Đặt vấn đề Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) còn gọi là đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Khó có thể có tìm thấy một cây trồng nào có tác dụng nhiều mặt như cây đậu tương [5]. Việt Nam là nước nông nghiệp nhiệt đới, trồng đậu tương với ba mục đích là giải quyết vấn đề thiếu protein cho con người và gia súc, xuất khẩu và cải tạo đất. Cả nước đã hình thành 6 vùng sản xuất đậu tương, đó là vùng Nam Bộ, miền núi Bắc Bộ, đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, đồng bằng ven biển miền Trung và Tây Nguyên.
Tuy nhiên, sản lượng đậu tương của nước ta vẫn thấp, nên vẫn phải nhập khẩu từ các nước để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng và làm thức ăn cho gia súc [1]. Trong những năm gần đây, hiện tượng biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến nhiều nước trên thế giới và trong đó có Việt Nam. Đặc biệt là hiện tượng nóng lên của trái đất, dẫn đến tình trạng thiếu nước trầm trọng ở một số nơi. Điều này đã ảnh hưởng rất lớn tới ngành nông nghiệp của nước ta, trong đó có cây đậu tương.
Đậu tương là cây mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh và thuộc nhóm cây chịu hạn kém, khi thiếu nước ở các thời kì khác nhau sẽ làm giảm năng suất và chất lượng cây trồng. Đặc tính chịu hạn ở cây đậu tương là tính trạng đa gen, sản phẩm của các gen này liên quan trực tiếp đến sự biểu hiện của đặc tính chịu hạn hoặc có chức năng điều hòa nhóm gen chịu hạn. Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn chưa xác định được gen quyết định đến khả năng chịu hạn của thực vật. Để chống lại điều kiện bất lợi của ngoại cảnh, đặc biệt là hạn hán cơ thể thực vật đã sản xuất ra nhiều loại protein, trong đó có DREB.
DREB có vai trò kích thích hoạt động phiên mã của nhóm gen chịu hạn, đây là nhân tố phiên mã đóng vai trò quan trọng trong sự biểu hiện gen chịu hạn của cây đậu 2 tương. Để tăng cường sự phiên mã của các gen liên quan đến khả năng chịu hạn, chuyển gen mã hóa nhân tố phiên mã là biện pháp được ứng dụng sẽ mang lại hiệu quả tích cực trong việc tăng cường biểu hiện gen liên quan đến khả năng chịu hạn. Xuất phát từ những cơ sở trên chúng tôi đã chọn và tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chuyể n gen GmDREB2 vào giố ng đậu tương ĐT12”. Mục tiêu nghiên cứu Chuyển được cấu trúc mang gen GmDREB2 vào giống đậu tương ĐT12 phu ̣c vụ ta ̣o dòng cây đậu tương chuyể n gen chịu hạn.
Nội dung nghiên cứu 3. Nghiên cứu biến nạp cấu trúc mang gen GmDREB2 vào giống đậu tương ĐT12 qua nách lá mầm nhờ Agrobacterium tumefaciens (A. Nghiên cứu tái sinh, chọn lọc các dòng cây đậu tương chuyển gen in vitro; 3. Phân tích sự có mặt của gen chuyển GmDREB2 trên các dòng cây đậu tương chuyển gen ở thế hệ T0 bằng kỹ thuật PCR.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Về khoa học, kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học về tái sinh cây đậu tương in vitro, ứng dụng kỹ thuật chuyển gen nhằm phục vụ việc cải thiện tính chịu hạn của giống đậu tương ĐT12. Về thực tiễn, các dòng cây đậu tương chuyển gen là vật liệu phục vụ phân tích, đánh giá để tạo dòng đậu tương chuyển gen chịu hạn. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CÂY ĐẬU TƯƠNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐẾN ĐẬU TƯƠNG 1.
Cây đậu tương Theo từ điển thực phẩm, cây đậu tương được biết có nguồn gốc xa xưa từ Trung Quốc và được coi là cây thực phẩm cho đời sống con người từ hơn 4000 năm trước, sau đó được truyền bá sang Nhật Bản vào khoảng thế kỷ thứ 8, vào nhiều thế kỷ sau có mặt ở các nước Á Châu như Thái lan, Malaisia, Korea và Việt Nam. Cây đậu tương có mặt ở Âu Châu vào đầu thế kỷ 17 và ở Hoa Kỳ vào thế kỷ 18. Ngày nay Hoa Kỳ là quốc gia đứng đầu sản xuất đậu tương chiếm 50% sản lượng trên toàn thế giới, rồi đến, Trung Quốc, Ấn Ðộ. Ở trung du Việt Nam đậu tương được trồng từ lâu đời, sớm nhất là các tỉnh thuộc khu vực trung du, miền núi phía Bắc và miền đông Nam Bộ [1], [2].
Cây đậu tương hay đậu nành có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill, thuộc chi Glycine, họ đậu (Fabaceae), họ phụ cánh bướm (Papilionoideae), bộ Phaseoleae và có bộ NST 2n = 40. Căn cứ vào đặc điểm hình thái, sự phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể thì Hymowit và Newell (1984) cho rằng ngoài chi Glycine còn có chi phụ Soja. Chi Glycine được chia thành 7 loài hoang dại lâu năm, chi Soja gồm 2 loài trong đó có loài đậu tương trồng Glycine max L. Đặc điểm thực vật học Đậu tương là cây bụi nhỏ, thân thảo, cao trung bình dưới 1m, có lông toàn thân.
Chùm lông mọc ở nách lá, bông có màu trắng hoặc tím. Thân khi còn non thường có màu xanh hoặc màu tím khi về già chuyển sang màu nâu nhạt, chiều cao trung bình từ 0,5 – 1,2 m, thay đổi tùy theo giống, thời vụ, mật độ cây, đất đai, phân bón…. Quả có nhiều lông vàng, dài 3 – 4 cm, rộng 0.8 4 cm, mỗi quả có từ 3 – 5 hạt. Cây đậu nành là cây ngắn ngày, phát triển tốt nhất ở vùng nhiệt đới, ưa sáng, ưa nhiệt.
Cây đậu tương có 3 loại lá chính là: lá mầm, cặp lá đơn, lá chét và ngoài ra còn có thêm lá gốc. Lá mầm mới mọc có màu vàng hay xanh lục, khi tiếp xúc với ánh sáng thì chuyển sang màu xanh. Hạt giống to thì lá mầm chứa nhiều dinh dưỡng nuôi cây mầm, khi hết chất dinh dưỡng lá mầm khô héo đi, cho nên trong kỹ thuật trồng đậu tương nên làm đất tơi nhỏ và chọn hạt to cây sẽ mọc khoẻ, sinh trưởng tốt. Lá nguyên xuất hiện sau khi cây mọc từ 2-3 ngày và mọc phía trên lá mầm.
Lá đơn mọc đối xứng nhau. Lá đơn to màu xanh bóng là biểu hiện cây sinh trưởng tốt. Lá đơn to xanh đậm biểu hiện của một giống có khả năng chịu rét. Lá đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện cây sinh trưởng không bình thường.
Mỗi lá kép có 3 lá chét, có khi 4-5 lá chét. Lá kép mọc so le, lá kép thường có màu xanh tươi khi già biến thành màu vàng nâu. Cũng có giống khi quả chín lá vẫn giữ được màu xanh, những giống này thích hợp trồng làm thức ăn gia súc. Phần lớn trên lá có nhiều lông tơ.
Lá có nhiều hình dạng khác nhau tuỳ theo giống, những giống lá nhỏ và dài chịu hạn khoẻ nhưng thường cho năng suất thấp. Những giống lá to chống chịu hạn kém nhưng thường cho năng suất cao hơn. Nếu 2 lá kép đầu to và dày thường biểu hiện giống có khả năng chống chịu rét. Số lượng lá kép nhiều hay ít, diện tích lá to hay nhỏ chi phối rất lớn đến năng suất và phụ thuộc vào thời vụ gieo trồng.
Các lá nằm cạnh chùm hoa nào giữ vai trò chủ chủ yếu cung cấp dinh dưỡng cho chùm hoa ấy. Nếu vì điều kiện nào đó làm cho lá bị úa vàng thì quả ở vị trí đó thường bị rụng hoặc lép [1], [2]. Hoa đậu tương nhỏ, không hương vị, thuộc loại cánh bướm. Màu sắc của hoa thay đổi tuỳ theo giống và thường có màu tím, tím nhạt hoặc trắng.
Đa phần các giống có hoa màu tím và tím nhạt. Các giống đậu tương có hoa màu trắng thường có tỷ lệ dầu cao hơn các giống màu tím. Hoa phát sinh ở 5 nách lá, đầu cành và đầu thân. Hoa mọc thành từng chùm, mỗi chùm có từ 1- 10 hoa và thường có 3-5 hoa.
Hoa đậu tương ra nhiều nhưng tỷ lệ rụng rất cao khoảng 30% có khi lên tới 80%. Hoa đậu tương thuộc loại hoa đồng chu lưỡng tính trong hoa có nhị và nhụy, mỗi hoa gồm 5 lá đài, 5 cánh hoa có 10 nhị và 1 nhụy. Hoa đậu tương thường thụ phấn trước khi hoa nở và là cây tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn rất thấp chiếm trung bình 0,5 - 1% [1],[2]. Số quả biến động từ 2 đến 20 quả ở mỗi chùm hoa và có thể đạt tới 400 quả trên một cây.
Một quả chứa từ 1 tới 5 hạt, nhưng hầu hết các giống quả thường từ 2 đến 3 hạt. Quả đậu tương thẳng hoặc hơi cong, có chiều dài từ 2 tới 7 cm hoặc hơn. Quả có màu sắc biến động từ vàng trắng tới vàng sẫm, nâu hoặc đen. Màu sắc quả phụ thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, màu sắc của lông, sự có mặt của các sắc tố antocyanin.
Lúc quả non có màu xanh nhiều lông (có khả năng quang hợp do có diệp lục) khi chín có màu nâu. Hoa đậu tương ra nhiều nhưng tỷ lệ đậu quả thấp 20-30%. Hạt đậu tương không có nội nhũ mà chỉ có một lớp vỏ bao quanh một phôi lớn. Hạt có hình tròn hoặc bầu dục, tròn dài, tròn dẹt, ovan.
vỏ hạt thường nhẵn và có màu vàng nhạt, vàng đậm, xanh, nâu, đen. đa số là hạt màu vàng. Trong hạt, phôi thường chiếm 2%, lá mầm chiếm đến 90% và còn lại là vỏ hạt chiếm 8% tổng khối lượng hạt [1],[2]. Giá trị kinh tế Đậu tương là cây trồng ngắn ngày có giá trị kinh tế cao về nhiều mặt.
Sản phẩm của nó được dung làm thức ăn cho con người, thức ăn cho gia súc, làm nguyên liệu cho công nghiệp, có giá trị xuất khẩu và là loại cây có khả năng cải tạo đất trồng rất tốt, ngoài ra đậu tương còn là một vị thuốc trong đông y có tác dụng chữa bệnh. Giá trị dinh dưỡng 6 Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng protein trung bình khoảng từ 35,5 - 40%. Trong khi đó hàm lượng protein trong gạo chỉ 6,2 - 12%; ngô: 9,8 - 13,2% thịt bò: 21%; thịt gà: 20%; cá: 17 - 20% và trứng: 13 - 14,8%, lipit từ 15- 20%, hydrat các bon từ 15-16% và nhiều loại sinh tố và muối khoáng quan trọng cho sự sống (Nguyễn Thị Hiền và Vũ Thi Thư, 2004). Hàm lượng protein trong hạt đậu tương cao hơn cả hàm lượng prôtein có trong cá, thịt và cao gấp 2 lần so với các loại đậu đỗ khác.
Trong hạt đậu tương có khá nhiều loại vitamin, đặc biệt là hàm lượng vitamin B1 và B2 ngoài ra còn có các loại vitamin PP, A, E, K, D, C,v. Ngoài ra, nó còn chứa sắt, canxi, photpho và các thành phần chất xơ tốt cho tiêu hóa.