Luận văn thạc sĩ sinh học: Nghiên cứu virus đậu tương và biện pháp phòng trừ

Nghiên cứu đặc điểm đoạn gen mã hóa protein vỏ từ virus đậu nành, cung cấp thông tin quan trọng cho lĩnh vực sinh học phân tử và nông nghiệp.

• Tác giả: Hoàng Thị Hải Yến
• Người hướng dẫn: GS. Chu Hoàng Mậu
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Di truyền học
• Đề tài: Nghiên cứu về virus đậu tương và biện pháp phòng trừ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về virus đậu tương và tác động của chúng

Virus đậu tương, đặc biệt là Soybean mosaic virus (SMV), là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với cây đậu tương. Chúng gây ra nhiều triệu chứng nghiêm trọng, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng hạt. Việc hiểu rõ về virus này là rất cần thiết để có biện pháp phòng trừ hiệu quả.

1.1. Đặc điểm sinh học của virus đậu tương

Virus đậu tương thuộc nhóm virus RNA, có khả năng lây lan nhanh chóng qua các phương tiện như côn trùng và hạt giống. Chúng có thể tồn tại trong môi trường và gây hại cho cây trồng trong thời gian dài.

1.2. Tác động của virus đậu tương đến năng suất

Nhiễm virus đậu tương có thể làm giảm năng suất cây trồng từ 20% đến 50%. Các triệu chứng như lá vàng, khảm và giảm khả năng sinh trưởng là những dấu hiệu điển hình của sự nhiễm virus.

II. Vấn đề và thách thức trong việc phòng trừ virus đậu tương

Việc phòng trừ virus đậu tương gặp nhiều khó khăn do tính chất lây lan nhanh và khả năng tồn tại lâu dài của virus trong môi trường. Các biện pháp hiện tại chưa đủ hiệu quả để kiểm soát sự lây lan của virus.

2.1. Nguyên nhân gây ra sự lây lan của virus

Sự lây lan của virus đậu tương chủ yếu do côn trùng như rệp và môi trường canh tác không đảm bảo. Việc sử dụng giống cây không kháng virus cũng là một nguyên nhân chính.

2.2. Thách thức trong việc phát hiện và kiểm soát virus

Việc phát hiện virus đậu tương thường khó khăn do triệu chứng không rõ ràng ở giai đoạn đầu. Điều này dẫn đến việc không kịp thời áp dụng biện pháp phòng trừ.

III. Phương pháp nghiên cứu virus đậu tương hiệu quả

Nghiên cứu về virus đậu tương cần áp dụng các phương pháp hiện đại như phân tích gen và công nghệ sinh học. Những phương pháp này giúp xác định chính xác loại virus và tìm ra biện pháp phòng trừ hiệu quả.

3.1. Phân tích gen virus đậu tương

Phân tích gen giúp xác định cấu trúc và đặc điểm của virus, từ đó phát triển các giống cây kháng virus. Nghiên cứu này cũng cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển thuốc trừ virus.

3.2. Ứng dụng công nghệ sinh học trong phòng trừ virus

Công nghệ sinh học có thể giúp tạo ra các giống đậu tương kháng virus, giảm thiểu thiệt hại do virus gây ra. Việc ứng dụng này đang được nghiên cứu và phát triển tại nhiều cơ sở nghiên cứu.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về virus đậu tương đã cho thấy nhiều kết quả khả quan trong việc phát triển giống cây kháng virus. Những ứng dụng này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng hạt đậu tương.

4.1. Kết quả từ các nghiên cứu thực địa

Các nghiên cứu thực địa cho thấy giống đậu tương kháng virus có khả năng sinh trưởng tốt hơn và năng suất cao hơn so với giống truyền thống. Điều này chứng tỏ hiệu quả của việc áp dụng công nghệ sinh học.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp

Việc áp dụng các giống đậu tương kháng virus trong sản xuất nông nghiệp đã giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại và tăng thu nhập. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển bền vững ngành nông nghiệp.

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

Nghiên cứu về virus đậu tương cần tiếp tục được đẩy mạnh để tìm ra các biện pháp phòng trừ hiệu quả hơn. Tương lai của ngành nông nghiệp phụ thuộc vào khả năng kiểm soát virus và phát triển giống cây kháng virus.

5.1. Tương lai của nghiên cứu virus đậu tương

Nghiên cứu sẽ tiếp tục tập trung vào việc phát triển các giống cây kháng virus và cải thiện kỹ thuật canh tác. Điều này sẽ giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

5.2. Định hướng phát triển bền vững

Định hướng phát triển bền vững trong sản xuất đậu tương sẽ bao gồm việc áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp canh tác thân thiện với môi trường. Điều này không chỉ bảo vệ cây trồng mà còn bảo vệ hệ sinh thái.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đậu tƣơng (Glycine max (L.) Merrill) là cây công nghiệp ngắn ngày, có giá trị kinh tế và hàm lƣợng dinh dƣỡng cao. Tỉ lệ khối lƣợng các chất khô trong hạt đậu tƣơng có đến 30 - 45% protein với đầy đủ và cân đối các loại axit amin cần thiết, 19 - 25% lipit, 20% gluxit, 4 - 5% chất khoáng và các vitamin (B1, B2, C, D, E, K. Hạt đậu tƣơng cung cấp nguồn dinh dƣỡng phong phú cho con ngƣời và động vật.

Rễ đậu tƣơng có nốt sần chứa vi khuẩn có khả năng cố định nitơ không khí, vì vậy trồng đậu tƣơng góp phần cải tạo đất và bảo vệ môi trƣờng. Với những giá trị to lớn đó, cây đậu tƣơng đƣợc đánh giá là cây trồng quan trọng trong sản xuất nông nghiệp và đời sống xã hội nhiều nƣớc trên thế giới. Hiện nay ở Việt Nam, cây đậu tƣơng chiếm một vị trí rất quan trọng trong cơ cấu cây trồng nông nghiệp, đƣợc gieo trồng ở cả 7 vùng nông nghiệp trên cả nƣớc với mục đích giải quyết vấn đề thiếu protein cho ngƣời và gia súc, xuất khẩu và cải tạo đất. Những năm gần đây, năng suất đậu tƣơng bình quân của thế giới và của nƣớc ta bị giảm sút đáng kể do nhiều nguyên nhân nhƣ tác động xấu của môi trƣờng, sâu bệnh, chất lƣợng hạt giống, kỹ thuật canh tác… Trong những nguyên nhân trên, các bệnh do nhiễm virus đã gây tổn thất lớn về năng suất, chất lƣợng đậu tƣơng và hiện nay vẫn chƣa có biện pháp hiệu quả để phòng trừ.

Đậu tƣơng là cây trồng dễ bị nhiễm nhiều loại virus, nhƣ bệnh khảm (Soybean mosaic virus - SMV), bệnh khảm vàng (Bean yellow mosaic virus - BYMV), bệnh xoăn lá và một số bệnh virus khác. Soybean mosaic virus (SMV) là một trong những loại virus gây bệnh nghiêm trọng nhất ở cây đậu tƣơng. Sau khi nhiễm SMV, đậu tƣơng sẽ suy giảm khả năng sinh trƣởng, phát triển, giảm năng suất và chất lƣợng hạt. Nghiên cứu hệ gen của SMV sẽ cung cấp những gợi ý để xác định các yếu tố quyết định đến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ triệu chứng bệnh khảm lá ở cây đậu tƣơng, từ đó nghiên cứu tạo cây đậu tƣơng kháng virus phục vụ công tác chọn tạo giống đậu tƣơng sạch bệnh.

Xuất phát từ lí do trên, chúng tôi lựa chọn và tiến hành đề tài: “Đặc điểm của gen mã hóa protein vỏ Soybean mosaic virus”. Mục tiêu nghiên cứu Xác định đƣợc đặc điểm trình tự -coat CP phân lập từ SMV gây bệnh khảm lá ở cây đậu tƣơng. Nội dung nghiên cứu 3. Thu thập mẫu lá đậu tƣơng nhiễm SMV từ vùng trồng đậu tƣơng hai tỉnh Sơn La và Thái Nguyên.

Tách chiết RNA tổng số, tạo cDNA và nhân bản gen CP từ hệ gen của SMV. Tách dòng và xác định trình tự gen CP mã hóa protein vỏ của SMV. So sánh trình tự nucleotide của gen CP; trình tự amino acid poty-coat trong protein do đoạn gen CP mã hóa đƣợc với trên GenBank. trình tự nucleotide của gen CP; trình tự amino acid -coat trong protein do gen CP mã hóa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TƢƠNG Cây đậu tƣơng (Glycine max L. Merill) là một trong những loài cây trồng đƣợc biết đến rất sớm. Đậu tƣơng đƣợc thuần hoá đầu tiên ở Trung Quốc vào khoảng thế kỉ XVII trƣớc công nguyên.

Từ Trung Quốc, đậu tƣơng đƣợc đƣa đến Triều Tiên, Nhật Bản, Nga sang Nam Á và Đông Nam Á qua con đƣờng tơ lụa. Ở Việt Nam, đậu tƣơng đƣợc trồng từ lâu đời, sớm nhất là các tỉnh thuộc khu vực trung du, miền núi phía Bắc và miền Đông Nam Bộ [1], [2]. Về phân loại thực vật học, cây đậu tƣơng hay còn gọi là đậu nành, tên khoa học Glycine max (L. Các giống đậu tƣơng trồng ở Việt Nam thuộc loài Glycine max (L.) Merill (2n= 40) trong giống phụ G.Soya, giống Glycine thuộc họ đậu (Lengunoceace) họ phụ cánh bƣớm (Papilinoideae)[1].

Đối với đậu tƣơng trồng có thể phân loại theo đặc điểm thực vật học, dựa theo thời gian sinh trƣởng, theo thời vụ. Đặc điểm sinh học của cây đậu tƣơng Đậu tƣơng là loại cây trồng cạn thu hạt, gồm các bộ phận chính nhƣ: rễ, thân, cành, lá, hoa, quả, hạt. Rễ đậu tƣơng là rễ cọc gồm rễ cái và rễ bên. Rễ cái thƣờng phát triển ăn sâu 20 - 30cm, xung quanh mọc ra các rễ bên.

Trên rễ có nhiều nốt sần chứa vi khuẩn Rhizobium japonicum có khả năng cố định đạm của không khí tạo thành đạm dễ tiêu. Khi mới hình thành thì nốt sần có màu trắng sữa, khi phát triển tốt nhất nó có màu hồng, số lƣợng và chất lƣợng nốt sần có ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và năng suất của đậu tƣơng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ Đậu tƣơng là cây thân thảo, ít phân cành dạng bụi. Thân đậu tƣơng có hình trụ, nhiều lông, mang nhiều đốt, thân thƣờng đứng, có khi bò hay nửa bò.

Mỗi cây có khoảng 8 - 14 đốt tuỳ theo loại hình sinh trƣởng, chiều dài các đốt cũng thay đổi tuỳ theo giống, thời vụ, mật độ cây, đất đai, phân bón… Cành mọc ra từ các đốt trên thân. Đốt đầu tiên của thân chính mang hai lá mầm, đốt thứ hai mang hai lá đơn đối nhau, từ đốt thứ ba trở lên mỗi đốt mang một lá kép. Lá đậu tƣơng là lá kép với ba lá chét nhƣng cá biệt cũng có lúc có 4 đến 5 lá chét. Lá có hình dạng khác nhau: tròn, hẹp, bầu dục, lƣỡi mác hoặc hình thoi… nhƣng thƣờng quy thành hai loại là lá rộng và lá hẹp.

Hoa có màu trắng hoặc màu tím mọc ở ngọn hay nách lá. Thời kỳ cây ra hoa sớm hay muộn, thời gian dài hay ngắn tuỳ thuộc vào giống và thời vụ gieo do chịu ảnh hƣởng phối hợp của ánh sáng và nhiệt độ. Quả đậu tƣơng thuộc loại quả ráp, đa số ngoài vỏ có lông bao phủ, khi chín có màu vàng hoặc xám đen. Mỗi quả trung bình có từ 2 – 3 hạt.

Hạt đậu tƣơng có hình dạng tròn hay bầu dục, tròn dài, tròn dẹt, vỏ hạt thƣờng nhẵn và có màu vàng nhạt, vàng đậm, xanh, nâu đen… nhƣng phổ biến là hạt màu vàng. Đậu tƣơng là cây trồng tƣơng đối mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh và sâu bệnh [5]. Giá trị kinh tế của cây đậu tƣơng Đậu tƣơng là cây công nghiệp ngắn ngày và có tác dụng nhiều mặt. Sản phẩm của nó làm thức ăn cho con ngƣời, gia súc, nguyên liệu cho công nghiệp, là mặt hàng xuất khẩu và là cây cải tạo đất tốt.

Về mặt thực phẩm, hạt đậu tƣơng có thành phần dinh dƣỡng cao. Protein của đậu tƣơng đƣợc coi là một nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh vì chứa một lƣợng đáng kể các amino acid không thay thế cần thiết cho cơ thể, dễ tiêu hoá và không có các thành phần tạo thành cholesteron. Ngoài ra, lipit của đậu tƣơng chứa tỉ lệ lớn các axit béo chƣa no, có hệ số đồng hoá lớn (98%), chỉ số Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ iot cao (120 - 137) có tác dụng phòng chống bệnh bƣớu cổ cho con ngƣời đặc biệt đối với trung du và miền núi). Hiện nay, từ hạt đậu tƣơng ngƣời ta đã chế biến ra đƣợc trên 600 sản phẩm khác nhau, trong đó có nhiều loại làm thực phẩm nhƣ đậu phụ, tƣơng, xì dầu, cà phê đậu tƣơng, bánh kẹo.

Về mặt công nghiệp, đậu tƣơng là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp nhƣ chế biến thực phẩm, công nghiệp ép dầu…Hiện nay, trên thế giới đậu tƣơng là cây đứng đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu. Dầu đậu tƣơng chiếm 30 - 35% tổng lƣợng dầu thực vật. Từ dầu đậu tƣơng ngƣời ta chế biến ra hàng trăm sản phẩm công nghiệp khác nhƣ nến, xà phòng… Trong chăn nuôi, đậu tƣơng là nguồn thức ăn tốt cho gia súc. 1kg hạt đậu tƣơng tƣơng đƣơng với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi.

Toàn cây đậu tƣơng có hàm lƣợng đạm khá cao nên các sản phẩm phụ nhƣ thân lá tƣơi có thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Đậu tƣơng còn là cây cải tạo đất tốt. Trong hệ thống luân canh, nếu bố trí cây đậu tƣơng vào cơ cấu cây trồng hợp lý sẽ có tác dụng tốt đối với cây trồng vụ sau [5]. Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới và ở Việt Nam Cây đậu tƣơng đƣợc xem là một loại cây trồng chiến lƣợc của nhiều quốc gia trên thế giới, với vị trí đứng thứ tƣ chỉ sau lúa, ngô và lúa mì.

Khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu và sinh thái của đậu tƣơng là khá rộng nên chúng đƣợc trồng rộng rãi trên cả năm châu lục, đặc biệt nhiều nhất là ở châu Mỹ, tiếp đến là châu Á. Trong đó, 4 nƣớc sản xuất đậu tƣơng nhiều nhất là Mỹ, Brazil, Argentina và Trung Quốc, chiếm khoảng 90 - 95% tổng sản lƣợng đậu tƣơng trên thế giới. Thống kê của FAO (Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc) cho thấy trong 4 năm (2009 - 2012), diện tích gieo trồng đậu tƣơng trên thế giới tăng khoảng 5,7 triệu ha (năm 2009 là 99,3 triệu ha và năm 2012 là 105 triệu ha). Trong đó, Mỹ vẫn là quốc gia đứng đầu về diện tích gieo trồng 30,80 triệu ha trong khi đó Việt Nam chỉ chiếm một con số khiêm tốn là 0,12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ triệu ha.

Mặc dù diện tích gieo trồng tăng đáng kể nhƣng sản lƣợng đậu tƣơng của toàn thế giới lại có nhiều biến động cụ thể, năm 2009 tổng sản lƣợng trên thế giới đạt 223,4 triệu tấn, năm 2010 tăng lên đáng kể đạt 265,25 triệu tấn, năm 2011 sản lƣợng giảm chút ít còn 262,35 triệu tấn, nhƣng đến năm 2012 thì chỉ còn là 241,84 triệu tấn. Tƣơng ứng với sự biến động về sản lƣợng là sự biến động về năng suất đậu tƣơng. Cũng theo FAO, trong vòng 4 năm (2009 - 2012), năng suất đậu tƣơng bình quân của toàn thế giới đạt cao nhất vào năm 2010 đạt 25,85 tạ/ha, nhƣng đến năm 2012 chỉ là 23,03 tạ/ha. Trong nhiều nguyên nhân làm năng suất và sản lƣợng đậu tƣơng thế giới có sự giao động và sụt giảm đáng kể là do bệnh virus.

Bệnh virus ở đậu tƣơng gây thiệt hại rất lớn không những làm giảm năng suất, giảm phẩm chất hạt, mà còn gây thoái hoá giống. Vì vậy, phòng trừ bệnh virus đang là vấn đề đƣợc trú trọng ở nhiều quốc gia nhằm thúc đẩy năng suất, sản lƣợng và nâng cao chất lƣợng đậu tƣơng. Ở Việt Nam, đậu tƣơng đƣợc trồng từ rất lâu, trƣớc cây đậu xanh và các cây họ đậu khác.