2 ngo manh dung tom tat tieng viet 6988

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Ngô Mạnh Dũng NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN codA NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÂY ĐẬU TƯƠNG (Glycine max (L.) Merrill) Ngành: Di truyền học Mã số: 9420121 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2021 Cơng trình hồn thành : CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Chu Hoàng Hà GS.TS Chu Hoàng Mậu Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Sư phạm-Đại học Thái Nguyên Vào hồi phút, ngày tháng năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Việt Nam Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên Thư viện Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên Dong Thi Ta+, Dung Manh Ngo+, Nhung Hong Nguyen, Ngoc Bich Pham, Phat Tien Do, Ha Hoang Chu (2020), “Production of drought tolerant transgenic soybean expressing codA gene under regulation of a water stress inducible promoter”, Pakistan Journal of Botany, 52(3), pp 793-799, (SCIE) (+: These authors contributed equality to this work) Ngô Mạnh Dũng, Tạ Thị Đơng, Phạm Bích Ngọc, Chu Hồng Hà, Chu Hồng Mậu (2020), “Ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu chuyển gen codA vào giống đậu tương ĐT22”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ ĐHTN, 225(11), pp 121– 127 Ngô Mạnh Dũng, Tạ Thị Đông, Nguyễn Hồng Nhung, Nguyễn Văn Đoài, Chu Hoàng Hà, Chu Hoàng Mậu (2021), "Cấu trúc hoạt động vector chuyển gen thực vật mang gen mã hố choline oxydase", Tạp chí Khoa học & Công nghệ ĐHTN, 226(14), tr 297 - 304 24 bào đậu tương chuyển gen codA Những thay đổi lớn hàm lượng MDA POD vai trị gen chuyển codA promoter rd29A đậu tương chuyển gen KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Ba vector chuyển gen pIBTII-35S-codA, pIBTII-rd29A-codA, pIBTIIHSP-codA mang gen codA mã hóa choline oxidase, điều khiển promoter cảm ứng khác nhau: 35S, rd29A HSP thiết kế biến nạp thành công vào thuốc Trong điều kiện bất lợi nhiệt độ, độ ẩm nước, dòng thuốc chuyển gen sống sót phát triển cách tích luỹ hàm lượng glycine betain cao so với thuốc khơng chuyển gen Các yếu tố thích hợp cho chuyển gen codA cấu trúc pIBTII/rd29AcodA vào giống đậu tương ĐT22 xác định Nồng độ PPT mg/l giai đoạn cảm ứng tạo chồi môi trường SIM PPT 1,5 mg/l giai đoạn kéo MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu, nước biển dâng diễn quy mơ tồn cầu dẫn tới tình trạng hạn hán, đặc biệt hạn mặn ngày kéo dài, gây khó khăn lớn cho ngành sản xuất nông nghiệp Stress hạn gia tăng trở thành trở ngại lớn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến suất sản lượng nơng nghiệp tồn cầu Đậu tương nông nghiệp quan trọng giới, nguồn cung cấp protein bổ dưỡng với chi phí thấp giữ vai trị cải tạo đất nơng nghiệp Cây đậu tương thuộc nhóm trồng chịu hạn Stress hạn nguyên nhân làm giảm suất, sản lượng đậu tương Trong bối cảnh nay, vấn đề nâng cao khả chịu hạn đậu tương để giảm thiểu thiệt hại suất điều kiện môi trường thiếu nước nhiệm vụ cấp bách nhà chọn giống nông nghiệp dài chồi môi trường SEM cho hiệu chọn lọc cao Dịch A tumefaciens có giá trị OD650= 0,6 với thời gian ủ khuẩn 30 phút, đồng nuôi cấy ngày tối diệt khuẩn cefotaxime 500 mg/l thích hợp cho cảm ứng tạo chồi kéo dài chồi môi trường chọn lọc Cấu trúc pIBTII/rd29A-codA biến nạp thành công vào giống đậu tương ĐT22 tạo dòng đậu tương chuyển gen codA hệ T1 Các dòng đậu tương chuyển gen hệ T1 kiểm tra Southern blot, Western blot đánh giá khả chịu hạn điều kiện nhân tạo có khả sinh trưởng tốt điều kiện stress Sự biểu gen chuyển codA điều khiển promoter rd29A làm tăng hoạt động phiên mã gen codA tăng sinh khối chuyển gen Hàm lượng GB tăng cao dòng đậu tương chuyển gen codA, dao động từ 34,1 đến 39,5 µg/mg khối lượng khơ, tăng 248,9%- 288,3% so với không chuyển gen Hàm lượng proline tăng 1,5- lần, hoạt động POD tăng lên gấp lần so với không chuyển gen hàm lượng MDA giảm 0,5 lần điều kiện khô hạn Đề nghị Các dòng đậu tương chuyển gen cần tiếp tục theo dõi, đánh giá tính ổn định gen chuyển qua hệ ứng dụng cho nghiên cứu Việc cải thiện khả chịu hạn đậu tương quan tâm nghiên cứu với nhiều hướng tiếp cận khác nhau, đó, kỹ thuật chuyển gen mở triển vọng lớn việc cải thiện đặc tính chịu hạn đậu tương Đặc tính chịu hạn tính trạng số lượng phức tạp, chịu ảnh hưởng hệ thống gen mục tiêu Sự biểu gen tác động trực tiếp đến đặc tính chịu hạn điều hịa chức nhóm gen chịu hạn… Một hướng nghiên cứu tiếp cận chế chống chịu hạn làm gia tăng chất giúp bảo vệ áp suất thẩm thấu tế bào khỏi cân nước Trong đó, glycine betaine (GB) chất bảo vệ thẩm thấu nghiên cứu rộng rãi Một số trồng chuyển gen mã hoá enzyme liên quan đến sinh tổng hợp GB thể khả chống chịu với điều kiện bất lợi mơi trường chịu nóng, chịu lạnh, chịu hạn chịu mặn Phương pháp chuyển gen codA từ A globiformis vào loại trồng đậu xanh, khoai tây, cà chua… để nâng cao khả chống chịu điều kiện stress phi sinh học khác chứng minh phương pháp đơn giản hiệu Tại Việt Nam, gen codA mã hoá sinh tổng hợp GB chuyển thành công vào xoan, thuốc cho thấy khả chịu hạn, chịu mặn Chính vậy, việc nghiên cứu tăng cường biểu gen codA liên quan đến 23 sinh tổng hợp GB nhằm nâng cao khả chịu hạn đậu tương giúp phát triển tốt hơn, cho suất sản lượng cao điều kiện mơi trường bất lợi nghiên cứu mang tính thực tiễn cần thiết Xuất phát từ sở khoa học nhu cầu thực tiễn tạo giống đậu tương có khả chống chịu hạn cơng nghệ chuyển gen, lựa chọn thực đề tài luận án “Nghiên cứu chuyển gen codA nhằm nâng cao khả chịu hạn đậu tương (Glycine max (L.) Merrill)” Mục tiêu nghiên cứu Biến nạp cấu trúc mang gen chuyển codA vào đậu tương tạo đậu tương chuyển gen codA mã hóa choline oxydase có khả chịu hạn cao không chuyển gen Nội dung nghiên cứu 3.1 Nghiên cứu tạo cấu trúc chuyển gen mang gen codA vector biểu thực vật 3.3.4 Thảo luận kết biến nạp gen codA vào giống đậu tương ĐT22 thử nghiệm khả chịu hạn số dòng đậu tương chuyển gen Trong nghiên cứu này, gen codA từ vi khuẩn A globiformis tổng hợp nhân tạo nhằm tối ưu hóa biểu gen thực vật điều khiển promoter rd29A, HSP 35S biến nạp thành công vào đậu tương Các kết phân tích chuyển gen kỹ thuật PCR Southern blot xác nhận diện codA đậu tương chuyển gen Cây đậu tương chuyển gen cho thấy tốc độ tăng trưởng nhanh hơn, sản xuất sinh khối lớn so với dịng đậu tương đối chứng khơng chuyển gen mơi trường gây hạn nhân tạo Ngồi ra, tích luỹ hàm lượng GB, proline hoạt độ POD cho thấy tăng cao đậu tương chuyển gen biểu gen codA đậu tương chuyển gen Kết phù hợp với số nghiên cứu công bố gần tăng cường biểu gen codA thông qua tích luỹ hàm lượng GB, proline hoạt độ POD số loài thực vật chuyển gen 1) Thiết kế vector biểu gen thực vật chứa cấu trúc mang gen codA 2) Biến nạp cấu trúc chuyển gen mang gen codA vào mô thuốc Đánh giá hoạt động biểu gen chuyển codA dòng thuốc chuyển gen 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu chuyển gen codA đậu tương 1) Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ phosphinothricin (ppt) đến khả tạo chồi từ mầm đậu tương 2) Phân tích ảnh hưởng nồng độ khuẩn thời gian ủ khuẩn, đồng nuôi cấy đến khả cảm ứng tạo chồi đậu tương 3) Phân tích ảnh hưởng nồng độ kháng sinh thời gian diệt khuẩn đến phát sinh sinh trưởng chồi đậu tương 3.3 Nghiên cứu biến nạp cấu trúc mang gen codA vào giống đậu tương ĐT22 tạo đậu tương chuyển gen chịu hạn 1) Biến nạp di truyền tạo đậu tương chuyển gen codA 2) Phân tích đậu tương chuyển gen codA 3) Đánh giá khả chịu hạn số dòng đậu tương chuyển gen codA Những đóng góp luận án Trong nghiên cứu này, hàm lượng GB tích lũy đậu tương chuyển gen codA cao dòng đậu tương không biến đổi gen gặp stress hạn Hàm lượng GB tích luỹ mức độ cao tăng cường áp suất thẩm thấu, giảm nước stress hạn đậu tương chuyển gen qua đó, trì tốc độ phát triển sinh dưỡng sản xuất sinh khối cao so với khơng chuyển gen Ngồi GB, proline tự tích lũy thực vật áp lực môi trường Sau ngày xử lý hạn, hàm lượng proline đậu tương chuyển gen codA tăng gấp 1,5- lần so với đậu tương ĐT22 không chuyển gen Nghiên cứu chúng tơi góp phần khẳng định tầm quan trọng gen codA khả chống chịu hạn đậu tương Hàm lượng MDA, axit béo khơng bão hịa sản xuất peroxy hóa tăng lên số tổn thương màng tế bào Ngoài ra, hoạt độ POD là số quan trọng việc đánh giá khả chống chịu kiểu gen đậu tương điều kiện thiếu nước Sự gia tăng hoạt độ POD có liên quan đến khả chịu hạn cao giống đậu tương chuyển gen Cây đậu tương chuyển gen codA có hàm lượng MDA thấp nửa hoạt độ POD cao gấp lần so với đậu tương không chuyển gen điều kiện khô hạn, cho thấy khả làm giảm oxy hóa hạn chế tác động làm hỏng màng tế 22 Hình 3.22 Hàm lượng GB dịng đậu tương chịu hạn Hình 3.24 Hàm lượng MDA dịng đậu tương chịu hạn Hình 3.23 Hàm lượng proline Hình 3.25 Hoạt độ POD dịng dòng đậu tương chịu hạn đậu tương chịu hạn D2-D7: dòng đậu tương chuyển gen hệ T1, WT: dịng khơng chuyển gen Các chữ khác cột biểu thị khác biệt P