Nghiên cứu sự methyl hóa và mức độ biểu hiện của gen SOS1 ở cây lúa Oryza sativa dưới điều kiện mặn

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Tươi
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Thị Phúc
• Trường học: Trường đại học khoa học tự nhiên
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Nghiên cứu sự methyl hóa và mức độ biểu hiện của gen SOS1 đáp ứng với điều kiện mặn ở cây lúa (Oryza sativa)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. ĐẤT NHIỄM MẶN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐỐI VỚI CÂY LÚA
• 1.1.1. Khái quát về đất nhiễm mặn
• 1.1.2. Tình hình đất nhiễm mặn ở Việt Nam
• 1.1.3. Ảnh hưởng của đất nhiễm mặn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỌ GEN SALT OVERLY SENSITIVE (SOS) Ở THỰC VẬT
• 1.2.1. Giới thiệu chung về họ gen SOS
• 1.2.2. Vai trò của SOS trong khả năng chống chịu mặn của cây trồng
• 1.2.3. Giới thiệu về gen SOS1 ở cây lúa
• 1.3. HIỆN TƯỢNG METHYL HÓA ADN VÀ VAI TRÒ CỦA METHYL HÓA ADN TRONG CHỐNG CHỊU STRESS Ở CÂY TRỒNG
• 1.3.1. Khái quát về hiện tượng methyl hóa ADN
• 1.3.2. Mối liên quan giữa sự methyl hóa ADN và khả năng chống chịu điều kiện bất lợi ở thực vật
• 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỰ METHYL HÓA, MỨC ĐỘ BIỂU HIỆN GEN SOS1 Ở THỰC VẬT TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu Methyl hóa gen SOS1
• 1.4.2. Tình hình nghiên cứu biểu hiện gen SOS1 ở điều kiện mặn
• 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU METHYL HÓA
• 1.5.1. Giải trình tự bisulfite
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIỂU HIỆN GEN Ở MỨC ĐỘ PHIÊN MÃ
• 1.6.1. Real Time RT-PCR (reverse transcription PCR)
• 1.6.2. RT – PCR sử dụng thuốc nhuộm huỳnh quang
• 1.6.3. RT – PCR sử dụng đầu dò đánh dấu huỳnh quang (RT – PCR TaqMan)
• 1.7. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7.1. VẬT LIỆU VÀ HÓA CHẤT
• 1.7.1.1. Vật liệu nghiên cứu
• 1.7.1.2. Mồi phản ứng PCR
• 1.7.1.3. Thiết bị dùng trong nghiên cứu
• 1.7.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7.2.1. Trồng cây, xử lý mặn, thu mẫu và phương pháp đánh giá kiểu hình
• 1.7.2.2. Thiết kế mồi cho phản ứng MSP
• 1.7.2.3. Nhóm phương pháp sử dụng trong nghiên cứu sự methyl hóa gen SOS1
• 1.7.2.4. Nhóm phương pháp sử dụng trong nghiên cứu mức độ biểu hiện gen SOS1
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM KIỂU HÌNH
• 3.1.1. Đánh giá đặc điểm hình thái lá
• 3.1.2. Đánh giá đặc điểm sinh lý, sinh hóa của các giống lúa
• 3.2. ĐÁNH GIÁ SỰ METHYL HÓA CỦA GEN SOS1 ĐÁP ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN MẶN
• 3.2.1. Thiết kế mồi đặc hiệu cho phản ứng MSP. Đánh giá sự methyl hóa của gen SOS1
• 3.2.2. Phân tích vị trí cytosine bị methyl hóa gen SOS1 đáp ứng với điều kiện mặn
• 3.3. ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ BIỂU HIỆN CỦA GEN SOS1 ĐÁP ỨNG VỚI ĐIỀU KIỆN MẶN
• 3.3.1. Thiết kế mồi đặc hiệu cho phản ứng Real time PCR
• 3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện mặn đến mức độ biểu hiện gen SOS1
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 ở cây lúa

Nghiên cứu về sự methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 ở cây lúa Oryza sativa trong điều kiện mặn đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực nông nghiệp hiện đại. Methyl hóa ADN là một cơ chế quan trọng trong việc điều hòa biểu hiện gen, đặc biệt là trong bối cảnh cây trồng phải đối mặt với các điều kiện môi trường khắc nghiệt như mặn. Gen SOS1 đóng vai trò quan trọng trong khả năng chống chịu mặn của cây lúa, giúp loại bỏ ion Na+ ra khỏi tế bào. Việc hiểu rõ về cơ chế methyl hóa và biểu hiện của gen này sẽ cung cấp những thông tin quý giá cho việc phát triển các giống lúa chịu mặn.

1.1. Methyl hóa ADN và vai trò của nó trong cây lúa

Methyl hóa ADN là một quá trình sinh học quan trọng, ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen và khả năng chống chịu của cây trồng. Trong cây lúa, methyl hóa có thể làm giảm hoạt động của các gen không mong muốn và tăng cường khả năng chống chịu với stress mặn. Nghiên cứu cho thấy rằng sự methyl hóa của gen SOS1 có thể giúp cây lúa duy trì sự sống trong điều kiện đất nhiễm mặn.

1.2. Giới thiệu về gen SOS1 và vai trò của nó

Gen SOS1 (Salt Overly Sensitive 1) là một trong những gen quan trọng nhất trong việc điều chỉnh khả năng chống chịu mặn của cây lúa. Gen này mã hóa cho một protein vận chuyển ion Na+/H+, giúp loại bỏ ion Na+ ra khỏi tế bào, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực của mặn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây.

II. Thách thức trong nghiên cứu methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 ở cây lúa

Mặc dù nghiên cứu về methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 đã đạt được nhiều tiến bộ, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua. Một trong những thách thức lớn nhất là sự đa dạng di truyền của các giống lúa, điều này có thể ảnh hưởng đến mức độ methyl hóa và biểu hiện của gen SOS1. Ngoài ra, điều kiện môi trường như độ mặn, nhiệt độ và độ ẩm cũng có thể tác động đến quá trình methyl hóa và biểu hiện gen.

2.1. Đa dạng di truyền và ảnh hưởng đến nghiên cứu

Sự đa dạng di truyền giữa các giống lúa có thể dẫn đến sự khác biệt trong mức độ methyl hóa và biểu hiện của gen SOS1. Các giống lúa khác nhau có thể có khả năng chống chịu mặn khác nhau, điều này làm cho việc nghiên cứu trở nên phức tạp hơn.

2.2. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến methyl hóa

Điều kiện môi trường như độ mặn, nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng lớn đến quá trình methyl hóa ADN và biểu hiện gen SOS1. Việc xác định các yếu tố này là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về cơ chế chống chịu mặn của cây lúa.

III. Phương pháp nghiên cứu methyl hóa và biểu hiện gen SOS1

Để nghiên cứu sự methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 ở cây lúa, nhiều phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm giải trình tự bisulfite để xác định mức độ methyl hóa và Real Time RT-PCR để đánh giá mức độ biểu hiện gen. Những phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu thu thập dữ liệu chính xác và đáng tin cậy về sự methyl hóa và biểu hiện gen trong điều kiện mặn.

3.1. Giải trình tự bisulfite trong nghiên cứu methyl hóa

Giải trình tự bisulfite là một phương pháp hiệu quả để xác định mức độ methyl hóa của ADN. Phương pháp này cho phép phân tích các vị trí methyl hóa trên gen SOS1, từ đó cung cấp thông tin về cách mà methyl hóa ảnh hưởng đến biểu hiện gen trong điều kiện mặn.

3.2. Real Time RT PCR để đánh giá biểu hiện gen

Real Time RT-PCR là một kỹ thuật mạnh mẽ để đo lường mức độ biểu hiện của gen SOS1. Phương pháp này cho phép xác định chính xác mức độ biểu hiện gen trong các điều kiện khác nhau, từ đó giúp hiểu rõ hơn về vai trò của gen trong khả năng chống chịu mặn của cây lúa.

IV. Kết quả nghiên cứu về methyl hóa và biểu hiện gen SOS1

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng sự methyl hóa của gen SOS1 có mối liên hệ chặt chẽ với khả năng chống chịu mặn của cây lúa. Các giống lúa có mức độ methyl hóa cao thường biểu hiện gen SOS1 mạnh mẽ hơn, từ đó giúp cây duy trì sự sống và phát triển trong điều kiện đất nhiễm mặn. Những phát hiện này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các giống lúa chịu mặn.

4.1. Mối liên hệ giữa methyl hóa và biểu hiện gen

Nghiên cứu cho thấy rằng sự methyl hóa của ADN có thể làm tăng hoặc giảm mức độ biểu hiện của gen SOS1. Điều này cho thấy rằng methyl hóa đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khả năng chống chịu mặn của cây lúa.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để phát triển các giống lúa chịu mặn, từ đó giúp nâng cao năng suất và chất lượng lúa trong điều kiện đất nhiễm mặn. Việc áp dụng các giống lúa này sẽ góp phần quan trọng vào việc đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 ở cây lúa Oryza sativa trong điều kiện mặn đã mở ra nhiều hướng đi mới cho việc phát triển các giống lúa chịu mặn. Những hiểu biết về cơ chế methyl hóa và biểu hiện gen sẽ giúp các nhà khoa học thiết kế các chiến lược cải tiến giống cây trồng hiệu quả hơn. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến methyl hóa và biểu hiện gen để phát triển các giống lúa có khả năng chống chịu tốt hơn.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này

Cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến methyl hóa và biểu hiện gen SOS1. Việc xác định các gen khác có liên quan cũng như các cơ chế điều hòa sẽ giúp mở rộng kiến thức trong lĩnh vực này.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong bối cảnh biến đổi khí hậu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nghiên cứu về methyl hóa và biểu hiện gen SOS1 sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giống lúa chịu mặn, từ đó đảm bảo an ninh lương thực cho tương lai.