Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tạo dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố phiên mã nhóm NAC liên quan đến tính chịu hạn

• Tác giả: Phạm Thu Hằng
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Xuân Hội
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Hóa sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu tạo dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố phiên mã nhóm NAC liên quan đến tính chịu hạn
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY LÚA
• 1.2. Đặc điểm sinh học của cây lúa Oryza sativa
• 1.3. Ảnh hưởng của hạn hán đối với ngành sản xuất lúa gạo
• 1.4. Ảnh hưởng của hạn tới cây lúa
• 1.5. VAI TRÒ CỦA NHÂN TỐ PHIÊN MÃ LIÊN QUAN TỚI ĐÁP ỨNG STRESS HẠN Ở THỰC VẬT
• 1.5.1. Vai trò của nhân tố phiên mã liên quan tới đáp ứng stress hạn ở thực vật
• 1.5.2. Nhân tố phiên mã NAC và vai trò đáp ứng stress hạn ở thực vật
• 1.6. AGROBACTERIUM TUMEFACIENS VÀ CƠ CHẾ CHUYỂN GEN VÀO THỰC VẬT
• 1.6.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn A.
• 1.6.2. Cơ chế phân tử của việc chuyển gen thông qua A.
• 1.6.3. Hệ thống vector/promoter dùng trong chuyển gen thực vật
• 1.7. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TẠO GIỐNG LÚA CHUYỂN GEN CHỐNG CHỊU HẠN
• 1.7.1. Tình hình nghiên cứu tạo giống lúa chuyển gen chống chịu hạn trên Thế giới
• 1.7.2. Tình hình nghiên cứu tạo giống lúa chuyển gen ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Chủng vi sinh vật
• 2.3. Vector và oligonucleotide
• 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Xử lý mẫu thực vật
• 2.4.2. Tách chiết, định lượng DNA/RNA
• 2.4.3. Nhân dòng gen OsNAC1, OsNAC5 và OsNAC10 vào vector pGEM-T
• 2.4.4. Thiết kế cấu trúc biểu hiện gen OsNAC1 trong tế bào thực vật
• 2.4.5. Tạo cây lúa chuyển gen biểu hiện OsNAC1
• 2.4.6. Sàng lọc các dòng lúa chuyển gen
• 2.4.7. Các phương pháp định lượng sinh lý, sinh hóa ở cây lúa
• 2.4.8. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THẢO LUẬN
• 3.1. PHÂN LẬP GEN MÃ HÓA NHÂN TỐ PHIÊN MÃ NHÓM NAC LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN Ở LÚA
• 3.1.1. Khảo sát khả năng chịu hạn của một số giống lúa Việt Nam
• 3.1.2. Phân lập gen mã hóa nhân tố phiên mã nhóm NAC liên quan tới tính chịu hạn
• 3.1.3. Phân tích biểu hiện của OsNAC1, OsNAC5 và OsNAC10 trong điều kiện hạn
• 3.2. THIẾT KẾ VECTOR BIỂU HIỆN OsNAC1 TRONG TẾ BÀO THỰC VẬT
• 3.2.1. Thiết kế vector biểu hiện OsNAC1 điều khiển bởi promoter hoạt động liên tục
• 3.2.2. Thiết kế vector biểu hiện OsNAC1 điều khiển bởi promoter hoạt động cảm ứng stress
• 3.3. NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN OsNAC1 VÀO CÂY LÚA
• 3.3.1. Biến nạp vector biểu hiện vào A.
• 3.3.2. Nghiên cứu chuyển gen OsNAC1 vào lúa
• 3.3.3. Sàng lọc các dòng lúa tái sinh được chuyển cấu trúc biểu hiện OsNAC1
• 3.3.4. Chọn lọc dòng lúa chuyển gen T1
• 3.3.5. Chọn lọc dòng lúa chuyển gen T2
• 3.4. ĐÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC DÒNG LÚA CHUYỂN GEN
• 3.4.1. Đánh giá sinh trưởng, phát triển của các dòng lúa chuyển gen T2
• 3.4.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng lúa chuyển gen
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu giống lúa chuyển gen chịu hạn

Nghiên cứu về giống lúa chuyển gen chịu hạn đang trở thành một trong những lĩnh vực quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Với sự gia tăng của biến đổi khí hậu, tình trạng hạn hán ngày càng trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng lúa gạo. Việc phát triển giống lúa có khả năng chịu hạn thông qua công nghệ sinh học, đặc biệt là việc sử dụng nhân tố phiên mã NAC, đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp.

1.1. Giới thiệu về cây lúa và tầm quan trọng của nó

Cây lúa Oryza sativa là một trong những loại cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới. Lúa không chỉ cung cấp thực phẩm cho hàng tỷ người mà còn đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế nông nghiệp của nhiều quốc gia, đặc biệt là ở châu Á.

1.2. Tình hình hạn hán và ảnh hưởng đến sản xuất lúa

Hạn hán là một trong những yếu tố chính gây ảnh hưởng đến năng suất lúa. Tình trạng này không chỉ làm giảm sản lượng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng gạo, gây ra những thiệt hại lớn cho nông dân và nền kinh tế.

II. Thách thức trong việc phát triển giống lúa chịu hạn

Việc phát triển giống lúa chịu hạn gặp nhiều thách thức, từ việc xác định các gen liên quan đến khả năng chịu hạn cho đến việc ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất. Các yếu tố như sự đa dạng di truyền, điều kiện môi trường và kỹ thuật canh tác đều ảnh hưởng đến quá trình này.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu hạn của cây lúa

Khả năng chịu hạn của cây lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm gen di truyền, điều kiện môi trường và kỹ thuật canh tác. Việc hiểu rõ các yếu tố này là rất quan trọng để phát triển giống lúa có khả năng chịu hạn tốt.

2.2. Sự cần thiết phải nghiên cứu nhân tố phiên mã NAC

Nhân tố phiên mã NAC đã được chứng minh có vai trò quan trọng trong việc điều hòa các gen liên quan đến khả năng chịu hạn. Nghiên cứu về nhóm gen này có thể giúp phát triển giống lúa chịu hạn hiệu quả hơn.

III. Phương pháp nghiên cứu giống lúa chuyển gen chịu hạn

Nghiên cứu tạo giống lúa chuyển gen chịu hạn sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, từ phân lập gen đến thiết kế vector chuyển gen. Các phương pháp này giúp xác định và tối ưu hóa các gen có khả năng tăng cường khả năng chịu hạn cho cây lúa.

3.1. Phân lập gen mã hóa nhân tố phiên mã NAC

Quá trình phân lập gen mã hóa nhân tố phiên mã NAC từ giống lúa Việt Nam là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Các gen như OsNAC1, OsNAC5 và OsNAC10 đã được xác định và phân tích để đánh giá khả năng chịu hạn.

3.2. Thiết kế vector chuyển gen vào cây lúa

Thiết kế vector chuyển gen là một bước quan trọng trong nghiên cứu. Các vector được thiết kế để đảm bảo rằng gen mã hóa nhân tố phiên mã NAC có thể được biểu hiện hiệu quả trong cây lúa.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy các dòng lúa chuyển gen có khả năng chịu hạn tốt hơn so với giống lúa không chuyển gen. Những kết quả này không chỉ có ý nghĩa trong việc cải thiện năng suất lúa mà còn góp phần vào an ninh lương thực quốc gia.

4.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng lúa chuyển gen

Các dòng lúa chuyển gen đã được đánh giá về khả năng chịu hạn thông qua các thử nghiệm thực địa. Kết quả cho thấy chúng có khả năng sống sót và phát triển tốt hơn trong điều kiện hạn hán.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng vào sản xuất giống lúa chịu hạn, giúp nông dân cải thiện năng suất và chất lượng lúa gạo trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu tạo giống lúa chuyển gen chịu hạn bằng nhân tố phiên mã NAC mở ra nhiều triển vọng cho ngành nông nghiệp. Việc phát triển giống lúa chịu hạn không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu giống lúa chịu hạn

Nghiên cứu giống lúa chịu hạn là cần thiết để đảm bảo an ninh lương thực trong tương lai. Các giống lúa này sẽ giúp nông dân đối phó với các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu và phát triển

Hướng đi tương lai cho nghiên cứu giống lúa chịu hạn cần tập trung vào việc cải thiện công nghệ chuyển gen và tăng cường khả năng chịu hạn của cây lúa thông qua các phương pháp hiện đại.