(LUẬN văn THẠC sĩ) đánh giá khả năng chịu hạn của một số dòng ngô chuyển gen zmdreb

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN ĐỨC TRỌNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ DỊNG NGƠ CHUYỂN GEN ZMDREB Chuyên ngành: Khoa học trồng Mã số: 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Thắng PGS.TS Nguyễn Việt Long NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2020 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Đức Trọng i TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Trước hết, Tơi xin bày tỏ kính trọng lịng biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn TS Nguyễn Xuân Thắng – Viện Nghiên cứu Ngô PGS TS Nguyễn Việt Long – Học viện Nông nghiệp Việt Nam tạo điều kiện, tận tình hướng dẫn cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo Bộ môn Cây lương thực tạo điều kiện thuận lợi tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập hồn thiện luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Ngô tập thể Bộ môn Công nghệ Gen tạo điều kiện thuận lợi vật chất, tinh thần nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Cuối gửi lời cảm ơn đặc biệt đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên suốt trình học tập hồn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Đức Trọng ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình .ix Trích yếu luận văn x Thesis abstract .xii PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 Ý NGHĨ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.3.1 Ý nghĩa khoa học .2 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NGƠ TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2.1.1 Tình hình sản xuất ngơ giới 2.1.2 Tình hình sản xuất ngô Việt Nam 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CÂY TRỒNG BIẾN ĐỔI GEN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.2.1 Tình hình nghiên cứu trồng biến đổi gen giới 2.2.2 Tình hình nghiên cứu trồng biến đổi gen Việt Nam 2.3 KHÁI NIỆM HẠN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA HẠN ĐẾN CÂY TRỒNG 2.3.1 Khái niệm hạn 2.3.2 Ảnh hưởng hạn đến sinh trưởng phát triển trồng 11 2.3.3 Ảnh hưởng hạn đến đặc điểm sinh hóa trồng 12 2.3.4 Tác động hạn đến tình hình sản xuất ngơ ngồi nước 16 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHUYỂN GEN CHỊU HẠN Ở CÂY NGÔ 17 2.5 GEN TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỊU HẠN - ZMDREB .20 2.5.1 Vai trò yếu tố phiên mã DREB 20 2.5.2 Vai trò gen ZmDREB2A trình hình thành phản ứng chịu hạn thực vật 21 PHẦN VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .23 3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 23 3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.4 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 27 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 4.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA SINH CỦA CÁC DÒNG MANG GEN ZMDREB2A VÀ DÒNG NỀN TƯƠNG ỨNG THƠNG QUA THÍ NGHIỆM GÂY HẠN NHÂN TẠO GIAI ĐOẠN CÂY CON 4.1.1 28 Kết đánh giá khả chịu hạn dòng mang gen zmDREB2A giai đoạn 28 4.1.2 Đánh giá số tiêu hóa sinh dịng ngơ thơng qua thí nghiệm gây hạn nhân tạo giai đoạn 36 4.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC DÒNG MANG GEN ZMDREB2A VÀ DỊNG NỀN TƯƠNG ỨNG THƠNG QUA THÍ NGHIỆM GÂY HẠN NHÂN TẠO GIAI ĐOẠN TRƯỚC TRỖ TRONG ĐIỀU KIỆN NHÀ LƯỚI 4.2.1 43 Kết chiều cao dịng tham gia thí nghiệm trước xử lý hạn nhân tạo 43 4.2.2 Kết đánh giá tiêu sau gây hạn nhân tạo sau phục hồi 44 4.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC THL ĐỈNH MANG SỰ KIỆN CHUYỂN GEN ZMDREB2A VÀ THL NỀN TƯƠNG ỨNG THƠNG QUA THÍ NGHIỆM GÂY HẠN NHÂN TẠO NGOÀI ĐỒNG RUỘNG iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 53 4.3.1 Đặc điểm hình thái thời gian sinh trưởng THL điều kiện hạn 53 4.3.2 Tốc độ già hoá tổ hợp lai điều kiện hạn 55 4.3.3 Tỷ lệ đổ rễ, gãy thân tỷ lệ bắp/cây 56 4.3.4 Năng suất tổ hợp lai điều kiện hạn 57 PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59 5.1 KẾT LUẬN 59 5.2 ĐỀ NGHỊ 59 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 68 PHỤ LỤC 69 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ABA Axít Absisic BNNPTNT Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn Bp Base pair - cặp bazơ CG Chuyển gen CIMMYT Centro Intemacional de Mejoramiento de Maiz y Trigo Trung tâm cải lương giống ngơ lúa mì quốc tế Cs Cộng CV Coefficient of Variation - Hệ số biến động DNA Axít Deoxyriboncleic FAO Food and Agriculture Organization - Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hợp Quốc ISAAA The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Application- Tổ chức quốc tế tiếp thu ứng dụng công nghệ sinh học nông nghiệp LEA LSD Late Embryogenesis Abundant Least Signification Difference - Sai khác nhỏ có ý nghĩa PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi trùng hợp QCVN Quy chuẩn Việt Nam RCB Randomized Complete Design - Bố trí khối hồn tồn ngẫu nhiên RNA Axít Riboncleic T6 Dịng ngơ tự phối đời thứ vi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Diện tích, Bảng 2.2 Diện tích 1990-201 Bảng 2.3 Diện tích Bảng 2.4 Các loại c thức Bảng 2.5 Danh sác số câ Bảng 3.1 Danh sách Bảng 4.1 Tỷ lệ gây hạn n Bảng 4.2 Chiều dài điều kiện Bảng 4.3 Khối lượn điều kiện Bảng 4.4 Khối lượn nghiệm g Bảng 4.5 Thể tích rễ Bảng 4.6 Hàm lượn ngô sau th Bảng 4.7 Hàm lượn sau thí ng Bảng 4.8 Hàm lượ chuyển ge Bảng 4.9 Hàm lượn thí nghiệm Bảng 4.10 Chiều dài Bảng 4.11 Mức độ cu Bảng 4.12 Thời gian ngô tham Bảng 4.13 Một số đặ vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bảng 4.14 Một số đăc điểm hình thái khác màu sắc cờ, râu 48 Bảng 4.15 Chiều dài bắp, đường kính bắp số hàng hạt dịng ngơ tham gia thí nghiệm 49 Bảng 4.16 Số hạt/hàng, tỷ lệ khối lượng hạt/bắp, khối lượng 1000 hạt dịng ngơ tham gia thí nghiệm 51 Bảng 4.17 Đặc điểm hình thái thời gian sinh trưởng tổ hợp lai điều kiện hạn - Vụ Hè Thu 2019 53 Bảng 4.18 Tốc độ già hoá tổ hợp lai điều kiện hạn 56 Bảng 4.19 Tỷ lệ đổ rễ, gãy thân tỷ lệ bắp/cây tổ hợp lai điều kiện hạn vụ Hè Thu 2019 57 Bảng 4.20 Năng suất tổ hợp lai điều kiện hạn-Vụ Hè Thu 2019 58 Bảng 4.21 Các tổ hợp lai chuyển gen chọn điều kiện hạn vụ Hè Thu 2019 viii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 58 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Thị phần sản xuất ngô theo vùng (Faostat, 2017) Hình 2.2 Sản xuất ngơ giới năm 2018/2019 (triệu tấn) Hình 2.3 Diện tích trồng biến đổi gen tồn cầu (triệu ha) Hình 3.4 Cấu trúc plasmid mang đoạn gen ubi::ZmDREB2A–S::35s 22 Hình 4.1 Biểu đồ tỷ lệ sống dịng ngơ thí nghiệm chịu hạn giai đoạn 29 Hình 4.2 Bộ rễ dịng ngơ thí nghiệm chịu hạn sau ngày phục hồi .35 ix TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC CÁC HÌNH ẢNH MINH HỌA Hình ảnh thân lá, rễ dòng chuyển gen dòng tương ứng sau thí nghiệm 14 ngày gây hạn sau ngày phục hồi giai đoạn Hình ảnh dịng chuyển gen dịng tương ứng sau thí nghiệm 14 ngày gây hạn giai đoạn trước trỗ 69 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình thái bắp dịng chuyển gen dịng tương ứng sau thí nghiệm 14 ngày gây hạn giai đoạn trước trỗ 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC Tổng tích ơn (GDD) ngơ vụ Hè Thu 2019 Nội dung Gieo Ngày 71 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Nội dung Ngày Tưới lần cuối Ngày tung phấn Tmax*: với Tmax > 34 72 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC SỐ LIỆU XỬ LÝ THỐNG KÊ BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAITHAN FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V004 DAITHAN LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAIRE FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V005 DAIRE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE THANTUOI FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V006 THANTUOI LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE RE TUOI FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V007 RE TUOI LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) - 73 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com BALANCED ANOVA FOR VARIATE THANKHO FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V008 THANKHO LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE REKHO FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V009 REKHO LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE V RE FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V010 V RE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE TLRKTK FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE VARIATE V011 TLRKTK LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$ CT$ DONG$*CT$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) - 74 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE HAN2019 -MEANS FOR EFFECT DONG$ -DONG$ D1 D2 D3 D4 D5 D6 SE(N= 01 5%LSD 6) 24DF DONG$ D1 D2 D3 D4 D5 D6 SE(N= 02 5%LSD 01 -MEANS FOR EFFECT CT$ -CT$ CT1 CT2 SE(N= 18) 01 5%LSD 01 24DF CT$ CT1 CT2 SE(N= 18) 02 5%LSD 24DF 02 -MEANS FOR EFFECT DONG$*CT$ -DONG$ D1 D1 D2 75 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6) 24DF D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 SE(N= 5%LSD 3) 24DF DONG$ D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 SE(N= 5%LSD 3) 24DF DONG$ D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 CT1 CT2 SE(N= 5%LSD -ANALYSIS OF VARIANCE SUMMARY TABLE FILE HAN2019 22/ 8/** 13: PAGE 10 F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL SECTION - VARIATE |DONG$*CT| GRAND (N= MEAN 36) STANDARD DEVIATION C OF SD/MEAN | V |DONG$ |CT$ | |$ | NO BASED ON BASED ON OBS TOTAL SS RESID SS % | | | | | | 4.2 0.0000 0.0000 | | DAITHAN 0.0346 36 57.892 10.980 2.4042 76 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3) 24DF 0.0112 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 V 0.0000 0.0000 VARIATE V004 DTL LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE CAOCAY FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V005 CAOCAY LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE CDB FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V006 CDB LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE DC FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V007 DC SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE NC FILE 30/8/19 12:43 :PAGE 77 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com VARIATE V008 NC LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE DB FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V009 DB LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) - 78 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com BALANCED ANOVA FOR VARIATE ÐKB FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V010 ÐKB LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE HH FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V011 HH SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE H/H FILE 30/8/19 12:43 :PAGE VARIATE V012 H/H SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE H/B FILE 30/8/19 12:43 :PAGE 10 VARIATE V013 H/B SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE 1000H FILE 30/8/19 12:43 :PAGE 11 VARIATE V014 1000H SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) BALANCED ANOVA FOR VARIATE KLB FILE 30/8/19 12:43 :PAGE 12 VARIATE V015 KLB SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER 79 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com SQUARES SQUARES LN ============================================================================= DONG$*DKTUOI$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) TABLE OF MEANS FOR FACTORIAL EFFECTS FILE 30/8/19 12:43 :PAGE 13 MEANS FOR EFFECT DONG$*DKTUOI$ -DONG$ C7N C7N C7N-CG C7N-CG MB MB MB-CG MB-CG V152 V152 V152-CG V152-CG SE(N= 5%LSD 5) 48DF DONG$ C7N C7N C7N-CG C7N-CG MB MB MB-CG MB-CG V152 V152 V152-CG V152-CG SE(N= 5%LSD 5) 48DF DONG$ C7N C7N C7N-CG C7N-CG MB MB MB-CG MB-CG V152 V152 V152-CG V152-CG SE(N= 5%LSD 5) 48DF DONG$ 80 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com C7N C7N C7N-CG C7N-CG MB MB MB-CG MB-CG V152 V152 V152-CG V152-CG HAN KH HAN KH HAN KH HAN KH HAN KH HAN KH SE(N= 5%LSD HAN HAN HAN HAN HAN HAN 5) 48DF 81 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... kiện hạn Với mục đích nghiên cứu tạo kiện ngơ biến đổi gen chịu hạn chọn lọc đánh giá khả chịu hạn dịng ngơ chuyển gen cho hiệu cao, tiến hành thực đề tài: ? ?Đánh giá khả chịu hạn số dòng ngô chuyển. .. Luận văn: ? ?Đánh giá khả chịu hạn số dịng ngơ chuyển gen ZmDREB2 A” Ngành: Khoa học trồng Mã số: 62 01 10 Tên sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: Đánh giá khả chịu hạn số. .. 1: Đánh giá khả chịu hạn số tiêu hóa sinh dịng mang gen ZmDREB2 A dịng tương ứng thơng qua thí nghiệm gây hạn nhân tạo giai đoạn điều kiện nhà lưới Nội dung 2: Đánh giá khả chịu hạn dòng mang gen