Nghiên cứu tạo giống lúa Kitaake tăng cường biểu hiện hoặc bất hoạt gen ank1, ank2 liên quan đến cấu trúc bông

• Tác giả: Lê Thị Như
• Người hướng dẫn: TS. Khổng Ngân Giang
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Tạo Giống Lúa Kitaake Tăng Cường Biểu Hiện Hoặc Bất Hoạt Gen ANK1, ANK2 Liên Quan Đến Cấu Trúc Bông
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Cấu trúc bông lúa
• 1.1. Cấu trúc bông và sự hình thành bông từ các mô phân sinh
• 1.2. Các nghiên cứu về cơ sở di truyền kiểm soát cấu trúc bông lúa
• 1.3. Phương pháp phân tích liên kết trên toàn hệ gen (GWAS), công cụ hữu hiệu để nghiên cứu cơ sở di truyền của các tính trạng nông học
• 1.4. Tổng quan về motif ankyrin (ANK), cấu trúc gen ANK1, ANK2 ở lúa
• 1.5. Phân tích tin sinh gen ANK1, ANK2
• 1.6. Nghiên cứu chức năng gen ở thực vật bằng phương pháp chuyển gen
• 1.7. Bất hoạt gen bằng công cụ CRISPR/Cas9
• 1.7.1. Hệ thống CRISPR/Cas9. Chỉnh sửa đa điểm bằng các cấu trúc polycistronic tRNA-gRNA
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu thực vật
• 2.2. Các chủng vi khuẩn và môi trường nuôi cấy
• 2.3. Phương pháp
• 2.3.1. Phương pháp khử trùng hạt. Thiết kế mồi
• 2.3.2. Tách chiết DNA, RNA, tổng hợp cDNA. Phân lập đoạn trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2
• 2.3.3. Đưa đoạn trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2 vào vector pGEM-T Easy
• 2.3.4. Ghép nối đoạn trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2 vào vector PC5300. Thiết kế cấu trúc Polycistronic tRNA-gRNA (PTG) bất hoạt gen ANK1, ANK2. Chuyển gen vào giống lúa Kitaake sử dụng Agrobacterium
• 2.4. Phân tích cây chuyển gen mang cấu trúc tăng cường biểu hiện ANK1, ANK2
• 2.4.1. Chọc lọc các dòng chuyển gen đột biến bằng công nghệ CRISPR/Cas9
• 2.4.2. Các kỹ thuật khác
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Tạo vector chuyển gen tăng cường biểu hiện gen ANK1, ANK2
• 3.2. Phân lập trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2
• 3.3. Nhân dòng trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2 vào vector nhân dòng pGEM-T Easy. Ghép nối trình tự mã hóa gen ANK1, ANK2 vào vector PC5300. Thiết kế cấu trúc PTG nhằm gây đột biến gen ANK1, ANK2 bằng công nghệ CRISPR/Cas9
• 3.4. Tạo các mảnh thành phần mang cấu trúc gRNA gây bất hoạt ANK1, ANK2
• 3.4.1. Sàng lọc các cấu trúc PTG
• 3.4.2. Chuyển gen sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens
• 3.4.3. Chọn lọc các dòng chuyển gen tăng cường biểu hiện gen ANK1, ANK2
• 3.4.4. Sàng lọc các dòng T0 chuyển gen, đánh giá hiệu quả chuyển gen
• 3.4.5. Chọn lọc các dòng T1 đồng hợp tử mang một bản sao T-DNA
• 3.4.6. Đánh giá mức độ biểu hiện của gen ANK1, ANK2 trong các dòng chuyển gen
• 3.4.7. Chọn lọc các dòng chuyển gen đột biến gen ANK1, ANK2 bằng công nghệ CRISPR/Cas9
• 3.5. Sàng lọc các dòng chuyển gen T0 mang cấu trúc chuyển gen
• 3.5.1. Sàng lọc các dòng chuyển gen T0 đột biến gen ANK1, ANK2. Chọn lọc các dòng T1 đột biến đồng hợp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH CÁC MÔI TRƯỜNG SỬ DỤNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG

I. Tổng quan về nghiên cứu giống lúa Kitaake và gen ank1 ank2

Giống lúa Kitaake là một trong những giống lúa được nghiên cứu nhiều trong lĩnh vực nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện cấu trúc bông lúa thông qua việc điều chỉnh biểu hiện của hai gen ank1 và ank2. Cấu trúc bông lúa có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, do đó việc hiểu rõ vai trò của các gen này là rất quan trọng.

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

Giống lúa Kitaake được biết đến với khả năng sinh trưởng tốt và năng suất cao. Việc nghiên cứu giống lúa này giúp cải thiện năng suất lúa gạo, đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng.

1.2. Vai trò của gen ank1 và ank2 trong cấu trúc bông lúa

Gen ank1 và ank2 có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh sự phát triển của bông lúa. Nghiên cứu cho thấy sự biểu hiện của hai gen này có thể ảnh hưởng đến số lượng hoa và gié trên bông, từ đó tác động đến năng suất.

II. Thách thức trong việc cải thiện cấu trúc bông lúa Kitaake

Cải thiện cấu trúc bông lúa Kitaake không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Nhiều yếu tố di truyền và môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của bông lúa. Việc xác định các gen liên quan và cách thức điều chỉnh chúng là một thách thức lớn.

2.1. Các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến cấu trúc bông

Nhiều gen khác nhau tham gia vào quá trình phát triển bông lúa. Việc hiểu rõ các yếu tố di truyền này là cần thiết để cải thiện năng suất lúa gạo.

2.2. Ảnh hưởng của môi trường đến sự phát triển bông lúa

Môi trường sống, bao gồm điều kiện khí hậu và đất đai, có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của bông lúa. Việc nghiên cứu các yếu tố này giúp tối ưu hóa quy trình trồng trọt.

III. Phương pháp nghiên cứu cải thiện giống lúa Kitaake với gen ank1 ank2

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp hiện đại như công nghệ CRISPR/Cas9 để điều chỉnh biểu hiện của gen ank1 và ank2. Phương pháp này cho phép tạo ra các giống lúa mới với cấu trúc bông cải thiện.

3.1. Công nghệ CRISPR Cas9 trong nghiên cứu di truyền

Công nghệ CRISPR/Cas9 là một công cụ mạnh mẽ trong việc chỉnh sửa gen. Phương pháp này cho phép các nhà nghiên cứu điều chỉnh chính xác các gen mục tiêu, bao gồm ank1 và ank2.

3.2. Thiết kế vector chuyển gen cho giống lúa Kitaake

Việc thiết kế vector chuyển gen là bước quan trọng trong nghiên cứu. Vector này sẽ giúp chuyển gen ank1 và ank2 vào giống lúa Kitaake, từ đó cải thiện cấu trúc bông.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc điều chỉnh biểu hiện của gen ank1 và ank2 đã cải thiện đáng kể cấu trúc bông lúa Kitaake. Những giống lúa mới này có tiềm năng cao trong việc nâng cao năng suất.

4.1. Đánh giá mức độ biểu hiện của gen ank1 và ank2

Các dòng lúa chuyển gen cho thấy sự biểu hiện khác nhau của gen ank1 và ank2. Việc đánh giá này giúp xác định hiệu quả của các phương pháp nghiên cứu.

4.2. Ứng dụng giống lúa Kitaake trong sản xuất nông nghiệp

Giống lúa Kitaake cải thiện cấu trúc bông có thể được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo.

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

Nghiên cứu về giống lúa Kitaake và gen ank1, ank2 mở ra nhiều triển vọng cho ngành nông nghiệp. Việc cải thiện cấu trúc bông lúa không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn góp phần đảm bảo an ninh lương thực.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu di truyền trong nông nghiệp

Nghiên cứu di truyền đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giống cây trồng mới. Điều này giúp đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của dân số.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu giống lúa

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa các gen khác có liên quan đến cấu trúc bông, từ đó phát triển các giống lúa có năng suất cao hơn.