Nghiên cứu biểu hiện gen gmdreb6 nhằm nâng cao khả năng chịu mặn ở cây chuyển gen

• Tác giả: Phutthakone VACIAXA
• Người hướng dẫn: GS. Chu Hoàng Mậu
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Nghiên cứu gen gmdreb6 để cải thiện khả năng chịu mặn ở cây chuyển gen
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU CÂY ĐẬU TƯƠNG VÀ ĐẶC TÍNH CHỊU HẠN, CHỊU MẶN
• 1.1. Cây đậu tương
• 1.2. Đặc tính chống chịu hạn, mặn của cây đậu tương
• 1.3. Tác động của hạn và cơ chế phân tử của tính chịu hạn
• 1.4. Tác động của mặn và cơ chế chịu mặn ở cây đậu tương
• 1.5. Nhân tố phiên mã DREB ở thực vật và cây đậu tương
• 1.5.1. Đặc điểm của phân họ DREB ở thực vật và cây đậu tương
• 1.5.2. Vai trò của DREB trong việc điều chỉnh phản ứng với stress phi sinh học ở thực vật
• 1.5.3. Khả năng chống chịu stress thông qua việc biểu hiện mạnh nhân tố phiên mã DREB
• 1.6. Kỹ thuật chuyển gen trong nghiên cứu cải thiện đặc tính chống chịu của cây đậu tương
• 1.6.1. Ứng dụng kỹ thuật chuyển gen thông qua A
• 1.6.2. Nghiên cứu cải thiện khả năng chống chịu các điều kiện bất lợi của ngoại cảnh ở cây đậu tương bằng kỹ thuật chuyển gen
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Nhóm phương pháp phân tích phân họ gen DREB ở cây đậu tương
• 2.3.2. Nhóm phương pháp thiết kế vector chuyển gen thực vật và phân tích hoạt động của vector biểu hiện gen GmDREB6 trên cây thuốc lá
• 2.3.3. Nhóm phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen GmDREB6, NtP5CS, NtCLC trên cây thuốc lá chuyển gen
• 2.3.4. Nhóm phương pháp chuyển gen GmDREB6 vào cây đậu tương
• 2.3.5. Phương pháp phân tích và xử lý dữ liệu
• 2.4. Địa điểm nghiên cứu và hoàn thành luận án
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm và sự phát sinh của phân họ gen DREB ở cây đậu tương
• 3.1.1. Kết quả xác định các gen trong phân họ gen DREB ở cây đậu tương
• 3.1.2. Sự phát sinh của các thành viên trong phân họ gen GmDREB ở cây đậu tương
• 3.1.3. Cây phát sinh miền AP2 ở đậu tương
• 3.2. Thiết kế vector chuyển gen GmDREB6 và phân tích hoạt động của vector trên cây thuốc lá
• 3.2.1. Thiết kế vector chuyển gen mang cấu trúc chứa gen GmDREB6
• 3.2.2. Biến nạp cấu trúc pBI121_GmDREB6 vào mô cây thuốc lá
• 3.2.3. Phân tích sự biểu hiện của gen GmDREB6, NtP5CS, NtCLC trên cây thuốc lá chuyển gen bằng Real time qRT-PCR
• 3.3. Xử lý mặn các dòng thuốc lá chuyển gen GmDREB6 và cây WT
• 3.3.1. Phân tích mức độ biểu hiện của các gen GmDREB6, NtP5CS và NtCLC phản ứng với stress mặn ở các dòng thuốc lá chuyển gen
• 3.3.2. Thảo luận kết quả biểu hiện gen GmDREB6, NtP5CS, NtCLC ở các dòng thuốc lá chuyển gen
• 3.4. Biến nạp cấu trúc mang gen GmDREB6 thông qua Agrobacterium tumefaciens ở giống đậu tương ĐT22
• 3.4.1. Biến nạp và tạo cây đậu tương chuyển gen GmDREB6 từ giống đậu tương ĐT22
• 3.4.2. Phân tích sự hiện diện và sự phiên mã của gen chuyển GmDREB6 trên cây đậu tương chuyển gen
• 3.4.3. Thảo luận kết quả chuyển gen GmDREB6 ở cây đậu tương
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• PHỤ LỤC 1: DỮ LIỆU TRÌNH TỰ GEN GmDREB VÀ PROTEIN THUỘC PHÂN HỌ DREB CỦA ĐẬU TƯƠNG SỬ DỤNG TRONG PHÂN TÍCH
• DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CHỮ VIẾT TẮT

I. Giới thiệu về gen GmDREB6

Gen GmDREB6 là một thành viên quan trọng trong phân họ gen DREB, có vai trò quyết định trong khả năng chống chịu mặn của cây đậu tương. Nghiên cứu cho thấy, gen này có khả năng điều chỉnh biểu hiện của các gen khác liên quan đến khả năng chịu mặn, như NtP5CS và NtCLC. Việc hiểu rõ về gen GmDREB6 sẽ giúp phát triển các giống đậu tương có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

1.1. Đặc điểm của gen GmDREB6

Gen GmDREB6 nằm trên nhiễm sắc thể số 5 của cây đậu tương và có 8 bản sao trong hệ gen. Miền AP2 của gen này chứa 59-60 amino acid, cho thấy sự tương đồng với các gen DREB khác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, gen này có khả năng kích hoạt các gen chịu mặn khác, từ đó nâng cao khả năng chống chịu của cây trong điều kiện stress mặn.

II. Cải thiện khả năng chịu mặn ở cây chuyển gen

Nghiên cứu về cải thiện khả năng chịu mặn thông qua việc chuyển gen GmDREB6 vào cây đậu tương đã cho thấy những kết quả khả quan. Việc chuyển gen này không chỉ giúp cây đậu tương tăng cường khả năng chịu mặn mà còn cải thiện năng suất và chất lượng hạt. Các thí nghiệm cho thấy, cây chuyển gen có khả năng sinh trưởng tốt hơn trong điều kiện mặn so với cây không chuyển gen.

2.1. Phương pháp chuyển gen

Kỹ thuật chuyển gen được thực hiện thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, cho phép gen GmDREB6 được đưa vào cây đậu tương ĐT22. Quá trình này bao gồm các bước như lây nhiễm, tái sinh đa chồi và tạo cây chuyển gen. Kết quả cho thấy, có nhiều cây chuyển gen dương tính với PCR, chứng minh sự thành công của quá trình chuyển gen.

III. Đánh giá hiệu quả của gen GmDREB6

Đánh giá hiệu quả của gen GmDREB6 cho thấy sự gia tăng đáng kể trong mức độ biểu hiện của các gen chịu mặn khác như NtP5CS và NtCLC. Các dòng thuốc lá chuyển gen cho thấy mức độ phiên mã của gen GmDREB6 tăng từ 2,40 đến 3,22 lần trong điều kiện stress mặn. Điều này chứng tỏ rằng, gen này có vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng chịu mặn của cây trồng.

3.1. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy, cây chuyển gen GmDREB6 có khả năng chịu mặn tốt hơn so với cây không chuyển gen. Mức độ biểu hiện của gen NtP5CS và NtCLC cũng tăng lên đáng kể, cho thấy sự tương tác tích cực giữa các gen trong việc cải thiện khả năng chịu mặn của cây đậu tương. Những kết quả này mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển giống cây trồng có khả năng chống chịu tốt hơn với điều kiện môi trường khắc nghiệt.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu về gen GmDREB6 không chỉ có ý nghĩa trong việc hiểu rõ cơ chế di truyền của khả năng chịu mặn ở cây đậu tương mà còn mở ra triển vọng ứng dụng trong nông nghiệp. Việc phát triển các giống đậu tương chuyển gen có khả năng chịu mặn sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Điều này có thể góp phần quan trọng vào việc đảm bảo an ninh lương thực và phát triển bền vững trong nông nghiệp.

4.1. Ứng dụng trong nông nghiệp

Kết quả nghiên cứu cho thấy, gen GmDREB6 có thể được sử dụng để phát triển các giống đậu tương mới có khả năng chịu mặn tốt hơn. Điều này không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn giảm thiểu thiệt hại do các yếu tố môi trường bất lợi. Việc ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống cây trồng sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng.