Đặt vấn đề Cây đậu tƣơng (Glycine max (L.) Merrill ) là loại cây trồng thuộc họ đậu, một trong các loại cây công nghiệp ngắn ngày có vai trò quan trọng không chỉ về mặt kinh tế và dinh dƣỡng mà còn trong việc cải tạo đất. Hạt đậu tƣơng có hàm lƣợng protein cao, từ 20-45%, dễ tan và chứa hầu hết các loại acid amin, đặc biệt là các loại amino acid không thay thế. Ngoài ra, ở rễ cây đậu tƣơng có các nốt sần, đó là kết quả của sự cộng sinh giữa vi khuẩn Rhizobium japonicum với rễ tạo khả năng cố định nitơ trong không khí. Vì vậy, đậu tƣơng là loại cây trồng có tác dụng cải tạo đất, làm cây trồng vụ sau phát triển tốt hơn, góp phần phá vỡ chu kỳ sâu bệnh, chống ô nhiễm môi trƣờng do lạm dụng phân bón và thuốc trừ sâu [6].
Việt Nam là nƣớc nông nghiệp nhiệt đới, cây đậu tƣơng đƣợc trồng với ba mục đích giải quyết vấn đề thiếu protein cho ngƣời và gia súc, xuất khẩu và cải tạo đất. Trong những năm gần đây do biến đổi khí hậu toàn cầu, hạn hán xảy ra thƣờng xuyên làm cho đất nông nghiệp bị hoang hóa, tác động xấu đến sự sinh trƣởng, phát triển, làm giảm năng suất và sản lƣợng cây trồng. Đặc biệt đậu tƣơng là loại cây trồng thuộc nhóm cây chịu hạn kém. Bên cạnh kỹ thuật canh tác, ảnh hƣởng của sâu bệnh và giống thì hạn hán xảy ra là một trong những nguyên nhân làm giảm khả năng sinh trƣởng, phát triển, giảm năng suất, chất lƣợng hạt, vì vậy chọn giống đậu tƣơng theo định hƣớng về tăng cƣờng khả năng chịu hạn cao hoặc cải thiện đặc tính chịu hạn của cây đậu tƣơng là yêu cầu thực tiễn đặt ra cho ngành nông nghiệp nói chung và ngành sản xuất đậu tƣơng nói riêng.
Đặc tính chịu hạn của là tính trạng đa gen, trong đó có nhóm gen mà sản phẩm của chúng liên quan trực tiếp đến sự biểu hiện của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 2 đặc tính chịu hạn và nhóm gen ản phẩm có chức năng điều hòa biểu hiện của nhóm gen chống chịu. Protein DREB là nhân tố phiên mã năng kích hoạt nhóm gen liên quan đến tính chịu hạn của thực vật nói chung và của cây đậu tƣơng nói riêng. DREB là một họ protein đƣợc tổng hợp hạn, nồng độ muối cao, nhiệt độ thấp. Tuy protein DREB không trực tiếp tham gia vào quá trình kháng hạn nhƣng nó giữ vai trò là nhân tố kích thích đồng thời sự biểu hiện của các gen liên quan đến khả năng chịu hạn của cây.
Ch nh vì vậy, phân lập và nghiên cứu đặc điểm của gen DREB sẽ cung cấp thông tin và tạo nguyên liệu phục vụ tạo cây chuyển gen nhằm cải thiện tính chịu hạn của cây đậu tƣơng là vấn đề đang đƣợc quan tâm nghiên cứu. Từ những lý do trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “So sánh trình tự gen GmDREB2 phân lập từ một số giống đậu tƣơng trồng phổ biến ở miền Bắc Việt Nam”. Mục tiêu nghiên cứu Xác định đƣợc sự sai khác trong trình tự gen DREB2 và protein suy diễn phân lập từ một số giống đậu tƣơng trồng ở miền Bắc Việt Nam. Nội dung nghiên cứu (i) Nhân gen, tách dòng và xác định trình tự gen GmDREB2 từ hai mẫu đậu tƣơng nghiên cứu; (ii) So sánh trình tự gen GmDREB2 đã phân lập, trình tự amino acid suy diễn và vùng AP2 của protein DREB2 hai với các trình tự công bố.
(iii) So sánh trình tự GmDREB2 đã phân lập, trình tự amino acid suy diễn và vùng AP2 của protein DREB2 vớ ố. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CÂY ĐẬU TƯƠNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐẾN CÂY ĐẬU TƯƠNG 1. Cây đậu tƣơng Cây đậu tƣơng, là loại cây trồng có lịch sử lâu đời nhất.
Nhiều bằng chứng về lịch sử và khảo cổ học cho thấy đậu tƣơng có nguồn gốc từ vùng Mãn Châu-Trung Quốc, đƣợc thuần hoá ở Trung Quốc từ các Triều đại Phong kiến, có thể trong triều đại Shang (1700 – 1100 B. Từ Trung Quốc cây đậu tƣơng đã lan rộng và đƣợc trồng trên khắp thế giới. Vào khoảng 200 năm trƣớc Công nguyên, đậu tƣơng đƣợc đƣa sang trồng ở Triều Tiên, Nhật Bản và mãi đến năm 1954 mới đƣợc đƣa trồng ở Mĩ. Ở Việt Nam đậu tƣơng đƣợc biết đến sớm, từ thời Hùng Vƣơng “cƣ dân Văn Lang đã biết trồng khoai và đậu nành” [1], [4].
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). Đối với đậu tƣơng có thể phân loại theo đặc điểm thực vật học, dựa vào thời gian sinh trƣởng, theo thời vụ. Hiện nay đậu tƣơng đƣợc trồng ở Việt Nam có hai nguồn gốc, đó là các giống địa phƣơng và các giống nhập nội.
Cây đậu tƣơng là loại cây thân thảo có giá trị kinh tế cao, quan trọng bậc nhất trong các cây họ Ðậu. Để có vị trí nhƣ vậy là nhờ đậu tƣơng có những đặc tính ƣu việt hơn những giống đậu khác, đó là: Hàm lƣợng protein, lipid cao và chứa nhiều loại vitamin ….Các sản phẩm rất quen Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 4 thuộc của đậu tƣơng nhƣ đậu phụ, tƣơng, dầu ăn.có vai trò hết sức quan trọng trong đời sống hàng ngày của con ngƣời. Gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát hiện đậu tƣơng có vai trò chữa và điều trị bệnh nan y nhƣ ung thƣ, tim mạch. Đậu tƣơng còn có thể giải quyết một phần vấn đề hết sức cấp thiết hiện nay trên thế giới là năng lƣợng từ các sản phẩm của nó.
Ngoài ra đậu tƣơng là cây họ đậu nên có tác dụng cải tạo đất thông qua việc cố định đạm của vi khuẩn trên các nốt sần ở rễ, góp phần làm giảm lƣợng phân hóa học bón xuống đất, khắc phục sự thoái hóa đất và ô nhiễm môi trƣờng [1],[3], [9]. Đặc điểm sinh học của cây đậu tƣơng Cây đậu tƣơng thuộc loại cây thân thảo, là loại cây trồng cạn thu hạt bao gồm các bộ phận rễ, thân, cành, lá, hoa, quả và hạt. Hệ rễ Khác với rễ cây hoà thảo rễ cây đậu tƣơng gồm có rễ chính và rễ phụ. Trên rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần đó là kết quả cộng sinh của một loại vi khuẩn Rhizobium japonicum với rễ cây đậu tƣơng.
Nốt sần có thể dài 1cm, đƣờng kính 5-6mm, khi mới hình thành có màu trắng sữa, khi phát triển tốt nhất nốt sần có màu hồng. Nốt sần tập trung nhiều ở tầng đất có độ sâu 0- 20cm, có vai trò quan trọng trong việc cố định đạm từ nito không khí, với lƣợng đạm cung cấp cho cây khoảng 30- 60kg/ha [9]. Đặc điểm của thân và cành Thân cây đậu tƣơng thuộc thân thảo, có hình tròn, trên thân có nhiều lông nhỏ. Thân khi còn non có màu xanh hoặc màu tím khi về già chuyển sang màu nâu nhạt, màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ với màu sắc của hoa sau này.
Nếu thân lúc còn non màu xanh thì hoa màu trắng và nếu khi còn non thân có màu tím thì hoa có màu tím đỏ. Số cành trên thân nhiều hay ít phụ thuộc vào giống và các kỹ thuật canh tác. Có giống chỉ có 1 - 2 cành hoặc thậm chí không có cành. Các cành mọc ra Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 5 từ chồi ở các nách lá.
Các chồi ở dƣới thân chính sẽ phát triển thành các chùm quả, các chồi ở giữa và ngọn thì phát triển thành các chùm hoa. Các cành mọc ra ở đốt thứ nhất hay đốt thứ hai sẽ khỏe hơn các cành mọc ở phía trên. Các cành cùng với thân sẽ tạo thành tán cây [10]. Đặc điểm của lá Cây đậu tƣơng có 3 loại lá chính là: lá mầm, cặp lá đơn, lá kép có 3 lá chét đôi khi 4-5 lá chét.
Phiến lá có nhiều hình dạng khác nhau : trứng, tròn, dài, ô van, mũi mác… Hình dạng của lá thay đổi theo giống , những giống có lá dài và nhỏ chịu hạn tốt nhƣng cho năng suất thấp, những giống có lá to thƣờng cho năng suất cao hơn nhƣng cũng chịu hạn kém hơn. Đặc điểm của hoa Đậu tƣơng là loại cây tự thụ phấn. Hoa đậu tƣơng đƣợc phát sinh từ nách lá, đầu cành hoặc đầu thân, hoa lƣỡng tính màu tím hay trắng. Thời kỳ cây ra hoa sớm hay muộn, thời gian dài hay ngắn tùy thuộc vào giống và thời vụ gieo bởi nó chịu ảnh hƣởng phối hợp của ánh sáng và nhiệt độ.Hoa đậu tƣơng nhỏ và không có vị.
Hoa mọc thành từng chùm, mỗi chùm có từ 1 - 10 hoa và thƣờng có 3 - 5 hoa. Đặc điểm của quả và hạt Quả đậu tƣơng thuộc loại quả ráp, ngoài vỏ thƣờng có lông bao phủ màu sắc vỏ quả khi chín màu vàng hay màu xám đen.Cũng giống nhƣ các cây họ đậu khác, quả đậu tƣơng gồm 2 nửa một lá noãn nối với nhau ở phần bụng và lƣng. Trên cả hai đƣờng nối biểu bì của quả cong vào phía trong tạo nên một lớp nhu mô thẳng đứng, lớp nhu mô này tách mô dẫn thành 2 vùng và giúp quả tách ra. Hạt đậu tƣơng có nhiều hình dạng khác nhau nhƣ: hình tròn, hình trứng, hình ô van, hình bầu dục, …Hạt đậu tƣơng cũng đa dạng về màu sắc nhƣ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 6 vàng nhạt,vàng đậm, xanh, nâu, đen trong đó màu vàng chiếm đa số và có giá trị thƣơng phẩm cao.
Trong hạt, phôi thƣờng chiếm 2%, lá mầm chiếm đến 90% và còn lại là vỏ hạt chiếm 8% tổng khối lƣợng hạt. Khối lƣợng 1000 hạt trung bình dao động từ 100 – 200 g. Màu sắc rốn hạt khác nhau đặc trƣng cho từng loại giống [2]. Cây đậu tƣơng có 2 đặc tính sinh trƣởng: sinh trƣởng hữu hạn và sinh trƣởng vô hạn; căn cứ vào thời gian sinh trƣởng có 3 loại: chín sớm (75- 85 ngày), trung bình (80- 100 ngày), chín muộn (110- 120 ngày).
Đậu tƣơng là cây trồng tƣơng đối mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh. Trong tập đoàn giống đậu tƣơng, có những giống chỉ trồng vào vụ hè, ngƣợc lại có những giống chỉ trồng vào vụ đông [1], [3].
