Thiết kế cấu trúc chỉnh sửa promoter gen OsSWEET liên quan đến cơ chế xâm nhiễm của vi khuẩn gây bệnh bạc lá trên giống lúa TBR225

• Tác giả: Phùng Thị Thu Hƣơng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Quỳnh Mai
• Trường học: Trường đại học khoa học tự nhiên
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Thiết Kế Cấu Trúc Chỉnh Sửa Promoter Gen OsSWEET Liên Quan Đến Cơ Chế Xâm Nhiễm Của Vi Khuẩn Gây Bệnh Bạc Lá Trên Giống Lúa TBR225
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về bệnh bạc lá lúa
• 1.2. Ảnh hưởng của bệnh bạc lá tới sản xuất lúa gạo
• 1.3. Biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa
• 1.4. VI KHUẨN XANTHOMONAS ORYZAE PV.
• 1.4.1. Phân loại vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv.
• 1.4.2. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Xoo
• 1.4.3. Cơ chế gây bệnh trên cây lúa của vi khuẩn Xoo
• 1.5. NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG BỆNH BẠC LÁ
• 1.5.1. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc lá dựa trên gen kháng
• 1.5.2. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc lá dựa trên protein TAL
• 1.6. HỆ THỐNG CHỈNH SỬA GEN CRISPR/Cas9
• 1.6.1. Giới thiệu về công nghệ chỉnh sửa hệ gen
• 1.6.2. Hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9
• 1.6.3. Ứng dụng hệ thống CRISPR/Cas9 trong chỉnh sửa gen thực vật
• 1.7. CHUYỂN GEN Ở THỰC VẬT VÀ HỆ VECTOR CHUYỂN GEN
• 1.7.1. Phương pháp chuyển gen ở thực vật thông qua A.
• 1.7.2. Hệ vector sử dụng trong nghiên cứu chuyển gen thực vật
• 1.7.3. Vector chỉnh sửa gen trong tế bào thực vật
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mẫu thực vật
• 2.2. Chủng vi sinh vật
• 2.3. Vector và oligonucleotide
• 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Chuẩn bị mẫu thực vật
• 2.4.2. Tách chiết, định tính, định lượng DNA
• 2.4.3. Đánh giá độc tính của vi khuẩn Xoo trên giống lúa TBR225
• 2.4.4. Nhân dòng promoter SW14–TBR vào vector pGEM–T
• 2.4.5. Thiết kế cấu trúc chỉnh sửa promoter SW14–TBR
• 2.4.6. Biến nạp vector pCas9/Tal5–TalC vào tế bào A.
• 2.4.7. Xác định kiểu gen của cây chuyển gen bằng PCR
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU & THẢO LUẬN
• 3.1. ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN XOO
• 3.1.1. Đánh giá độc tính của vi khuẩn Xoo trên giống lúa TBR225
• 3.1.2. Vai trò của OsSWEET14 đối với quá trình lây nhiễm của Xoo
• 3.2. NHÂN DÒNG VÀ GIẢI TRÌNH TỰ PROMOTER SW14–TBR
• 3.2.1. Nhân bản promoter SW14–TBR
• 3.2.2. Nhân dòng promoter SW14–TBR
• 3.2.3. Giải trình tự promoter SW14–TBR
• 3.3. THIẾT KẾ CẤU TRÚC CHỈNH SỬA PROMOTER SW14–TBR
• 3.3.1. Thiết kế trình tự crRNA chỉnh sửa promoter SW14–TBR
• 3.3.2. Thiết kế cấu trúc biểu hiện sgRNA chỉnh sửa SW14–TBR
• 3.3.3. Thiết kế vector chuyển gen mang cấu trúc chỉnh sửa SW14–TBR
• 3.4. NGHIÊN CỨU CHUYỂN CẤU TRÚC T-DNA VÀO LÚA TBR225
• 3.4.1. Biến nạp vector biểu hiện vào A.
• 3.4.2. Chuyển cấu trúc chỉnh sửa SW14–TBR vào giống lúa TBR225
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu chỉnh sửa promoter gen OsSWEET

Nghiên cứu chỉnh sửa promoter gen OsSWEET nhằm tăng cường khả năng kháng bệnh bạc lá trên giống lúa TBR225 là một trong những hướng đi quan trọng trong nông nghiệp công nghệ cao. Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất lúa gạo. Việc cải thiện khả năng kháng bệnh cho giống lúa TBR225 không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an ninh lương thực quốc gia.

1.1. Giới thiệu về gen OsSWEET và vai trò của nó

Gen OsSWEET là một trong những gen quan trọng trong việc điều chỉnh khả năng kháng bệnh của cây lúa. Nó mã hóa cho protein vận chuyển đường, có vai trò trong quá trình xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh. Việc chỉnh sửa gen này có thể làm thay đổi cách thức mà vi khuẩn xâm nhập vào cây lúa.

1.2. Tầm quan trọng của giống lúa TBR225 trong sản xuất

Giống lúa TBR225 là một trong những giống lúa chủ lực tại Việt Nam, với năng suất cao và chất lượng gạo tốt. Tuy nhiên, giống này lại mẫn cảm với bệnh bạc lá, dẫn đến thiệt hại lớn trong sản xuất. Nghiên cứu cải thiện khả năng kháng bệnh cho giống lúa này là rất cần thiết.

II. Vấn đề và thách thức trong việc kháng bệnh bạc lá

Bệnh bạc lá lúa gây ra thiệt hại lớn cho sản xuất lúa gạo, đặc biệt là ở các giống lúa như TBR225. Việc kiểm soát bệnh này gặp nhiều khó khăn do sự biến đổi nhanh chóng của các chủng vi khuẩn Xoo. Hơn nữa, các biện pháp phòng trừ hiện tại chưa mang lại hiệu quả lâu dài.

2.1. Tác động của bệnh bạc lá đến năng suất lúa

Bệnh bạc lá có thể làm giảm năng suất lúa từ 10-20%, gây thiệt hại nghiêm trọng cho nông dân. Các giống lúa mẫn cảm như TBR225 thường bị ảnh hưởng nặng nề, dẫn đến mất mùa và giảm thu nhập.

2.2. Khó khăn trong việc kiểm soát bệnh

Việc kiểm soát bệnh bạc lá gặp khó khăn do sự xuất hiện nhanh chóng của các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Các biện pháp hóa học thường không hiệu quả và có thể gây hại cho môi trường.

III. Phương pháp chỉnh sửa gen OsSWEET bằng công nghệ CRISPR

Công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 đã mở ra hướng đi mới trong việc tạo ra giống lúa kháng bệnh bạc lá. Phương pháp này cho phép chỉnh sửa chính xác các vị trí trên gen OsSWEET, từ đó tăng cường khả năng kháng bệnh cho giống lúa TBR225.

3.1. Giới thiệu về công nghệ CRISPR Cas9

CRISPR/Cas9 là một công nghệ chỉnh sửa gen tiên tiến, cho phép cắt và thay thế các đoạn DNA một cách chính xác. Công nghệ này đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả nông nghiệp.

3.2. Quy trình chỉnh sửa promoter gen OsSWEET

Quy trình chỉnh sửa bao gồm việc thiết kế crRNA và sgRNA để nhắm vào promoter của gen OsSWEET. Sau đó, vector mang cấu trúc chỉnh sửa sẽ được chuyển vào tế bào lúa, giúp tạo ra giống lúa kháng bệnh.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc chỉnh sửa promoter gen OsSWEET có thể làm tăng cường khả năng kháng bệnh bạc lá cho giống lúa TBR225. Các thử nghiệm thực địa cho thấy giống lúa này có khả năng chống chịu tốt hơn với vi khuẩn Xoo.

4.1. Đánh giá khả năng kháng bệnh của giống lúa TBR225

Các thử nghiệm cho thấy giống lúa TBR225 sau khi chỉnh sửa gen OsSWEET có khả năng kháng bệnh tốt hơn so với giống đối chứng. Điều này mở ra hy vọng cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh hiệu quả.

4.2. Ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen trong nông nghiệp

Công nghệ chỉnh sửa gen không chỉ giúp cải thiện khả năng kháng bệnh mà còn có thể áp dụng để nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc đảm bảo an ninh lương thực cho Việt Nam.

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

Nghiên cứu chỉnh sửa promoter gen OsSWEET là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển giống lúa kháng bệnh bạc lá. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp Việt Nam.

5.1. Tương lai của giống lúa TBR225

Giống lúa TBR225 có thể trở thành một trong những giống lúa chủ lực kháng bệnh bạc lá, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo tại Việt Nam.

5.2. Hướng đi mới cho nghiên cứu nông nghiệp

Công nghệ chỉnh sửa gen sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho việc cải thiện giống cây trồng, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.