Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu phát triển các vector nhị thể ứng dụng trong cải biến di truyền nấm sợi

• Tác giả: Vũ Xuân Tạo
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Vi sinh vật học
• Đề tài: Nghiên cứu phát triển các vector nhị thể ứng dụng trong cải biến di truyền một số loài nấm sợi
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NẤM Aspergillus niger, Penicillium chrysogenum VÀ Penicillium digitatum
• 1.2. Sơ lƣợc về chi nấm Aspergillus
• 1.3. Nấm Aspergillus niger
• 1.4. Sơ lƣợc về chi nấm Penicillium
• 1.5. Nấm Penicillium chrysogenum
• 1.6. Nấm Penicillium digitatum
• 1.7. PHƢƠNG PHÁP CHUYỂN GEN VÀO NẤM SỢI THÔNG QUA VI KHUẨN A.
• 1.7.1. Giới thiệu vi khuẩn A.
• 1.7.2. Cơ chế chuyển gen bằng vi khuẩn A.
• 1.7.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu quả chuyển gen vào nấm sợi thông qua vi khuẩn A.
• 1.7.4. Vector dùng trong chuyển gen bằng vi khuẩn A.
• 1.7.5. Marker chọn lọc cho chuyển gen vào nấm thông qua vi khuẩn A.
• 1.7.6. Promoter điều hòa biểu hiện gen ở nấm sợi
• 1.7.7. Gen chỉ thị DsRed và GFP dùng trong chuyển gen ở nấm sợi
• 1.7.8. Ưu điểm của phƣơng pháp chuyển gen thông qua vi khuẩn A.
• 1.7.9. Sử dụng phƣơng pháp ATMT trong nghiên cứu chuyển gen ở nấm sợi
• 1.8. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ GEN laeA Ở NẤM SỢI
• 1.8.1. Protein LaeA và tƣơng tác trong phức hệ protein velvet ở nấm sợi
• 1.8.2. Nghiên cứu về vai trò của gen laeA ở nấm sợi
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Chủng vi sinh vật
• 2.2. Các vector sử dụng trong nghiên cứu
• 2.3. Thiết bị và hóa chất
• 2.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Thu bào tử và hệ sợi nấm
• 2.4.2. Đánh giá khả năng mẫn cảm kháng sinh
• 2.4.3. Tách chiết DNA, RNA và tổng hợp cDNA
• 2.4.4. Tạo các vector nhị thể dùng cho chuyển gen
• 2.4.5. Tối ƣu quy trình chuyển gen ở nấm A. chrysogenum thông qua vi khuẩn A.
• 2.4.6. Xóa và phục hồi gen laeA ở các nấm sợi nghiên cứu
• 2.4.7. Sàng lọc và xác nhận các thể chuyển gen
• 2.4.8. Điều tra vai trò của gen laeA ở các loài nấm sợi nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHUYỂN GEN HIỆU QUẢ CAO SỬ DỤNG MARKER KHÁNG KHÁNG SINH
• 3.1.1. Nghiên cứu chuyển gen vào nấm A. niger sử dụng phƣơng pháp ATMT và marker là gen kháng kháng sinh
• 3.1.2. Phát triển hệ thống chuyển gen hiệu quả cao ở nấm P. digitatum sử dụng marker kháng kháng sinh
• 3.2. PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHUYỂN GEN SỬ DỤNG MARKER TRỢ DƢỠNG pyrG Ở A.
• 3.2.1. Tạo thành công chủng A. chrysogenum VTCC-F1172 đột biến khuyết dƣỡng uridine/uracil
• 3.2.2. Xây dựng quy trình chuyển gen tối ƣu vào A. chrysogenum khuyết dƣỡng uridine/uracil
• 3.3. NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA GEN laeA Ở A.
• 3.3.1. Nghiên cứu vai trò của gen laeA ở A.
• 3.3.2. Nghiên cứu vai trò của gen laeA ở P.
• 3.3.3. Nghiên cứu vai trò của gen laeA ở P.
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu vector nhị thể trong cải biến di truyền nấm sợi

Nghiên cứu về vector nhị thể trong cải biến di truyền nấm sợi đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ sinh học. Các loài nấm như Aspergillus niger và Penicillium chrysogenum không chỉ có giá trị kinh tế mà còn là đối tượng nghiên cứu tiềm năng cho các ứng dụng trong sản xuất enzym và kháng sinh. Việc phát triển các vector nhị thể mới sẽ mở ra nhiều cơ hội cho việc cải biến di truyền, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm từ nấm.

1.1. Giới thiệu về nấm sợi và vai trò của chúng trong sinh học

Nấm sợi là những sinh vật có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái và công nghiệp. Chúng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ và sản xuất nhiều loại enzym có giá trị. Nấm như A. niger và P. chrysogenum được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm và dược phẩm.

1.2. Tại sao cần phát triển vector nhị thể cho nấm sợi

Việc phát triển vector nhị thể cho nấm sợi giúp cải thiện khả năng chuyển gen, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất các hợp chất có giá trị. Các vector này cho phép biểu hiện gen một cách ổn định và hiệu quả hơn, đồng thời giảm thiểu rủi ro trong quá trình cải biến di truyền.

II. Thách thức trong việc cải biến di truyền nấm sợi bằng vector nhị thể

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc cải biến di truyền nấm sợi vẫn gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như hiệu quả chuyển gen thấp, sự ổn định của gen sau khi chuyển và khả năng biểu hiện gen là những yếu tố cần được giải quyết. Việc phát triển các vector nhị thể mới có thể giúp khắc phục những vấn đề này.

2.1. Các vấn đề về hiệu quả chuyển gen

Hiệu quả chuyển gen là một trong những thách thức lớn nhất trong cải biến di truyền nấm sợi. Nhiều phương pháp hiện tại vẫn chưa đạt được hiệu quả mong muốn, dẫn đến việc cần thiết phải phát triển các vector nhị thể mới với khả năng chuyển gen cao hơn.

2.2. Sự ổn định của gen sau khi chuyển

Sự ổn định của gen sau khi chuyển là yếu tố quan trọng quyết định thành công của quá trình cải biến di truyền. Các vector nhị thể cần được thiết kế để đảm bảo rằng gen được chuyển sẽ được duy trì và biểu hiện ổn định trong suốt quá trình phát triển của nấm.

III. Phương pháp phát triển vector nhị thể cho nấm sợi

Phát triển vector nhị thể cho nấm sợi thường sử dụng các phương pháp hiện đại như chuyển gen qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Phương pháp này đã chứng minh được tính hiệu quả và ổn định trong việc chuyển gen vào nấm. Việc tối ưu hóa quy trình chuyển gen là rất cần thiết để đạt được kết quả tốt nhất.

3.1. Chuyển gen qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens

Phương pháp chuyển gen qua vi khuẩn A. tumefaciens là một trong những kỹ thuật tiên tiến nhất hiện nay. Kỹ thuật này cho phép chuyển gen vào nấm một cách hiệu quả và ổn định, giúp nâng cao khả năng sản xuất các hợp chất có giá trị.

3.2. Tối ưu hóa quy trình chuyển gen

Tối ưu hóa quy trình chuyển gen bao gồm việc điều chỉnh các yếu tố như nồng độ vi khuẩn, thời gian chuyển gen và điều kiện nuôi cấy. Những điều chỉnh này có thể giúp tăng cường hiệu quả chuyển gen và đảm bảo sự ổn định của gen sau khi chuyển.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vector nhị thể trong nghiên cứu nấm sợi

Các vector nhị thể không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong sản xuất công nghiệp. Việc cải biến di truyền nấm sợi có thể giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, từ đó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

4.1. Nâng cao năng suất sản xuất enzym và kháng sinh

Việc sử dụng vector nhị thể trong cải biến di truyền nấm sợi có thể giúp nâng cao năng suất sản xuất enzym và kháng sinh. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp sinh học.

4.2. Ứng dụng trong nghiên cứu gen và điều tra vai trò của gen

Các vector nhị thể cũng được sử dụng để nghiên cứu vai trò của các gen quan trọng trong nấm sợi. Việc hiểu rõ vai trò của các gen này sẽ giúp phát triển các giải pháp hiệu quả hơn trong việc kiểm soát các vi nấm gây hại.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu vector nhị thể trong nấm sợi

Nghiên cứu phát triển vector nhị thể cho nấm sợi đang mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực cải biến di truyền. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn, từ việc nâng cao năng suất sản xuất đến việc phát triển các giải pháp kiểm soát vi nấm gây hại.

5.1. Triển vọng nghiên cứu và ứng dụng

Triển vọng nghiên cứu về vector nhị thể trong nấm sợi rất lớn. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các vector mới với khả năng chuyển gen cao hơn và ổn định hơn.

5.2. Hướng đi mới trong cải biến di truyền nấm sợi

Hướng đi mới trong cải biến di truyền nấm sợi có thể bao gồm việc kết hợp các công nghệ hiện đại như CRISPR/Cas9 với các vector nhị thể để đạt được hiệu quả cao hơn trong việc chỉnh sửa gen.