Nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin và tính chịu hạn ở ngô nếp địa phương

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

1. MỞ ĐẦU

1.1. Mục tiêu của đề tài

1.2. Nội dung nghiên cứu

1.3. Những đóng góp mới của luận án

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Sơ lược về cây ngô

2.2. Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của ngô

2.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam

2.4. Phản ứng của cây ngô trước tác động của hạn

2.5. Mối liên quan giữa tác động của hạn và tính chống chịu stress ôxy hóa

2.5.1. Mối liên quan giữa hạn và stress oxy hóa

2.5.2. Các dạng oxy hoạt hóa

2.5.3. Hệ thống bảo vệ cây trồng khỏi tác động của oxy hóa

2.5.4. Cơ sở sinh lý, sinh hoá và sinh học phân tử của tính chịu hạn ở cây ngô

2.5.5. Cơ sở hình thái, sinh lý, hóa sinh của tính chịu hạn

2.5.6. Cơ sở sinh học phân tử của tính chịu hạn ở cây ngô

2.5.7. Anthocyanin và vai trò chuyển hóa các dạng oxy hoạt hóa

2.5.8. Vai trò của anthocyanin khi thực vật bị hạn

2.5.9. Gen điều hoà tổng hợp anthocyanin ở cây ngô

2.5.10. Nhân tố phiên mã và điều hòa biểu hiện gen

2.5.11. Nhân tố phiên mã tham gia quá trình tổng hợp anthocyanin

2.5.12. Ứng dụng real-time PCR nghiên cứu mức độ biểu hiện gen tham gia sinh tổng hợp anthocyanin

3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Vật liệu nghiên cứu

3.2. Địa điểm nghiên cứu, hoá chất và thiết bị

3.3. Phương pháp nghiên cứu

3.3.1. Nhóm phương pháp hoá sinh

3.3.2. Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của một số giống ngô địa phương

3.3.3. Nhóm phương pháp sinh học phân tử

3.3.3.1. Phương pháp tách RNA tổng số theo kit Trizol (Invitrogen)

3.3.3.2. Phương pháp RT-PCR

3.3.3.3. Tạo vector tái tổ hợp

3.3.3.4. Biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến chủng E.

3.3.3.5. Kiểm tra sản phẩm chọn dòng

3.3.3.6. Xác định trình tự gen

3.3.3.7. Phương pháp real-time PCR

3.3.3.8. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của 10 giống ngô nếp địa phương

4.1.1. Khả năng chịu hạn của 10 giống ngô nếp địa phương giai đoạn hạt nảy mầm

4.1.2. Ảnh hưởng của hạn đến hàm lượng đường và hoạt độ α-amylase

4.1.3. Ảnh hưởng của hạn đến sự biến đổi hoạt độ protease

4.1.4. Đánh giá khả năng chịu hạn của 10 giống ngô giai đoạn cây non 3 lá

4.1.5. Tỷ lệ thiệt hại của 10 giống ngô khi bị hạn

4.1.6. Chỉ số chịu hạn tương đối của kiểu gen 10 giống ngô trong điều kiện hạn nhân tạo

4.1.7. Phân nhóm 10 giống ngô nếp nghiên cứu theo mức độ chịu hạn

4.1.8. Ảnh hưởng của hạn nhân tạo đến lượng anthocyanin ở cây ngô nếp địa phương

4.1.9. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong rễ của 10 giống ngô qua các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo

4.1.10. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong lá của 10 giống ngô qua các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo

4.1.11. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân mầm và bẹ lá của 10 giống ngô qua các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo

4.1.12. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân và bẹ lá cây ngô qua các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo so với đối chứng

4.2. Phân tích trình tự đoạn gen B, Lc ở giống NH và BS1

4.2.1. Đặc điểm trình tự đoạn gen B của giống NH và BS1

4.2.2. Đặc điểm trình tự đoạn gen Lc của giống NH và BS1

4.2.3. Đặc điểm cấu trúc protein thuộc họ bHLH ở cây ngô

4.3. Định lượng mức độ biểu hiện của gen B và Lc bằng phản ứng real-time PCR

4.3.1. Định lượng mức độ biểu hiện của gen B giai đoạn cây con

4.3.2. Định lượng mức độ biểu hiện của gen Lc giai đoạn cây con

5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin ở ngô nếp địa phương

Nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin và tính chịu hạn ở ngô nếp địa phương là một lĩnh vực quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Ngô nếp địa phương không chỉ là nguồn thực phẩm quý giá mà còn có giá trị kinh tế cao. Việc tìm hiểu về các gen điều hòa này giúp nâng cao khả năng chịu hạn của giống ngô, từ đó cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của anthocyanin trong cây ngô

Anthocyanin là một loại sắc tố quan trọng trong thực vật, có vai trò trong việc bảo vệ cây khỏi tác động của môi trường. Nghiên cứu cho thấy anthocyanin có khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp cây ngô nếp địa phương duy trì sức sống trong điều kiện hạn hán.

1.2. Mối liên hệ giữa gen điều hòa và tính chịu hạn

Các gen điều hòa như B và Lc có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp anthocyanin. Việc xác định mối liên hệ này sẽ giúp phát triển các giống ngô có khả năng chịu hạn tốt hơn, từ đó nâng cao năng suất trong điều kiện khắc nghiệt.

II. Thách thức trong nghiên cứu tính chịu hạn ở ngô nếp địa phương

Tính chịu hạn ở ngô nếp địa phương đang gặp nhiều thách thức do biến đổi khí hậu và điều kiện canh tác không ổn định. Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu hạn là rất cần thiết để bảo tồn và phát triển giống ngô này.

2.1. Tác động của hạn hán đến năng suất ngô

Hạn hán ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây ngô, làm giảm năng suất và chất lượng hạt. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong điều kiện hạn, hàm lượng đường và hoạt độ enzyme trong cây ngô giảm đáng kể.

2.2. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tính chịu hạn

Nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng đất là những yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng chịu hạn của ngô nếp địa phương. Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cải thiện phương pháp canh tác và chọn giống.

III. Phương pháp nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin

Nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin được thực hiện thông qua các phương pháp sinh học phân tử hiện đại. Các kỹ thuật như RT-PCR và real-time PCR được sử dụng để phân tích mức độ biểu hiện của các gen liên quan.

3.1. Kỹ thuật RT PCR trong nghiên cứu gen

RT-PCR là một phương pháp hiệu quả để xác định mức độ biểu hiện của gen. Kỹ thuật này cho phép phát hiện và định lượng RNA, từ đó đánh giá được hoạt động của các gen điều hòa anthocyanin trong điều kiện hạn.

3.2. Phân tích mức độ biểu hiện gen bằng real time PCR

Real-time PCR cung cấp thông tin chính xác về mức độ biểu hiện của gen B và Lc. Kết quả từ phương pháp này giúp xác định mối liên hệ giữa gen và khả năng chịu hạn của ngô nếp địa phương.

IV. Kết quả nghiên cứu về tính chịu hạn của ngô nếp địa phương

Kết quả nghiên cứu cho thấy các giống ngô nếp địa phương có khả năng chịu hạn khác nhau. Việc phân nhóm các giống này theo mức độ chịu hạn sẽ giúp trong việc chọn giống và cải thiện năng suất.

4.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống ngô

Các thí nghiệm cho thấy rằng một số giống ngô nếp địa phương có khả năng chịu hạn tốt hơn so với các giống khác. Điều này cho thấy tiềm năng của các giống này trong việc phát triển bền vững.

4.2. Mối liên hệ giữa hàm lượng anthocyanin và khả năng chịu hạn

Nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng anthocyanin trong cây ngô nếp địa phương có mối liên hệ chặt chẽ với khả năng chịu hạn. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc chọn giống ngô chịu hạn.

V. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin

Nghiên cứu về gen điều hòa anthocyanin không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp. Việc ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng ngô nếp địa phương.

5.1. Ứng dụng trong chọn giống ngô

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc chọn giống ngô có khả năng chịu hạn tốt. Điều này sẽ giúp bảo tồn nguồn gen và nâng cao năng suất trong điều kiện khắc nghiệt.

5.2. Tăng cường chất lượng sản phẩm ngô

Việc tăng cường hàm lượng anthocyanin trong ngô nếp địa phương không chỉ cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn mang lại lợi ích sức khỏe cho người tiêu dùng.

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

Nghiên cứu gen điều hòa anthocyanin và tính chịu hạn ở ngô nếp địa phương mở ra nhiều triển vọng cho nông nghiệp bền vững. Việc tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các kết quả sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng ngô trong tương lai.

6.1. Tương lai của nghiên cứu gen trong nông nghiệp

Nghiên cứu gen sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giống cây trồng có khả năng chịu hạn tốt. Điều này sẽ giúp nông nghiệp Việt Nam phát triển bền vững hơn.

6.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc xác định thêm nhiều gen điều hòa khác và ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống ngô nếp địa phương.

Nghiên cứu đặc điểm gen điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin và tính chịu hạn của cây ngô nếp địa phương