè mới có khả năng sinh tổng hợp polyphenol cao hơn, từ đó nâng cao giá trị sản phẩm.

4.2. Tăng cường giá trị dinh dưỡng của chè

Việc hiểu rõ về gen LAR giúp tối ưu hóa quy trình chế biến chè, từ đó tăng cường giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe cho người tiêu dùng.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu gen LAR

Nghiên cứu gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase ở cây chè là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Những kết quả đạt được không chỉ giúp nâng cao chất lượng chè mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp. Tương lai, việc nghiên cứu này sẽ tiếp tục được mở rộng để khám phá thêm nhiều gen có giá trị khác.

5.1. Tương lai của nghiên cứu gen LAR

Nghiên cứu gen LAR sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm hiểu sâu hơn về cơ chế sinh tổng hợp polyphenol và các hợp chất có lợi khác trong cây chè.

5.2. Ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp

Công nghệ sinh học sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giống chè mới, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chè (Camellia sinensis) là cây công nghiệp lâu năm có giá trị kinh tế và sức khỏe cao, được trồng phổ biến ở hơn 58 quốc gia với sản lượng khoảng 2,5 triệu tấn chè khô mỗi năm. Việt Nam là một trong 10 quốc gia đứng đầu thế giới về diện tích và sản lượng chè, với khoảng 126.000 ha diện tích trồng và hơn 120 nghìn tấn sản phẩm chế biến hàng năm. Thành phần hóa học của chè, đặc biệt là polyphenol và catechins, đóng vai trò quyết định chất lượng sản phẩm. Catechins chiếm khoảng 30% polyphenol trong chè, gồm các hợp chất như EGCG, ECG, EGC, EC, GC và C, có tác dụng chống oxy hóa, phòng ngừa ung thư, tăng cường sức khỏe tim mạch và nhiều lợi ích khác.

Leucoanthocyanidin reductase (LAR) là enzyme quan trọng trong con đường sinh tổng hợp catechins không epimer hóa (GC và C) ở cây chè. Tuy nhiên, nghiên cứu về cấu trúc và chức năng gen mã hóa LAR ở mức độ phân tử tại Việt Nam còn hạn chế. Do đó, luận văn tập trung vào việc tạo dòng và phân tích trình tự gen mã hóa leucoanthocyanidin reductase (CsLAR1) từ giống chè Trung Du xanh trồng tại Thái Nguyên nhằm làm rõ cơ sở phân tử của quá trình tổng hợp catechins, góp phần nâng cao chất lượng chè và phát triển công nghệ sinh học ứng dụng trong chọn giống.

Mục tiêu nghiên cứu gồm: khuếch đại gen CsLAR1, tạo dòng và phân tích trình tự gen, thiết kế vector biểu hiện và tạo protein LAR tái tổ hợp. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2017-2018 tại Phòng Di truyền phân tử và tế bào, Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên và Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong phát triển giống chè chất lượng cao và ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất chè.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sinh học phân tử liên quan đến con đường tổng hợp flavonoid và catechins ở thực vật, đặc biệt là cây chè. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Con đường sinh tổng hợp flavonoid: Catechins được tổng hợp qua chuỗi phản ứng enzymatic bắt đầu từ phenylalanine ammonialyase (PAL), chalcone synthase (CHS), chalcone isomerase (CHI), flavanone 3-hydroxylase (F3H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR) đến leucoanthocyanidin reductase (LAR). LAR xúc tác chuyển hóa leucoanthocyanidin thành catechins không epimer hóa (GC và C).

2. Cấu trúc và chức năng gen mã hóa enzyme: Gen CsLAR1 mã hóa enzyme LAR thuộc siêu họ reductase-epimerase-dehydrogenase, có các motif bảo thủ RFLP, ICCN, THD và vùng liên kết NADP giàu glycine. Sự biểu hiện và biến đổi trình tự gen ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme và thành phần catechins.

Các khái niệm chính bao gồm: polyphenol, catechins, enzyme LAR, gen CsLAR1, vector biểu hiện pET32a(+), kỹ thuật PCR, RT-PCR, cloning gen, biểu hiện protein tái tổ hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mẫu lá chè Trung Du xanh được thu thập tại Thái Nguyên. Mẫu lá tươi (1 tôm 2 lá) được hái vào buổi sáng, bảo quản bằng đá khô và vận chuyển về phòng thí nghiệm để tách RNA tổng số.

• Tách chiết RNA tổng số: Sử dụng kit GeneJET Plant RNA Purification (Thermo Scientific). Kiểm tra chất lượng RNA bằng điện di gel agarose 1% và đo quang phổ tại 260 nm. Nồng độ RNA thu được khoảng 577,8 ng/µl, độ tinh khiết 1,69.

• Tổng hợp cDNA: Dùng enzyme Reverse Transcriptase và mồi Oligo(dT) theo kit First-Strand cDNA Synthesis Kit (Affymetrix).

• Khuếch đại gen CsLAR1: Thực hiện RT-PCR với cặp mồi đặc hiệu LAR F342/R342, sản phẩm dự kiến 1029 bp. Phản ứng PCR sử dụng enzyme Dream Taq DNA Polymerase, chu trình nhiệt gồm 30 chu kỳ.

• Tách dòng gen CsLAR1: Sản phẩm PCR được tinh sạch, xử lý tạo đầu bằng, ghép nối vào vector pJET1.2, biến nạp vào vi khuẩn E. coli DH10B, chọn lọc trên môi trường LB có ampicillin.

• Xác định và phân tích trình tự gen: Giải trình tự nucleotide trên máy ABI PRISM®3100, phân tích bằng phần mềm BLAST, Bioedit để so sánh với trình tự đã công bố.

• Tạo vector biểu hiện: Cắt đoạn gen CsLAR1 từ vector pJET1.2 bằng enzyme BamHI và XhoI, ghép vào vector pET32a(+), biến nạp vào E. coli Rosetta2.

• Biểu hiện protein tái tổ hợp: Cảm ứng biểu hiện bằng IPTG 0,05 mM trong 5 giờ, thu tế bào, phân tích protein trên gel polyacrylamide 14%.

Toàn bộ quy trình nghiên cứu được thực hiện từ năm 2017 đến 2018 tại các phòng thí nghiệm chuyên sâu về công nghệ sinh học và hệ gen.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khuếch đại gen CsLAR1 thành công: Sản phẩm PCR có kích thước khoảng 1 kb, đúng với kích thước lý thuyết 1029 bp, chứng tỏ cặp mồi thiết kế đặc hiệu và quy trình RT-PCR hiệu quả.

2. Tạo dòng gen CsLAR1 và xác định trình tự: Các dòng vi khuẩn mang vector pJET1.2 chứa đoạn gen CsLAR1 được tách chiết plasmid và xác nhận bằng enzyme giới hạn BglII, cho thấy plasmid bị cắt thành hai đoạn ~3 kb (vector) và ~1 kb (gen). Trình tự nucleotide gen CsLAR1 được xác định hoàn chỉnh, mã hóa 342 amino acid.

3. Phân tích trình tự gen CsLAR1: So sánh trình tự nucleotide với các trình tự đã công bố trên Genbank cho thấy độ tương đồng cao từ 96,3% đến 100%, với một số vị trí sai khác nucleotide. Trình tự amino acid tương đồng từ 88,3% đến 100%, với 6 vị trí amino acid khác biệt quan trọng nằm trong các vùng chức năng và motif bảo thủ (RFLP, ICCN, THD).

4. Biểu hiện protein CsLAR1 tái tổ hợp: Vector pET32a(+) mang gen CsLAR1 được biểu hiện thành công trong E. coli Rosetta2, protein tái tổ hợp được phát hiện trên gel polyacrylamide 14%, chứng tỏ gen CsLAR1 có thể được biểu hiện và thu nhận protein chức năng.

Thảo luận kết quả

Sự thành công trong khuếch đại và tạo dòng gen CsLAR1 từ giống chè Trung Du xanh khẳng định tính bảo thủ của gen mã hóa enzyme LAR trong cây chè. Mức độ tương đồng trình tự cao với các mẫu đã công bố cho thấy gen CsLAR1 có vai trò quan trọng và ổn định trong con đường tổng hợp catechins. Tuy nhiên, các vị trí sai khác amino acid trong vùng chức năng có thể ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme, tạo nên sự đa dạng về thành phần catechins giữa các giống chè.

Kết quả biểu hiện protein tái tổ hợp trong E. coli mở ra cơ hội nghiên cứu sâu hơn về chức năng enzyme LAR, cũng như ứng dụng trong công nghệ sinh học để cải thiện hàm lượng catechins trong chè. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với mô hình sinh tổng hợp flavonoid và vai trò của LAR trong việc tạo ra catechins không epimer hóa.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh trình tự nucleotide và amino acid, bảng phân tích sai khác trình tự, hình ảnh điện di sản phẩm PCR và protein biểu hiện, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện chính.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nghiên cứu chức năng enzyme CsLAR1: Thực hiện các thí nghiệm in vitro để đánh giá hoạt tính enzyme LAR từ protein tái tổ hợp, xác định ảnh hưởng của các biến đổi amino acid đến chức năng enzyme. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng; chủ thể: các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

2. Ứng dụng công nghệ gen trong chọn giống chè: Sử dụng gen CsLAR1 làm chỉ thị phân tử để chọn lọc các giống chè có hàm lượng catechins cao, nâng cao chất lượng sản phẩm chè xanh. Thời gian: 2-3 năm; chủ thể: viện nghiên cứu nông nghiệp và các trung tâm giống cây trồng.

3. Phát triển quy trình biểu hiện protein LAR tái tổ hợp quy mô lớn: Tối ưu hóa điều kiện biểu hiện và tinh sạch protein để ứng dụng trong nghiên cứu sinh học phân tử và công nghiệp chế biến chè. Thời gian: 1-2 năm; chủ thể: các phòng thí nghiệm công nghệ sinh học.

4. Mở rộng nghiên cứu đa dạng gen LAR ở các giống chè khác nhau: Khảo sát sự đa dạng trình tự và biểu hiện gen LAR ở các vùng trồng chè khác nhau nhằm hiểu rõ hơn về sự biến đổi sinh học và ảnh hưởng đến chất lượng chè. Thời gian: 2 năm; chủ thể: các viện nghiên cứu nông nghiệp và đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu công nghệ sinh học và di truyền thực vật: Nghiên cứu cơ sở phân tử của gen mã hóa enzyme liên quan đến tổng hợp hợp chất sinh học trong cây chè, phục vụ phát triển giống và công nghệ sinh học.

2. Chuyên gia chọn giống và phát triển nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu gen CsLAR1 để chọn lọc giống chè có hàm lượng catechins cao, nâng cao chất lượng và giá trị kinh tế sản phẩm.

3. Doanh nghiệp chế biến chè và thực phẩm chức năng: Tận dụng kiến thức về thành phần catechins và enzyme LAR để cải tiến quy trình chế biến, phát triển sản phẩm chè xanh giàu polyphenol, đáp ứng nhu cầu thị trường.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành công nghệ sinh học, nông nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật phân tích gen và biểu hiện protein tái tổ hợp, nâng cao kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Gen CsLAR1 có vai trò gì trong cây chè?
   Gen CsLAR1 mã hóa enzyme leucoanthocyanidin reductase, xúc tác chuyển hóa leucoanthocyanidin thành catechins không epimer hóa (GC và C), góp phần quan trọng trong tổng hợp polyphenol, ảnh hưởng đến chất lượng chè.

2. Phương pháp nào được sử dụng để khuếch đại gen CsLAR1?
   Kỹ thuật RT-PCR với cặp mồi đặc hiệu được thiết kế dựa trên trình tự gen đã công bố, sử dụng enzyme Dream Taq DNA Polymerase, cho sản phẩm PCR kích thước 1029 bp.

3. Làm thế nào để xác định trình tự gen CsLAR1?
   Trình tự nucleotide được xác định bằng máy giải trình tự ABI PRISM®3100, sau đó phân tích và so sánh với các trình tự trên Genbank bằng phần mềm BLAST và Bioedit.

4. Tại sao phải tạo vector biểu hiện gen CsLAR1?
   Vector biểu hiện pET32a(+) giúp biểu hiện protein CsLAR1 tái tổ hợp trong vi khuẩn E. coli, phục vụ nghiên cứu chức năng enzyme và ứng dụng công nghệ sinh học.

5. Sự khác biệt trình tự amino acid của CsLAR1 ảnh hưởng thế nào đến enzyme?
   Các vị trí sai khác amino acid nằm trong vùng chức năng và motif bảo thủ có thể làm thay đổi hoạt tính enzyme, ảnh hưởng đến hiệu quả tổng hợp catechins, cần nghiên cứu thêm để xác định chính xác.

Kết luận

• Đã thành công trong việc khuếch đại, tạo dòng và xác định trình tự gen CsLAR1 từ giống chè Trung Du xanh, gen có kích thước 1029 bp mã hóa 342 amino acid.
• Trình tự gen CsLAR1 tương đồng cao với các trình tự đã công bố, tuy có một số vị trí sai khác nucleotide và amino acid trong vùng chức năng.
• Vector biểu hiện pET32a(+) mang gen CsLAR1 được biểu hiện thành công trong E. coli Rosetta2, thu nhận protein tái tổ hợp.
• Nghiên cứu mở ra cơ hội ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống chè và cải thiện hàm lượng catechins.
• Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo về chức năng enzyme, ứng dụng chọn giống và phát triển quy trình biểu hiện protein quy mô lớn.

Khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong lĩnh vực công nghệ sinh học và nông nghiệp tiếp cận và ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao giá trị sản phẩm chè Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CHÈ 1. Nguồn gốc và phân loại của cây chè Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis (L) O.

Kumtze và thuộc hệ thống phân loại như sau: Ngành: Hạt kín (Angiospermae) Lớp: Song tử diệp (Dicotyledonae) Bộ: Chè (Theaseae) Họ: Chè (Theaceae) Chi: Chè (Camelia hoặc Thea) Loài: Camellia sinensis Cây chè là một loại cây công nghiệp lâu năm, cho hiệu quả kinh tế cao, được trồng ở hơn 58 quốc gia. Ngày nay, ở Việt Nam hầu hết các tỉnh có điều kiện thuận lợi đều trồng chè, song ba vùng trồng nhiều nhất là [33]: • Vùng chè thượng du (Hà Giang, Tuyên Quang, Lai Châu, Yên Bái) chiếm khoảng 25% sản lượng chè miền Bắc. • Vùng trung du (Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Bắc Cạn, Thái Nguyên). Đây là vùng chè chủ yếu chiếm đến 75% sản lượng chè miền Bắc với nhiều nhà máy sản xuất lớn.

• Vùng chè Tây Nguyên (Gia Lai, Kon Tum, Lâm Đồng, Đắc Lắc) chủ yếu trồng giống chè Ấn Độ và chè shan, chè Ô long. Những công trình nghiên cứu của Đjêmukhatze (1961 - 1976) về phức catechins của lá chè từ các nguồn gốc khác nhau, so sánh về thành phần các chất catechins giữa các loại chè được trồng và chè mọc hoang dại đã nêu lên luận điểm về sự tiến hóa sinh hóa của cây chè và trên cơ sở đó xác minh nguồn gốc cây chè. Đjêmukhatze kết luận rằng: những cây chè mọc hoang LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 dại, tổng hợp chủ yếu là (-) - epicatechin và (-) - epicatechin galat, ở chúng phát triển chậm khả năng tổng hợp (-) epigalo catechin và các galat của nó để tạo thành (+) galocatechin. Nghiên cứu các cây chè dại ở Việt Nam cho thấy chúng cũng tổng hợp chủ yếu là (-) - epicatechin và (-) - epicatechin galat (chiếm 70% tổng số các loại catechins.

Điều này có nghĩa là sự trao đổi chất ở đây hướng về phía tăng cường quá trình hiđroxin hóa và galin hóa. Từ những biến đổi sinh hóa này của lá các cây chè mọc hoang dại và cây chè được trồng trọt chăm sóc, cho phép đi tới một kết luận mới “Nguồn gốc của cây chè chính là ở Việt Nam” [45]. Hiện nay chè được phân bố khá rộng trong những điều kiện tự nhiên rất khác nhau từ 30 độ vĩ nam (Natan - Nam Phi) đến 45 độ vĩ bắc (Gruzia - Liên Xô) là những nơi có điều kiện tự nhiên khác rất xa vùng nguyên sản. Đặc điểm sinh học chung của cây chè Cây chè có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n = 30, thuộc loại thân gỗ hoặc thân bụi và được trồng để thu lá làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và mang một số đặc điểm sinh học sau đây [10]: Hình thái Thân và cành: Cây chè sinh trưởng trong điều kiện tự nhiên là đơn trục, nghĩa là chỉ có một thân chính, thân thẳng và tròn, phân nhánh liên tục thành một hệ thống cành và chồi.

Sự phân cành của thân bụi khác nhau nên tạo cho cây chè có các dạng tán: tán đứng thẳng, tán trung gian và tán ngang [42]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Nằm ngang Cành chè do mầm dinh dưỡng phát triển thành, trên cành chia làm nhiều đốt. Từ thân chính, cành chè được phân ra nhiều cấp: cành cấp 1, cấp 2, cấp 3.

Chồi: Mọc ra từ nách lá, chia theo sự biệt hóa của chồi có chồi dinh dưỡng mọc ra lá và chồi sinh thực mọc ra nụ, hoa, quả. Mầm dinh dưỡng gồm có: Mầm đỉnh, mầm nách, mầm ngủ, mầm bất định (mầm ở cổ rễ). Mầm chè cắt dọc [46] Phía trái: (1. Điểm sinh trưởng); Phía phải: (1.

Mầm nách thứ 4, 5. Mầm nách thứ 5, 6. Điểm sinh trưởng) Búp chè: Búp chè là đoạn non của một cành chè. Búp được hình thành từ các mầm dinh dưỡng, gồm có tôm (phần lá non ở trên đỉnh của cành chưa xòe ra) và hai hoặc ba lá non.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Búp bình thường b. Búp mù Búp chè gồm có hai loại: búp bình thường và búp mù. Có thể tóm tắt hoạt động sinh trưởng búp theo tuần tự như sau: Hình 1.

Sơ đồ đợt sinh trưởng [45] Lá: Lá chè là loại lá hình đơn nguyên, mọc cách trên cành, mỗi đốt có một lá. Lá chè có gân rất rõ, những gân chính của lá chè thường không phát triển ra đến tận rìa lá. Trên một cành chè thường có các loại lá như sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các loại lá trên cành chè [45] Hoa: Cây chè 2, 3 tuổi đã có thể ra hoa, kết quả lần đầu, hoa chè mọc ra từ mầm sinh thực ở nách lá chè.

Hoa chè là hoa lưỡng tính, trong đó có 5-8 cánh màu trắng, có khi phớt hồng. Quả: Quả chè là một loại quả nang có từ 1-4 hạt. Quả chè có dạng hình tròn, tam giác, vuông tùy theo số hạt. Khi còn non quả chè có màu xanh, khi chín chuyển sang màu xanh đậm hoặc nâu.

Khi vỏ chín vỏ quả nứt ra. Hạt: Hình cầu, bán cầu, tam giác tùy giống chè; vỏ sành thường màu nâu, cứng, bên trong là lớp vỏ mỏng. Kích thước hạt chè to nhỏ phụ thuộc vào kỹ thuật chăm sóc. Hạt chè có khối lượng từ 0,6-2 gam, thường là từ 1-1,6 gam.

Hệ rễ: Hệ rễ chè gồm có: rễ cọc (trụ), rễ dẫn (hay rễ nhánh, rễ bên) màu nâu hay nâu đỏ và rễ hút hay rễ hấp thụ màu vàng ngà. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Rễ chè [45] Sự phân bố của rễ chè trong đất phụ thuộc vào giống, tuổi của cây, điều kiện đất đai và chế độ canh tác. Lượng dinh dưỡng trong đất có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của bộ rễ, nhất là lượng đạm.

Đặc tính sinh lý, sinh thái của cây chè Chè là một cây mọc trong những điều kiện ẩm ướt, râm mát của vùng khí hậu cận nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á. Về nhu cầu ánh sáng, cây chè là cây trung tính trong giai đoạn cây con, lớn lên ưa sáng hoàn toàn. Dưới bóng râm, là chè xanh đậm, lóng dài, búp non lâu, hàm lượng nước cao nhưng búp thưa, sản lượng thấp vì quang hợp yếu. Nhiệt độ không khí thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của chè là 22-28oC, búp chè sinh trưởng chậm ở 15- 18oC, dưới 10oC mọc rất chậm.

Trên 30oC chè mọc chậm, trên 40oC chè bị khô xém nắng lá non. Độ ẩm không khí tương đối thích hợp là 80-85% [46]. Sinh trưởng và phát triển của cây chè Thời vụ của cây chè: LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 – Vụ Xuân (tháng 3-4): Hái chừa 2 lá và lá cá, tạo tán bằng những búp cao hơn mặt tán thì hái sát lá cá. – Vụ Hè Thu (tháng 5-10): Hái chừa 1 lá và lá cá, tạo tán bằng những búp cao hơn mặt tán thì hái sát lá cá.

– Vụ Thu Đông (Tháng 11): hái chừa lá cá, tháng 12 hái cả lá cá. Với các giống chè có dạng thân bụi, sinh trưởng đỉnh đều có thể hái kéo hay hái bằng máy để nâng cao năng suất lao động. Chu kỳ sinh trưởng và phát triển: Chu kỳ của một cây chè bao gồm ba giai đoạn và phát triển lặp lại nhiều lần trong một năm: Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn cây non hay giai đoạn thiết kế cơ bản. Sau đó là giai đoạn cây lớn là giai đoạn chè lớn kéo dài 20-30 năm, tuỳ giống, điều kiện đất đai, dinh dưỡng và khai thác.

Đây là giai đoạn chè cho năng suất cao nhất. Giai đoạn chè già cỗi, cây chè suy yếu dần, lá nhỏ, búp ít, chóng mù xoè, hoa quả nhiều, cành tăm hương nhiều, chồi gốc mọc nhiều. Thành phần hóa học của chè Chất lượng sản phẩm chè được đánh giá chủ yếu dựa trên cơ sở nghiên cứu thành phần hóa học có trong chè [2]. Thành phần hóa học của chè được xác định thường phụ thuộc loại chè và cách pha chế.

Trong đó, các polyphenol có vai trò rất quan trọng, quyết định đến màu sắc và hượng vị của chè [42]. Thành phần hóa học của chè tươi [2] Thành phần % khối lượng chất khô Catechins 25 – 30 (-)-Epigallocatechin gallate 8 – 12 (-)-Epicatechin gallate 3–6 (-)-Epigallo catechin 3–6 (-)-Epicatechin 1–3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 (+)-Catechin 1–2 (+)-Gallocatechin 3–4 Flavonol và flavonol glucoside 3–4 Poliphenolic acid và dẫn xuất 3–4 Leucoanthocyamin 2–3 Chlorophyll và các chất màu khác 0,5 – 0,6 Khoáng 5–6 Cafeine 3–4 Theobromine 0,2 Theophylline 0,5 Amino acid 4–5 Acid hữu cơ 0,5 – 0,6 Monosaccharide 4–5 Polysaccharide 14 – 22 Cellulose và hemicellulose 4–7 Pectin 5–6 Lignin 5–6 Protein 14 – 17 Lipid 3–5 Các hợp chất dê bay hơi 0,01 – 0,02 Nước là thành phần quan trọng và chủ yếu trong búp chè, chiếm 75- 82% khối lượng lá chè [45], hàm lượng nước phụ thuộc vào giống chè, thời vụ và độ non già của lá chè. Lượng mưa trung bình năm thích hợp cho sinh trưởng cây chè trên thế giới là 1. Độ ẩm tương đối không khí từ 80-85% có lợi cho sinh trưởng của chè.

Loại đất thích hợp cho trồng chè dày 60-100cm; mực nước ngầm dưới 100cm; độ chua pH: 4,5-5,5; tỷ lệ mùn 3- 4%. Xét thành phần khối lượng, nước là thành phần chủ yếu của lá chè. Theo số liệu của Phòng nghiên cứu chè và các cây trồng á nhiệt đới Liên bang về hàm lượng nước trong búp chè gồm một tôm ba lá trong các tháng bằng % được thể hiện ở bảng 1.2: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thành phần độ ẩm thay đổi theo tháng trong năm [44] Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Độ âm 3,6 3,6 2,9 7,3 7,5 7,5 8,5 7,8 7,2 5.6 3,5 0,3 (%) Hiện nay, xác định được độ ẩm của chè tăng lên trong thời gian bảo quản là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến làm giảm chất lượng của chè.

Như vậy muốn giữ được chất lượng chè khô ít biến đổi trong thời gian bảo quản phải quan tâm đến độ ẩm của chè lúc bao gói, đóng thùng [47]. Chất khô: Chiếm 25-30% khối lượng lá chè, gồm có các polyphenol, pectin, chất xơ (xenlulo), protein, amino acid, các alcoloit (cafein, theofilin, theobromin), các enzyme (enzyme oxi hóa và enzyme thủy phân) và chất tro. Hợp chất polyphenol (tannin): Thành phần hóa học chính trong chất rắn chiết xuất từ chè xanh là polyphenol, thường chiếm 20-30% chất khô trong chè. Tanin của cây chè là một phức hợp của nhiều hợp chất hữu cơ tự nhiên có bản chất phenol.

Hợp chất phenol giữ vai trò chủ yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương vị của chè đặc biệt là chè đen. Tanin có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzym và được cung cấp oxi đầy đủ.