Nghiên cứu chuyển gen coda để nâng cao khả năng chịu hạn của cây đậu tương Glycine max L. Merrill

• Tác giả: Ngô Mạnh Dũng
• Người hướng dẫn: TS. Chu Hoàng Hà
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Nâng Cao Khả Năng Chịu Hạn Của Đậu Tương Qua Nghiên Cứu Chuyển Gen codA
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TÁC ĐỘNG CỦA HẠN VÀ CƠ CHẾ CHỊU HẠN Ở THỰC VẬT
• 1.1.1. Ảnh hưởng của stress hạn đến sự sinh trưởng, phát triển và đặc tính sinh lý, sinh hoá của thực vật
• 1.1.2. Phản ứng của thực vật trong điều kiện stress hạn
• 1.2. GLYCINE BETAINE, CHOLINE OXIDASE
• 1.3. NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỊU HẠN Ở ĐẬU TƯƠNG BẰNG KỸ THUẬT CHUYỂN GEN
• 1.3.1. Cây đậu tương
• 1.3.2. Chuyển gen ở đậu tương thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens
• 1.3.3. Nâng cao khả năng chịu hạn ở đậu tương bằng kỹ thuật chuyển gen
• 1.3.4. Tình hình nghiên cứu chuyển gen codA ở thực vật
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Vật liệu thực vật
• 2.1.2. Các chủng vi khuẩn và các loại vector
• 2.1.3. Các cặp mồi sử dụng cho phản ứng PCR
• 2.1.4. HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Nhóm phương pháp thiết kế vector chuyển gen codA và chuyển gen ở thuốc lá
• 2.2.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu điều kiện thích hợp cho chuyển gen ở giống đậu tương ĐT22
• 2.2.3. Nhóm phương pháp tạo cây đậu tương chuyển gen codA
• 2.2.4. Phân tích và xử lý dữ liệu
• 2.3. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. THIẾT KẾ VÀ BIỂU HIỆN VECTOR CHUYỂN GEN MANG GEN CODA
• 3.1.1. Tạo cấu trúc chuyển gen codA
• 3.1.2. Đánh giá hoạt động của vector mang gen chuyển codA trên cây thuốc lá
• 3.1.3. Thảo luận kết quả thiết kế vector và hoạt động của vector biểu hiện trên cây thuốc lá
• 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN HIỆU QUẢ CHUYỂN GEN CODA Ở GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐT22
• 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ PPT đến khả năng tạo chồi đậu tương
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ khuẩn và thời gian ủ khuẩn, đồng nuôi cấy đến khả năng cảm ứng tạo chồi đậu tương
• 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ kháng sinh và thời gian diệt khuẩn đến sự phát sinh và sinh trưởng chồi đậu tương
• 3.2.4. Thảo luận kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu quả chuyển gen codA ở giống đậu tương ĐT22
• 3.3. BIẾN NẠP GEN CODA VÀO GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐT22 VÀ TẠO CÂY ĐẬU TƯƠNG CHUYỂN GEN CHỊU HẠN
• 3.3.1. Kết quả chuyển gen codA vào giống đậu tương ĐT22
• 3.3.2. Phân tích cây đậu tương chuyển gen
• 3.3.3. Thử nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn của một số dòng đậu tương chuyển gen
• 3.3.4. Thảo luận kết quả biến nạp gen codA vào giống đậu tương ĐT22 và thử nghiệm khả năng chịu hạn của một số dòng đậu tương chuyển gen
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về cây đậu tương và vấn đề chịu hạn

Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là một trong những cây trồng quan trọng trên thế giới, cung cấp nguồn protein dồi dào cho con người và gia súc. Tuy nhiên, cây đậu tương thường gặp khó khăn trong điều kiện hạn hán, dẫn đến giảm năng suất và sản lượng. Khả năng chịu hạn của cây đậu tương là một vấn đề cấp bách trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Việc nghiên cứu và phát triển giống đậu tương có khả năng chịu hạn cao là cần thiết để đảm bảo an ninh lương thực và phát triển bền vững trong nông nghiệp.

1.1. Tác động của hạn đến cây đậu tương

Hạn hán ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương. Các nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện hạn, cây đậu tương dễ bị tổn thương, dẫn đến giảm khả năng nảy mầm, sinh trưởng kém, và giảm khả năng quang hợp. Những tác động này không chỉ làm giảm năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Do đó, việc cải thiện khả năng chịu hạn của cây đậu tương là một nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu nông nghiệp.

II. Công nghệ chuyển gen và ứng dụng trong cải thiện khả năng chịu hạn

Công nghệ chuyển gen đã mở ra hướng đi mới trong việc cải thiện khả năng chịu hạn của cây trồng. Việc chuyển gen codA, mã hóa enzyme choline oxidase, vào cây đậu tương giúp tăng cường khả năng tổng hợp glycine betaine (GB), một chất có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào. Nghiên cứu này không chỉ giúp cây đậu tương phát triển tốt hơn trong điều kiện hạn mà còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

2.1. Nghiên cứu chuyển gen codA

Nghiên cứu chuyển gen codA vào cây đậu tương đã được thực hiện với nhiều phương pháp khác nhau. Việc sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens để chuyển gen vào cây đậu tương là một trong những phương pháp hiệu quả nhất. Kết quả cho thấy, cây đậu tương chuyển gen codA có khả năng chịu hạn cao hơn so với cây không chuyển gen, nhờ vào việc tăng cường hàm lượng GB trong tế bào.

III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, cây đậu tương chuyển gen codA có hàm lượng GB tăng từ 248,9% đến 288,3% so với cây không chuyển gen. Điều này chứng tỏ rằng việc chuyển gen codA đã thành công trong việc nâng cao khả năng chịu hạn của cây đậu tương. Các chỉ số sinh lý như hàm lượng proline, hoạt động của enzyme POD cũng tăng lên đáng kể, trong khi hàm lượng MDA giảm, cho thấy cây đậu tương chuyển gen có khả năng chống chịu tốt hơn trước các yếu tố bất lợi.

3.1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển giống đậu tương có khả năng chịu hạn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về thực phẩm trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các dòng đậu tương chuyển gen codA có thể được sử dụng làm vật liệu cho các chương trình chọn giống, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.