ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài Đậu tƣơng [Glycine max (L.] còn gọi là đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có gi trị kinh tế cao. Sản phẩm của nó làm thực phẩm cho con ngƣời thức n cho gia súc nguyên liệu cho công nghiệp và hàng xuất khẩu. Vì thế cây đậu tƣơng đợc gọi là "Ông Hoàng trong các loại cây họ đậu".
Đậu tƣơng còn là một cây trồng cạn ngắn ngày có gi trị kinh tế cao là một nguồn quan trọng của dầu thực vật và protein. Những yêu cầu dành cho dầu đậu tƣơng và protein đƣợc t ng lên sự cải thiện về chất lƣợng và sản xuất đậu tƣơng thông qua sự biến nạp gen và chức n ng di truyền học đã trở thành một vấn đề quan trọng trên khắp thế giới. Ngoài ra đậu tƣơng là cây trồng lý tƣởng trong hệ thống luân canh do khả n ng cải tạo đất tốt. Diện tích đậu tƣơng ở nƣớc ta đạt khoảng 200.000 ha với n ng suất bình quân 1 5 tấn/ha (FAO Statistic Database 2007) và hiện nay ở mức 94.000 ha với tổng sản lƣợng 147 5 ngàn tấn (Ngô Thế Hiển B o c o kết quả thực hiện kế hoạch th ng 12/2016 ngành nông nghiệp và ph t triển nông thôn)[3].
Trong khi đó theo số liệu từ tổng cục Hải Quan Việt Nam cho thấy, nửa đầu n m 2016 nhập khẩu đậu tƣơng của cả nƣớc tƣơng ứng với 764,4 nghìn tấn, trị giá 308,8 triệu USD. Việt Nam nhập khẩu đậu tƣơng chủ yếu từ các thị trƣờng nhƣ Hoa Kỳ, Brazil và Canada trong đó Hoa Kỳ là thị trƣờng cung cấp chính. Trong khi nƣớc ta có đủ điều kiện để canh tác phát triển cây đậu tƣơng phục vụ nhu cầu trong nƣớc. Để t ng sản lƣợng đậu tƣơng ngoài mở rộng thêm diện tích trong cơ cấu luân canh cải thiện kỹ thuật canh t c thì công t c tạo giống mới cũng là một nhiệm vụ hàng đầu.
Sử dụng đậu tƣơng biến đổi gen là một tiến bộ quan trọng trong ngành trồng đậu tƣơng của trên toàn thế giới hiện nay. C c nƣớc có nền nông nghiệp tiên tiến trên thế giới đặc biệt là Hoa Kỳ đã tiến hành tạo giống đậu tƣơng biến đổi gen trồng thƣơng mại từ hàng thập kỉ qua. Qua đó trở thành một trong những quốc gia hàng đầu xuất khẩu đậu tƣơng cho thị trƣờng thế giới. 2 Astaxanthin là một hợp chất chống oxy hóa có trong c c sinh vật có màu đỏ nhƣ nhuyễn thể c hồi… Astaxanthin đƣơc xem là chất bổ sung trong thức n ch n nuôi hiệu quả đối với c hồi tôm gà vịt sản xuất trứng.
Astaxanthin cũng đƣợc bổ sung trong chế độ n của con ngƣời có t c dụng chống oxy hóa có ích trong c c bệnh tim mạch miễn dịch kháng viêm và tho i hóa thần kinh. [5],[6] Tạo giống đậu tƣơng mang gen tổng hợp astaxanthin có gi trị lớn trong thức n ch n nuôi và cải thiện chế độ dinh dƣỡng con ngƣời. Mục tiêu của đề tài - Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chuyển gen tổng hợp astaxanthin vào cây đậu tƣơng thông qua Agrobacterium tumefaciens. - Xây dựng quy trình chuyển gen tổng hợp astaxanthin vào đậu tƣơng thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
- Tạo cây chuyển gen và kiểm tra kết quả bằng phƣơng ph p sinh học phân tử. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Thực hiện đề tài giúp học viên có thêm kinh nghiệm kiến thức bổ ích và tiếp cận với công t c nghiên cứu khoa học để phục vụ cho nghiên cứu và công t c sau này. Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện quy trình chuyển gen tạo giống cây đậu tƣơng tổng hợp astaxanthin có gi trị trong thức n ch n nuôi và dinh dƣỡng cho con ngƣời. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất: Tạo giống đậu tƣơng có khả n ng tổng hợp astaxanthin có thể khai th c sử dụng trong thức n ch n nuôi và bổ sung dinh dƣỡng cho chế độ n con ngƣời.
Qua đó ph t triển diện tích trồng đậu tƣơng cung cấp cho thị trƣờng trong nƣớc. 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Nguồn gốc, vai trò và vị trí của cây đậu tƣơng trong hệ thống cây trồng 2. Nguồn gốc và phân loại Đậu tƣơng có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill là loại cây trồng thuộc họ đậu (Fabaceae) họ phụ c nh bƣớm (Papilionoi dea) có nguồn gốc từ Trung Quốc là loại cây trồng hàng n m không thấy xuất hiện ở loài hoang dại.
C c giống đậu tƣơng địa ph- ơng của nƣớc ta hiện nay đợc du nhập từ Trung Quốc đã từ lâu (FAO Statistic Database 2007). Cây đậu tƣơng là cây thân thảo ít phân cành dạng bụi l đậu tƣơng là l kép với 3 lá chét, nhƣng đôi khi còn có 4-5 l chét. Hoa màu trắng hay tím quả thẳng hay quả cong có nhiều lông. Vỏ của hạt đậu tƣơng có màu nâu đen vàng xanh.
Khối lƣợng hạt rất đa dạng từ 20-400 mg/hạt. Cây đậu tƣơng có 2 đặc tính sinh trƣởng: sinh trƣởng hữu hạn và sinh trƣởng vô hạn thời gian sinh trƣởng có 3 loại: chín sớm (75-85 ngày), trung bình (80-100 ngày) muộn (110-120 ngày). Thời gian sinh trƣởng là một yếu tố rất quan trọng để lựa chọn cây trồng luân canh xen vụ. Một đặc điểm nổi bật là ở rễ cây đậu tƣơng thƣờng có nốt sần chứa vi khuẩn có khả n ng cố định nitơ tự do cho nên trồng cây đậu tƣơng còn có t c dụng cải tạo[1].
C c công trình nghiên cứu cho thấy những giống có khả n ng cộng sinh và có đủ nốt sần thƣờng làm cho hàm lƣợng protein cao. Đậu tƣơng là cây tƣơng đối mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh. Trong các giống đậu tƣơng có những giống chỉ trồng vào vụ hè có những giống chỉ trồng vào vụ đông.[1] Hệ thống phân loại đã c n cứ vào đặc điểm về hình th i sự phân bố địa lý và số lƣợng nhiễm sắc thể. Theo hệ thống này ngoài chi Glycine còn có thêm chi phụ Soja.
Chi Glycine đợc chia thành 7 loài hoang dại lâu n m bao gồm: Glycine clandestina wendl; Glycine falcata Benth; Glycine latifolia (Benth) Newell và Hymowitz; Glycine tatrobeana (Meissn) Benth; Glycine tabacina; Glycine canescens F.Ham ; Glycine tomentella Hyayata và chi phụ Soja đợc chia ra làm 2 loài: loài đậu tƣơng trồng Glycine (L) Merr và loài hoang dại hàng n m G. Soja Sieb và Zucc [1]. Tầm quan trọng của cây đậu tƣơng 4 Cây đậu tƣơng là nguồn thực phẩm có gi trị kinh tế cao giàu đạm giàu chất béo giàu c c chất kho ng và c c vitamin. Ngoài ra đậu tƣơng còn là nguyên liệu tốt cho ngành công nghiệp thực phẩm công nghệ ép dầu thức n gia súc và cây làm tốt đất (nhờ hoạt động cố định N2 của loại vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ đậu) đồng thời cũng là những loài xuất khẩu có gi trị đối với nhiều thị trờng trên thế giới.
Giá trị về mặt thực phẩm Trong hạt đậu tƣơng chứa 38-40% protein trong khi đó sắn gạo ngô chỉ chứa từ 2-14 9% và hydrat cacbon từ 15-16%. Hơn nữa đậu tƣơng còn chứa nhiều amino acid cơ bản cần thiết nh: isoleucin, leucin, metionin, lysin, phenylamin, tryptophan, valin nhiều loại vitamin A B1, B2 C …và chất kho ng [2][7]. Hạt đậu tƣơng đƣợc coi là nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh vì chứa một lƣợng đ ng kể c c amino acid không thay thế. Khi thiếu protein trong thành phần thức n thì sẽ hạn chế sự sinh trƣởng và ph t triển trí tuệ của trẻ em và giảm mức độ đề kh ng đối với c c bệnh truyền nhiễm.
Giá trị về mặt nông nghiệp Làm thức ăn cho gia súc: Đậu tƣơng là nguồn thức n tốt cho gia súc 1 kg hạt đậu tƣơng đơng với 1 38 đơn vị thức n ch n nuôi. Toàn cây đậu tƣơng (thân l quả hạt) có hàm lƣợng đạm kh cao cho nên c c sản phẩm phụ nh thân lá tơi có thể làm thức n cho gia súc rất tốt hoặc nghiền khô làm thức n tổng hợp của gia súc. Sản phẩm phụ công nghiệp nh khô dầu có thành phần dinh dỡng kh cao: N:6 2% P2O5: 0,7%, K2O: 2,4%, vì thế làm thức n cho gia súc rất tốt. [2][7] Cải tạo đất: Đậu tƣơng là cây luân canh cải tạo đất tốt.
1 ha trồng đậu tƣơng nếu sinh trƣởng ph t triển tốt để lại trong đất từ 30-60 kg N. Trong hệ thống luân canh nếu bố trí cây đậu tƣơng vào cơ cấu cây trồng hợp lý sẽ có t c dụng tốt đối với cây trồng sau, góp phần t ng n ng suất cả hệ thống cây trồng mà giảm chi phí cho việc bón phân N. Thân l đậu tƣơng dùng bón ruộng thay phân hữu cơ rất tốt bởi lƣợng N trong thân chiếm 0 05% trong lá: 0,19%. Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới và Việt Nam 2.
Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới Đậu tƣơng là cây trồng lấy hạt cây có dầu quan trọng bậc nhất trên thế giới đứng hàng thứ 4 sau cây lúa mì lúa nƣớc và ngô. Do khả n ng thích ứng rộng nên nó đƣợc trồng ở khắp n m châu lục nhƣng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ (32%) Brazil (31%) Argentina (18%). [8] N m 2014 sản lƣợng đậu nành trung bình trên toàn thế giới là 2 6 tấn/ha. [9] Ba nƣớc có sản lƣợng lớn nhất là Th i Lan Thổ Nhĩ Kỳ và Italia với n ng suất đậu nành trên toàn quốc là 4 9 tấn/ha.
C c trang trại đậu nành đạt n ng suất nhất trên thế giới trong n m 2014 ở Th i Lan có sản lƣợng bình quân trên toàn quốc là 6.[9] Trong những n m 1960 Hoa Kỳ đã xuất khẩu trên 90% đậu nành trên thế giới. Tình hình sản xuất đậu tƣơng ở Việt Nam Theo kết quả điều tra của tổng cục thống kê Việt Nam về sản xuất đậu tƣơng trong 5 n m gần đây (từ n m 2005 đến 2014) cho thấy khuynh hƣớng giảm chậm về diện tích sản xuất n ng suất và sản lƣợng của đậu tƣơng tại Việt Nam. Số liệu thống kê sản xuất đậu tƣơng ở Việt Nam năm 2005-2014. Năm Sản lƣợng đậu tƣơng (nghìn tấn) 2005 292,7 2006 258,1 2007 275,2 2008 267,6 2009 215,2 2010 298,6 2011 266,9 2012 173,5 2013 168,2 2014 156,5 (Nguồn: Niêm giám thống kê 2014, Nhà Xuất Bản Thống Kê Hà Nội 2015)[11] Bảng 2.
Số liệu thống kê diện tích sản xuất đậu tƣơng ở Việt Nam năm 2010-2014.