I. Tính cấp thiết của đề tài
Cây mía (Saccharum officinarum L.) là một trong những cây công nghiệp được trồng rộng rãi nhất trên thế giới, với diện tích canh tác lên tới 26,9 triệu ha và sản lượng đạt 1,91 tỷ tấn. Cây mía không chỉ cung cấp thực phẩm như sucrose và fructose mà còn là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, cây mía đang phải đối mặt với nhiều thách thức từ sâu bệnh, đặc biệt là các loài bọ cánh cứng. Việc cải thiện khả năng kháng của cây mía thông qua kỹ thuật chuyển gen là cần thiết để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Kỹ thuật chuyển gen, đặc biệt là việc chuyển gen cry8db, có thể giúp tạo ra giống mía mới có khả năng kháng sâu bệnh hiệu quả hơn, từ đó giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc trừ sâu hóa học.
II. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là tạo ra các dòng mía chuyển gen cry8db có khả năng kháng ấu trùng bọ hung. Nghiên cứu sẽ đánh giá thiệt hại do bọ hung gây ra trên cây mía và thử nghiệm hoạt tính kháng của protein độc tố cry8db. Việc thiết kế vector chuyển gen thực vật pCAMBIA1300 chứa gen cry8db sẽ được thực hiện, cùng với việc xây dựng hệ thống tái sinh in vitro hiệu quả ở cây mía. Tối ưu hóa quy trình chuyển gen in vitro và ex vitro thông qua Agrobacterium tumefaciens cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu này.
III. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm việc đánh giá thiệt hại do bọ hung gây ra trên cây mía và thử nghiệm hoạt tính kháng của protein độc tố cry8db. Nghiên cứu sẽ thiết kế vector chuyển gen thực vật pCAMBIA1300 chứa gen cry8db và xây dựng hệ thống tái sinh in vitro hiệu quả ở cây mía. Tối ưu hóa quy trình chuyển gen in vitro và ex vitro thông qua Agrobacterium tumefaciens sẽ được thực hiện để đánh giá khả năng kháng ấu trùng bọ hung của các dòng mía biểu hiện gen cry8db. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc tạo giống mía kháng bọ hung bằng chuyển gen.
IV. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn
Kết quả nghiên cứu có giá trị khoa học và thực tiễn cao trong việc nâng cao khả năng kháng bọ hung hại mía bằng kỹ thuật chuyển gen. Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý luận cho việc phát triển giống mía kháng sâu bệnh, từ đó góp phần vào việc cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc tạo ra protein tái tổ hợp Cry8Db có khả năng kháng ấu trùng bọ hung sẽ mở ra triển vọng mới trong ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp. Kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo vệ cây trồng mà còn giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường từ việc sử dụng thuốc trừ sâu hóa học.
V. Đóng góp mới của luận án
Luận án đã chứng minh được protein Cry8Db có khả năng diệt ấu trùng Lepidiota signata Fabricius ở các giai đoạn khác nhau. Nghiên cứu đã tạo ra 13 dòng mía chuyển gen cry8db và kiểm tra nồng độ protein tái tổ hợp bằng phản ứng ELISA. Kết quả cho thấy dòng mía chuyển gen S3 có khả năng kháng ấu trùng tốt nhất với tỷ lệ phá hại thấp. Đây là công trình đầu tiên sử dụng song song hai quy trình chuyển gen vào cây mía, mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tạo giống mía kháng côn trùng hại mía.
