Đặt vấn đề Cà chua (Solanum lycopersicum) là một loại thực phẩm chứa nhiều chất dinh dưỡng, được sử dụng nhiều trong trong các bữa ăn và là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến. Cà chua được trồng tại nhiều nơi thế giới. Theo FAO có khoảng hơn 180 triệu tấn cà chua được sản xuất trong năm 2019 (FAOSTAT, 2019). Tuy nhiên, dưới sự tác động của biến đổi khí hậu, những căng thẳng phi sinh học như hạn hán, nhiệt độ khắc nghiệt đã ảnh hưởng đến hầu hết mọi giai đoạn của vòng đời cà chua.
Tùy thuộc vào giai đoạn cây trồng và thời gian cây trồng bị ảnh hưởng, căng thẳng phi sinh học làm giảm năng suất khoảng 70% (Krishna et al. Để nâng cao khả năng chống chịu của thực vật, song song với việc chọn tạo giống để giúp cây trồng tăng khả năng đáp ứng các yếu tố bất lợi từ môi trường, những nghiên cứu cơ bản nhằm tìm hiểu và làm rõ cơ chế đáp ứng bất lợi ở thực vật cũng đóng một vai trò quan trọng, mang tính định hướng trong việc chọn tạo giống cây trồng có khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi từ môi trường. Để thích nghi với các sự thay đổi của môi trường, thực vật đã phát triển cơ chế bảo vệ phức tạp. Dưới sự tác động từ những điều kiện tác động phi sinh học bên ngoài, thực vật truyền tín hiệu ngoại lai thành các tín hiệu nội bào như sinh tổng hợp một số hormone thực vật để kiểm soát sự tăng trưởng, phát triển của thực vật, tham gia mạng lưới tín hiệu phức tạp điều hòa sự biểu hiện của các gene phản ứng với các điều kiện căng thẳng phi sinh học bên ngoài.
Các tín hiệu của các hormone như abscisic, acid salicylic, jasmonates, ethylene được biết đến là đóng vai trò chính trong việc điều hòa phản ứng bảo vệ thực vật chống lại mầm bệnh và căng thẳng phi sinh học (Nakashima et al. Hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của tín hiệu auxin đến thực vật, cụ thể là trên cây cà chua, liên quan tới việc chống chịu các yếu tố phi sinh học, đặc biệt là hạn hán và nóng. Do đó việc xác định đặc điểm, tính chất và cấu trúc của 1 gene liên quan tới tác động của các yếu tố bất lợi từ môi trường, giúp cây thích nghi với các căng thẳng và cung cấp nhiều thông tin giá trị cho việc chọn tạo giống cây cà chua cho khả năng chống chịu và có năng suất cao. Xuất phát từ những lý do trên, em đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của các gene đáp ứng với xử lý auxin liên quan đến cơ chế chống chịu nóng và hạn ở cà chua (Solanum lycopersicum)".
Mục đích và yêu cầu của đề tài 1. Mục đích đề tài Đề tài được thực hiện nhằm nghiên cứu các đặc điểm cấu trúc, chức năng của gene liên quan đến ảnh hưởng của auxin tới cây cà chua, dưới điều kiện hạn hán và nóng, từ đó giúp cung cấp thêm các thông tin cơ bản về gene góp phần cải thiện khả năng chống chịu của cây cà chua trong tương lai. Nghiên cứu này sẽ tiếp tục nhằm tìm hiểu về cơ chế tương tác của yếu tố điều hòa cis và cơ chế điều hòa gene để làm rõ hơn khả năng thích nghi môi trường của cây cà chua trước các điều kiện bất lợi của môi trường.Yêu cầu của đề tài Yêu cầu của đề tài bao gồm 5 yêu cầu chính, cụ thể: - Xác định các gene có mức độ biểu hiện liên quan đến xử lý nóng, hạn và cảm ứng auxin ở cà chua. - Xác định đặc tính lí hóa của protein mã hóa bởi gene cảm ứng auxin đáp ứng với nóng và hạn ở cây cà chua.
- Dự đoán vị trí phân bố nội bào của protein mã hóa bởi cảm ứng auxin đáp ứng với nóng và hạn ở cây cà chua. - Phân loại chức năng của các gene cảm ứng auxin đáp ứng với nóng và hạn ở cây cà chua. - Phân tích vùng promoter của các gene cảm ứng auxin đáp ứng với nóng và hạn ở cây cà chua. 2 Phần II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Giới thiệu chung về cà chua Cây cà chua là một loại cây thuộc họ Cà (Solanaceae) với nhiều giá trị dinh dưỡng cao. Cà chua có nguồn gốc từ miền Tây Nam Mỹ. Cà chua là một trong những loại thực phẩm được tiêu thụ rộng rãi trên toàn thế giới do nó có nhiều thành phần dinh dưỡng. Đây là cây được trồng nhiều ở vùng khí hậu nhiệt đới và ôn đới.
Ngày nay việc tiêu thụ cà chua đã tăng lên do chúng giàu các hợp chất chứa hoạt tính sinh học có tác dụng hữu ích đối với sức khỏe con người (Geogre, 2009). Trong khuôn khổ khóa luận này, tổng quan về cây cà chua được trình bày thành 5 nội dung. Cụ thể như sau: 2.Tên khoa học, phân loại động vật và nguồn gốc xuất xứ của cây cà chua Cà chua có tên khoa học là Solanum lycopersicum, thuộc chi Solanum, họ Cà (Solanaceae), bộ cà (Solanales), lớp hai lá mầm (Dicotyledonae), ngành hạt kín (Angiospermas), giới thực vật (Plantae) (Spooner et al. Cà chua được cho là có nguồn gốc từ các vùng núi của Andes ở Peru, Ecuador và Bolivia.
Sau này được người Aztec thuần hóa và sử dụng nó như loại thực phẩm trồng trọt, cho đến khi người Tây Ban Nha chinh phục Đế chế Aztec, và sau khi người Tây Ban Nha gặp cây cà chua, họ đã mang loại này đến Châu Âu. Vào giữa thế kỷ 16, cà chua được đưa vào Châu Âu nhưng chỉ Tây Ban Nha và Ý sử dụng như một loại thực phẩm, vì lúc này nó vẫn bị coi là loại thực vật có độc, trải qua nhiều năm, cho tới năm 1800 nó được công nhận là loại rau hữu ích (Nicola et al. Từ đó cà chua được trồng ở khắp nơi trên thế giới, qua các con đường khác nhau. Việt Nam là một trong những nước có khí hậu phù hợp với sự phát triển của cà chua.
Tuy nhiên đến nay vẫn chưa xác minh chính xác thời gian và con đường mà cà chua được nhập vào Việt Nam.Đặc điểm chung của cây cà chua Cây cà chua gồm 5 bộ phận chính bao gồm rễ, thân, lá, hoa, quả. Hệ rễ cây cà chua thuộc loại rễ chùm. Thân cà chua có hình thái, màu sắc khác nhau trong quá trình sinh trưởng. Lá cà chua thuộc lá kép lông chim lẻ.
Hoa cà chua thuộc loại hoa hoàn chỉnh. Quả cà chua chín thuộc loại quả mọng, cụ thể như sau: Đầu tiên hệ rễ của cây cà chua có khả năng ăn sâu vào đất, khi đó rễ phụ cấp 2 phân bố dày đặc trong đất khi cây đang trong thời kỳ sinh trưởng mạnh. Rễ cà chua hóa bần chậm nên nhanh hút được nước và các chất dinh dưỡng từ đất. Cây cà chua có khả năng ra rễ bất định.
Sự phân bố hệ rễ trong đất sâu hay nông phụ thuộc vào các bộ phận trên mặt đất và các điều kiện môi trường, yếu tố khác nhau (Tạ Thu Cúc, 2003). Cây cà chua (Solanum lycopersicum) (Ảnh được thu thập tại xã Minh Phú do thầy Tống Văn Hải thuộc khoa Công nghệ sinh học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam cung cấp ngày 15/08/2021) 4 Tiếp theo cây cà chua có đặc tính là bò lan ra xung quanh hoặc mọc thành bụi. Chiều cao cây có thể phân thành 3 loại: loại lùn có chiều cao dưới 65cm, loại cao có cây cao trên 120cm đến trên 200cm và cuối cùng là loại trung bình có chiều cao trên 65cm đến dưới 120cm. Khi ở thời kỳ cây con, thân cây tròn, có màu tím nhạt, có lông tơ phủ dày, thân giòn, dễ bị tổn thương bởi các yếu tố ngoại cảnh.
Khi trưởng thành, cây có màu xanh nhạt hơi tối, thường có tiết diện đa giác, cây cứng, phần gốc hóa gỗ (Tạ Thu Cúc, 2003). Lá cà chua thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá hoàn chỉnh gồm 3-4 đôi chét. Ngọn lá có một phiến lá riêng biệt gọi là lá đỉnh, trên gốc lá chét có những phiến lá nhỏ là lá bên. Bộ lá có vai trò quan trọng đối với năng suất của cây cà chua.
Trong đó hoa cà chua thuộc loại hoa hoàn chỉnh, cà chua đa phần tự thụ phấn, do đặc điểm cấu tạo của hoa. Các bao phấn bao xung quanh nhụy, núm nhụy thành thục sớm hơn phấn hoa. Hoa cà chua nhỏ và màu sắc không hấp dẫn được côn trùng tới thụ phấn. Màu sắc cánh hoa thay đổi từ vàng xanh, vàng tươi rồi đến vàng úa, theo quá trình phát triển của cây.
Cà chua có 3 loại chùm hoa: Chùm hoa đơn giản, chùm trung gian và chùm phức tạp. Số hoa trên chùm của loại cà chua biến động trung bình là 5-7 hoa (Tạ Thu Cúc, 2003). Quả cà chua chín thuộc loại quả mọng gồm vỏ, thịt quả, vách ngăn và giá noãn, trong đó quả được cấu tạo từ 2 ngăn đến nhiều ngăn. Số lượng quả trên cây không chỉ phụ thuộc vào đặc tính di truyền của giống, mà còn chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh và kĩ thuật chăm sóc.
Số quả trên cây có thể thay đổi từ 4-5 quả, đến vài chục quả (Tạ Thu Cúc, 2003).Đặc điểm di truyền của cây cà chua Cây cà chua là một loài thực vật có sự đa dạng về di truyền. Bộ gene lưỡng bộ có 2n = 24. Kích thước bộ gene của cà chua khoảng 900 megabases (Tomato Geneome Consortium, 2012).Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới và Việt Nam 2.Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới Tầm quan trọng của cà chua trên thị trường trên toàn thế giới, đã thúc đẩy sự mở rộng diện tích sản xuất cà chua cho nhiều quốc gia. Bắt nguồn từ Nam Mỹ, ngày nay cà chua được tiêu thụ nhiều hơn ở Hoa Kỳ và Châu Âu so với phần còn lại của thế giới.
Diện tích cây trồng trên thế giới của cà chua đã tăng 164% trong 40 năm (Nicola et al. Tình hình sản xuất cà chua trên thế giới (Nguồn FAOSTAT) Năm 2019, sản lượng cà chua trên thế giới là khoảng hơn 180 triệu tấn. Đứng đầu là Trung Quốc với hơn 62,8 triệu tấn, chiếm 34% tổng sản lượng toàn cầu. Tiếp theo là Ấn Độ với 19 triệu tấn, chiếm 10,5% Tổng sản lượng toàn cầu.
Ngoài ra còn các quốc gia khác như Thổ Nhĩ Kì, Hoa Kỳ, Ai Cập, Iran cũng chiếm một sản lượng nhất định (FAOSTAT, 2019).