Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http //www lrc tnu edu vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ HƯỜNG PHÂN LẬP GEN CYSTATIN 10 LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA MỘT SỐ GIỐNG N[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ HƯỜNG PHÂN LẬP GEN CYSTATIN 10 LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ HƯỜNG PHÂN LẬP GEN CYSTATIN 10 LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGƠ Chun ngành: Cơng nghệ sinh học Mã số: 60.42.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh, giúp đỡ cán Khoa Khoa học sống – Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Các số liệu, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm số liệu luận văn Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn NGUYỄN THỊ HƯỜNG Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh, ngƣời hƣớng dẫn, bảo tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài hồn chỉnh luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Khoa học sống – Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn TS Lê Văn Sơn cán bộ, kỹ thuật viên phịng Cơng nghệ ADN ứng dụng - Viện Công nghệ Sinh học - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ tốt để tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Cuối cùng, xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp bạn bè ln động viên, khích lệ, chia sẻ khó khăn tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Thái Nguyên, ngày 04 tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hường Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN vi MỞ ĐẦU 1 Đ t vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY NGÔ 1.1.1 Nguồn gốc phân loại ngô 1.1.2 Đ c điểm sinh học ngô 1.1.3 Đ c điểm hóa sinh hạt ngô 1.1.4 Giá trị kinh tế 1.1.5 Tình hình sản xuất ngơ giới 1.1.6 Tình hình sản xuất ngô Việt Nam 10 1.2 MỌT NGÔ VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA MỌT NGƠ ĐẾN Q TRÌNH BẢO QUẢN NƠNG SẢN 11 1.2.1 Đ c điểm mọt hại ngô (Sitophilus zeamais Motschulsky) 11 1.2.2 Côn trùng hại ngô q trình bảo quản nơng sản 14 1.3 CYSTEINE PROTEINASE VÀ CYSTATIN 16 1.3.1 Cysteine proteinase 16 1.3.2 Cystatin - chất ức chế Cysteine proteinase 18 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn iv 2.1 VẬT LIỆU 21 2.2 HÓA CHẤT, THIẾT BỊ VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 21 2.2.1 Hóa chất 21 2.2.2 Thiết bị 21 2.2.3 Địa điểm nghiên cứu 22 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.3.1 Phƣơng pháp sinh lí 22 2.3.2 Phƣơng pháp sinh học phân tử 22 2.3.3 Phƣơng pháp xác định trình tự nucleotide 30 2.3.4 Phƣơng pháp xử lí trình tự gen 30 2.3.5 Phƣơng pháp xử lý kết tính tốn số liệu 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA CÁC GIỐNG NGÔ BẰNG NHIỄM MỌT NHÂN TẠO 31 3.2 KẾT QUẢ PHÂN LẬP GEN CYSTATIN 10 33 3.2.1 Kết tách chiết RNA tổng số 33 3.2.2 Kết tổng hợp cDNA nhân gen 33 3.2.3 Kết tinh sản phẩm PCR 34 3.2.4 Kết tách dòng gen 35 3.2.5 Kết tách plasmid tái tổ hợp 36 3.3 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH TRÌNH TỰ GEN 37 3.3.1 Kết so sánh trình tự gen Cystatin 10 hai mẫu ngô BG HG 38 3.3.2 Kết so sánh hai trình tự nghiên cứu (BG, HG) với hai trình tự đƣợc cơng bố (CB2, MX4) BN000514 GenBank 41 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ABA Abscisic acid bp base pair (c p bazơ) cDNA complementary DNA cs cộng DEPC diethyl pyrocarbonate DNA Deoxyribose nucleic acid dNTP deoxynucleoside triphosphate EDTA Ethylene diamine tetraacetic acid E coli Escherichia coli IPTG Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside kb kilo base kDa kilo Dalton µg µl mRNA Microgam Microlite messenger ribonucleic acid NCBI OD National Center for Biotechnology Information Optical density PCR Polymerase chain reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp) RNA Ribonucleic acid TAE Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi phiên mã ngƣợc) Tris-acetate-EDTA UV X-gal Ultra violet 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galacto-pyranoside RT- PCR Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Tỉ lệ phận hạt ngô thành phần hóa học chúng ….….6 Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngô giới 10 năm gần Bảng 1.3 Tình hình sản xuất ngơ số quốc gia giới năm 20149 Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngơ Việt Nam từ 2006 - 2013 10 Bảng 2.1 Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA 24 Bảng 2.2 C p mồi nhân gen Cystatin 10 25 Bảng 2.3 Thành phần phản ứng PT-PCR nhân gen Cystatin 10 25 Bảng 2.4 Thành phần phản ứng gắn gen Cystatin 10 vào vector PBT 27 Bảng 2.5 Thành phần phản ứng colony – PCR 28 Bảng 2.6 Chu kỳ nhiệt phản ứng colony – PCR 28 Bảng 3.1 Lƣợng ngô hao hụt theo thời gian giống ngô nghiên cứu 31 Bảng 3.2 Giá trị tỉ lệ phổ hấp thụ A260/A280 hàm lƣợng RNA giống ngô nghiên cứu 33 Bảng 3.3 Sự sai khác giữ trình tự gen Cystatin 10 hai mẫu ngô BG, HG38 Bảng 3.4 Hệ số tƣơng đồng trình tự gen hai mẫu ngô BG, HG 39 Bảng 3.5 Sự sai khác trình tự amino acid suy diễn protein Cystatin10 hai giống ngô BG, HG 40 Bảng 3.6 Hệ số tƣơng đồng trình tự amino acid mẫu nghiên cứu 41 Bảng 3.7 Sự khác trình tự gen Cystatin 10 BG, HG với CB2, MX4 BN000514 GenBank 44 Bảng 3.8 Hệ số tƣơng đồng trình tự gen mẫu nghiên cứu với CB2, MX4 BN000514 GenBank 45 Bảng 3.9 Sự sai khác trình tự amino acid suy diễn protein Cystatin10 hai mẫu nghiên cứu với CB2, MX4 BN000514 GenBank 47 Bảng 3.10 Hệ số tƣơng đồng trình tự amino acid mẫu nghiên cứu với CB2, MX4 BN000514 GenBank 48 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn vii DANH MỤC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Hình 1.1 Mọt ngơ Sitophilus zeamais 11 Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn lƣợng thức ăn hao hụt theo thời gian mẫu ngô nghiên cứu 32 Hình 3.2 Hình ảnh điện di sản phẩm RT - PCR nhân gen Cystatin 10 giống ngô nghiên cứu 34 Hình 3.3 Hình ảnh điện di sản phẩm tinh gen Cystatin 10 mẫu ngô nghiên cứu 35 Hình 3.4 Hình ảnh điện di sản phẩm colony – PCR gen Cystatin 10 mẫu ngô nghiên cứu 36 Hình 3.5 Hình ảnh điện di tách plasmid tái tổ hợp 37 Hình 3.6 So sánh trình tự gen Cystatin 10 hai mẫu ngơ BG, HG 38 Hình 3.7 Trình tự amino acid suy diễn protein Cystatin 10 hai mẫu nghiên cứu 40 Hình 3.8 So sánh trình tự gen Cystatin 10 BG, HG với CB2, MX4 BN000514 GenBank 42 Hình 3.9 Trình tự amino acid suy diễn protein Cystatin 10 hai mẫu nghiên cứu với CB2, MX4 BN000514 GenBank 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Đ t vấn ề Cây ngô (Zea mays L.) năm loại lƣơng thực giới Hạt ngô chứa đầy đủ chất dinh dƣỡng cho ngƣời gia súc Ở Việt Nam, ngô lƣơng thực quan trọng thứ hai sau lúa gạo Trong năm gần đây, sản xuất ngô Việt Nam tăng nhanh nhờ thúc đẩy ngành chăn nuôi công nghiệp chế biến Ngô thức ăn chăn nuôi quan trọng nay, 70% chất tinh thức ăn tổng hợp gia súc từ ngơ Gần đây, ngơ cịn thực phẩm; ngƣời ta dùng bắp ngô bao tử làm rau cao cấp có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao; ngô nếp, ngô đƣờng (ngô ngọt) đƣợc dùng làm quà ăn tƣơi (luộc, nƣớng) ho c đóng hộp làm thực phẩm xuất Ngơ cịn nguyên liệu ngành công nghiệp lƣơng thực, thực phẩm công nghiệp nhẹ để sản xuất rƣợu, cồn, tinh bột, dầu, glucôzơ, bánh kẹo Trong y dƣợc, ngô đƣợc dùng để trị áp huyết, râu ngô đƣợc dùng để làm thuốc [46] Hiện nay, diện tích ngơ ngày đƣợc mở rộng có phát triển tiến công tác chọn tạo giống trồng nhằm tạo giống ngơ có suất cao, có khả kháng sâu bệnh hại, chống chịu hạn tốt Tùy theo mục đích sử dụng mà sản phẩm ngơ phải đƣợc bảo quản điều kiện khác thời gian bảo quản khác Trong trình bảo quản sản phẩm ngơ theo thời gian có nhiều loại côn trùng phá hoại làm giảm phẩm chất, chất dinh dƣỡng nông sản,… Thành phần sâu mọt hại ngô tƣơng đối đa dạng xuất kho bảo quản ngô nhƣ mọt gạo, mọt cƣa, mọt đục thân, mọt thóc,… Vì vậy, việc nghiên cứu chọn tạo giống ngơ có suất cao khả kháng mọt tốt yêu cầu thực tiễn đ t cho ngành trồng trọt nói chung ngành chọn giống ngơ nói riêng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Cystatin dạng protein ức chế hoạt động cysteine proteinase (Cysteine proteinase inhibitor- CPI) Chúng có m t vi sinh vật, động vật thực vật Các nghiên cứu gần bàn luận nhiều mối liên quan cystatin tới tính chống chịu yếu tố bất lợi ngoại cảnh nhƣ: hạn, lạnh, muối, già bảo vệ thực vật chống lại côn trùng, vi sinh vật gây bệnh đ c biệt khả kháng mọt Ở động vật khơng xƣơng sống, cysteine proteinase enzyme tiêu hóa, cysteine proteinase bị ức chế hoạt động tiêu hóa mọt s bị cản trở Chính vậy, nghiên cứu theo hƣớng tăng cƣờng khả ức chế cysteine proteinase mọt kỹ thuật chuyển gen đƣợc quan tâm nghiên cứu Để tạo sở cho việc thiết kế vector chuyển gen có khả kháng mọt phục vụ việc tạo giống ngô kháng mọt tốt, tiến hành đề tài: “Phân lập gen Cystatin 10 liên quan ến khả kháng mọt số giống ngô” Mục tiêu nghiên cứu Phân lập xác định đƣợc trình tự gen Cystatin 10 hai giống ngô (kháng mọt tốt kháng mọt kém) Nội dung nghiên cứu - Thu thập đánh giá khả kháng mọt số giống ngô - Nhân gen, tách dịng xác định trình tự gen Cystatin 10 hai giống ngô kháng mọt tốt kỹ thuật RT-PCR - So sánh trình tự gen Cystatin 10 nghiên cứu với trình tự ngân hàng gen trình tự gen Cystatin 10 cơng bố - So sánh trình tự amino acid suy diễn protein cystatin 10 nghiên cứu với trình tự ngân hàng gen trình tự amino acid protein cystatin 10 cơng bố Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÂY NGÔ 1.1.1 Nguồn gốc phân loại ngơ Cây ngơ có tên khoa học Zea may L., thuộc chi Maydeae, họ hịa thảo (Gramineae), hịa thảo (Graminales) [13] Có nhiều giả thuyết khác nguồn gốc ngô dựa kết nghiên cứu khảo cổ học, di truyền học, thực vật học địa lý học cho q trình hóa ngơ ban đầu diễn Mexico, sau việc gieo trồng lan rộng khu vực Bắc Mỹ Ngô đƣợc đƣa tới châu Âu (Tây Ban Nha) lần vào năm 1494, kết chuyến thám hiểm lần thứ hai Columbus Đầu kỷ XVI, đƣờng thủy với tàu Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Ý đƣa ngô đến hầu hết nơi giới Ở Việt Nam, ngơ có nguồn gốc từ Trung Quốc, đƣợc trồng vào khoảng kỷ XVII (theo “Vân Đài loại ngữ” Lê Quý Đơn) Tuy nhiên, nƣớc có truyền thống sản xuất lúa nƣớc nên thời gian đầu ngô đƣợc ý mà phát triển năm gần Ngơ có nhiều cách phân loại khác nhau, phân loại theo đ c điểm thực vật học, sinh thái học, nông học, thời gian sinh trƣởng thƣơng phẩm Phân loại theo đ c điểm thực vật học dựa vào hạt có mày hay khơng có mày, hình thái bên ngồi cấu trúc nội nhũ hạt, ngơ đƣợc phân thành lồi phụ: ngô bọc, ngô đá, ngô ngựa, ngô đƣờng, ngô nổ, ngô bột, ngô nếp, ngô đƣờng bột, ngô bán ngựa Từ loài phụ vào màu sắc hạt màu sắc lõi ngô để phân thành thứ [3] 1.1.2 Đặc điểm sinh học ngơ Ngơ thực vật mầm trồng nhiều loại đất khác nhƣng thích hợp đất có thành phần giới nhẹ độ màu mỡ cao, dễ thoát nƣớc, tầng canh tác dày, pH 6-7 [13] Cây ngô gồm phận: rễ, thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) hạt Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Ngơ có hệ rễ chùm tiêu biểu rễ họ Hịa thảo Tùy theo vị trí, chức năng, nhiệm vụ thời gian sinh trƣởng mà rễ hoàn chỉnh đƣợc chia làm loại: Rễ mầm, rễ đốt rễ chân kiềng Rễ mầm (rễ tạm thời, rễ hạt) mọc từ trụ mầm, chức rễ hút nƣớc, thức ăn non Rễ đốt (rễ phụ cố định) phát triển từ đốt thấp thân, mọc vòng quanh đốt dƣới m t đất bắt đầu lúc ngô đƣợc - Đây loại rễ định trình sinh trƣởng phát triển ngơ, giúp hút nƣớc chất dinh dƣỡng suốt đời sống Rễ chân kiềng (rễ neo, rễ chống) mọc quanh đốt thấp sát m t đất Rễ giúp chống đỡ bám ch t vào đất, ngồi cịn tham gia hút nƣớc dinh dƣỡng [6] Thân ngô đ c, đƣờng kính từ - cm, cao từ 1,8 - m Thân ngô trƣởng thành bao gồm nhiều lóng nằm đốt kết thúc bơng cờ Thân ngơ ngồi nhiệm vụ giúp đứng vững, phận dự trữ vận chuyển chất hữu cơ, ngồi cịn có khả quang hợp để tổng hợp chất hữu [6] Lá ngô mọc từ mắt đốt mọc đối xứng xen k Căn vào vị trí hình thái cây, ngơ đƣợc chia thành nhóm: mầm, thân, ngọn, bi Lá ngơ điển hình đƣợc cấu tạo bao gồm phận: bẹ lá, phiến (bản lá), thìa (lƣỡi lá, tai lá) Lá ngô quan làm nhiệm vụ quang hợp, đồng thời làm nhiệm vụ trao đổi khí, hơ hấp, dự trữ dinh dƣỡng… Số lƣợng lá, chiều dài, chiều rộng, độ dày, lơng tơ, màu lá, góc gân thay đổi tùy theo giống khác Số đ c điểm ổn định ngơ, có quan hệ ch t với số đốt thời gian sinh trƣởng Những giống ngô ngắn ngày thƣờng có 15 - 16 lá, giống ngơ trung bình có 18 - 20 lá, giống ngơ dài ngày thƣờng có 20 [6] Lá ngô quan làm nhiệm vụ quang hợp, đồng thời làm nhiệm vụ trao đổi khí, hơ hấp, dự trữ dinh dƣỡng… Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Ngô loại có hoa khác tính gốc Cơ quan sinh sản đực nằm song vị trí khác Hoa đực nằm đỉnh cây, xếp theo chùm gồm trục nhiều nhánh, hoa mọc nách thân ngô, số mầm nách nhiều nhƣng có 1-3 mầm nách phát triển thành bắp, số bắp phụ thuộc vào giống, điều kiện tự nhiên mật độ gieo trồng, chế độ chăm sóc Hạt ngơ thuộc loại dĩnh gồm phần chính: vỏ hạt, lớp alơrơn, phơi, nội nhũ chân hạt Vỏ hạt màng nhẵn bao xung quanh hạt Lớp alơrôn nằm dƣới vỏ hạt bao lấy nội nhũ phôi Nội nhũ phần hạt chứa tế bào dự trữ dinh dƣỡng Nội nhũ gồm hai phần nội nhũ bột nội nhũ sừng Tỷ lệ nội nhũ bột nội nhũ sừng tùy vào chủng ngô, giông ngô Phôi ngơ chiếm 1/3 thể tích hạt ngơ, gồm có: ngù (phần ngăn cách nội nhũ phôi), mầm, trụ dƣới mầm, rễ mầm chồi mầm Trong bốn phần mầm thƣờng phát triển rõ rệt Màu sắc hạt phụ thuộc đ c tính di truyền giống chủng loại, hạt ngơ có nhiều màu sắc khác nhƣ: trắng, vàng, tím, da cam, đỏ…Mỗi bắp ngơ có từ 200 - 1000 hạt phụ thuộc vào giống, điều kiện ngoại cảnh, sinh thái, trung bình bắp có từ 500 - 600 hạt [2] Quá trình sinh trƣởng, phát triển ngô đƣợc chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn sinh dƣỡng từ gieo đến xuất nhị giai đoạn sinh trƣởng thực hoa thụ tinh hạt chín hồn tồn Căn đ c điểm sinh lý thời gian sinh trƣởng chia thời kì sinh trƣởng phát triển quan trọng sau: Thời kì hạt nảy mầm mọc, thời kì từ đến lá, thời kì từ đến 10 lá, thời kì xốy nõn, thời kì nở hoa thời kì chín [5] Trong giai đoạn ngơ yêu cầu điều kiện khác giai đoạn có ảnh hƣởng khác đến yếu tố tạo thành suất chất lƣợng hạt ngô Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.1.3 Đặc điểm hóa sinh hạt ngơ Hạt ngơ có giá trị dinh dƣỡng cao, chứa tƣơng đối đầy đủ chất dinh dƣỡng cần thiết cho ngƣời gia súc Bột ngô chiếm 65 - 83% khối lƣợng hạt, nguyên liệu quan trọng công nghiệp chế biến bột Thành phần chủ yếu hạt ngô gồm tinh bột protein, ngồi cịn có số chất nhƣ đƣờng, cellulose, chất khoáng, sinh tố Bảng 1.1 Tỉ lệ phận hạt ngô thành phần hóa học chúng [11] Các phận hạt ngơ Tồn hạt Tỉ lệ (%) Thành phần hóa học (tính theo % chất khơ) 100 Tinh bột 71,5 Protein 0,3 Lipid 4,8 Nội nhũ 82,3 86,4 9,4 0,8 Phôi 11,5 8,2 18,8 34,5 Vỏ 5,3 7,3 3,7 1,0 Mày 0,8 5,3 9,1 3,8 Thành phần hạt ngô tinh bột (60 - 70%), chúng tập trung chủ yếu nội nhũ Hàm lƣợng tinh bột ngô tẻ nhiều ngô nếp (68% so với 65%) đƣợc chia thành tinh bột mềm (tinh bột bột) tinh bột cứng (tinh bột sừng) Ngô nếp đƣợc cấu tạo hồn tồn từ amylopectin nên có độ dẻo ngô tẻ [11] Vitamin ngô tập trung lớp ngồi hạt ngơ mầm Ngơ có nhiều vitamin C, vitamin B (B1, B2, B6 ) Vitamin PP thấp cộng với thiếu tryptophan amino acid tạo vitamin PP Riêng ngơ vàng chứa nhiều carotene (tiền vitamin A) [16] Tỷ lệ chất béo hạt ngô tƣơng đối cao (3 - 6%), chủ yếu tập trung mầm ngô Trong chất béo ngô có 50% acid linoleic, 31% axít oleic, 13% axít panmitic 3% stearic Hàm lƣợng lipid tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng hạt [9] Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 1.1.4 Giá trị kinh tế Ngô lƣơng thực quan trọng kinh tế toàn cầu, 1/3 dân số giới dùng ngơ làm lƣơng thực chủ yếu Tồn giới sử dụng khoảng 21% sản lƣợng ngô làm lƣơng thực cho ngƣời, nƣớc Trung Mỹ, Nam Á Châu Phi sử dụng ngô làm lƣơng thực chính, nƣớc Đơng Nam Phi sử dụng 85% sản lƣợng lƣơng thực cho ngƣời [13] Ngô đƣợc sử dụng nhiều công nghiệp nhƣ chế biến thực phẩm, công nghiệp nhẹ Các loại ngô nếp, ngô đƣờng đƣợc đóng hộp làm thực phẩm xuất Bột ngơ đƣợc dùng để nấu cồn sản xuất đƣờng glucose, làm môi trƣờng nuôi cấy nấm penicillin, sản xuất acid acetic Lõi ngơ đƣợc chế biến làm chất cách điện, nhựa hóa học Phôi ngô dùng để ép dầu, phục vụ cơng nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm Ví dụ, nƣớc Mỹ hàng năm sử dụng 18% tổng sản lƣợng ngô để sản xuất tinh bột, 37% sản xuất cồn 5,8% sản xuất bánh kẹo [18] Ở nƣớc ta, ngô lƣơng thực đứng hàng thứ hai sau lúa nƣớc, giữ vai trò quan trọng kinh tế quốc dân nói chung sản xuất nơng nghiệp nói riêng, đ c biệt với đồng bào vùng cao miền núi ngơ cịn góp phần xóa đói giảm nghèo [6] Hàng năm, nƣớc ta phải nhập lƣợng lớn ngô từ nƣớc nhƣ: Braxin, Achentina, Ấn Độ, Thái Lan, Camphuchia, Lào Theo báo cáo thống kê tháng năm 2015 Trung tâm Tin học Thống kê - Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, lƣợng ngô nƣớc ta nhập từ tháng 9/2014 đến tháng 8/2015 4.263.903 tƣơng đƣơng 963.184.000 USD [49] 1.1.5 Tình hình sản xuất ngơ giới Ngô loại ngũ cốc quan trọng giới đứng thứ sau lúa mì lúa gạo, có địa bàn phân bố rộng, đƣợc gieo trồng rộng khắp giới với sản lƣợng hàng năm cao lƣơng thực Do điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng, tập quán canh tác dẫn đến diện tích, sản lƣợng suất ngơ khu vực có khác Sự chênh lệch đƣợc thể bảng 1.2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Bảng 1.2 Tình hình sản xuất ngơ giới 10 năm gần Năm 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Diện tích (triệu ha) 147,45 148,16 146,96 158,53 162,87 158,85 164,31 172,05 177,38 184,19 Sản lượng (triệu tấn) 728,92 713,68 706,84 789,88 830,34 820,00 851,17 888,01 872,07 1016,74 Năng suất (tạ/ha) 49,44 48,17 48,10 49,82 50,98 51,62 51,80 51,61 49,16 55,2 Nguồn: FAOSTAT, 2014 [48] Theo số liệu bảng, sản lƣợng toàn giới năm 2013 1016,74 triệu năm 2004, suất ngơ trung bình giới đạt 728,92 triệu Đến năm 2007 suất đạt gần 50 tạ/ha Diện tích gieo trồng tăng dần theo năm đồng thời sản lƣợng suất đƣợc tăng theo Sản lƣợng tăng không diện tích gieo trồng tăng mà cịn nhờ có đổi mới, phát triển khoa học công nghệ, nhiều lồi ngơ có suất cao đƣợc đƣa vào sản xuất Diện tích gieo trồng ngơ châu lục có chênh lệch nhau, Nhìn chung diện tích trồng ngày đƣợc mở rộng Năm 2004 diện tích trồng 147,45 triệu nhƣng đến năm 2013 đƣợc mở rộng lên 184,19 triệu Năm 2009 diện tích trồng bị giảm xuống 158,85 triệu nhiên suất tăng Do có nhiều giá trị sử dụng giá trị kinh tế, ngô trở thành loại ngũ cốc quan trọng thứ giới Hiện điều kiện tự nhiên nhƣ phát triển khoa học kỹ thuật mà tình hình sản xuất ngơ Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn quốc gia giới có khác biệt diện tích, suất lẫn sản lƣợng, khác biệt đƣợc thể qua bảng 1.3 Bảng 1.3 Tình hình sản xuất ngô số quốc gia giới năm 2014 Nước Mỹ Trung Quốc Braxin Ấn Độ Ý Hy Lạp Israel Diện tích (triệu ha) 35,48 35,26 15,32 9,50 0,80 0,19 0,004 Sản lượng (triệu tấn) 353,70 217,73 80,54 23,29 6,5 2,19 0,11 Năng suất (tạ/ha) 99,70 61,75 52,58 24,52 80,96 115,00 225,56 Nguồn: FAOSTAT, 2014 [48] Qua bảng thấy rằng, giới Mỹ quốc gia có diện tích trồng ngơ lớn với 35,48 triệu có sản lƣợng lớn với 335,70 triệu nhiên sản lƣợng đạt 99,70 tạ/ha, cao lại Israel với diện tích có 0,004 triệu nhƣng lại có suất đạt tới 225,56 tạ/ha Cùng với đó, Hy Lạp có diện tích nhỏ 0,19 triệu nhƣng có suất 115,00 tạ/ha Sau Mỹ Trung Quốc, cƣờng quốc phát triển lớn mạnh Với diện tích lãnh thổ lớn giới sản xuất ngô nƣớc lớn thứ với diện tích 35,26 triệu có sản lƣợng 217,73 triệu Sản lƣợng ngô giới tăng nhanh năm gần đây, chủ yếu tăng suất nhờ giống kỹ thuật canh tác tƣới tiêu Trong giai đoạn nay, ngô với lúa nƣớc, lúa mỳ lƣơng thực chiếm vị trí quan trọng nhất, ni sống tồn nhân loại Vì vậy, việc lựa chọn giống ngơ có đ c tính tốt, suất cao biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến giải pháp quan trọng để chống lại khủng hoảng lƣơng thực tồn cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 10 1.1.6 Tình hình sản xuất ngô Việt Nam Ở Việt Nam, ngô lƣơng thực quan trọng thứ hai sau lúa màu quan trọng đƣợc trồng nhiều vùng sinh thái khác, đa dạng mùa vụ gieo trồng hệ thống canh tác Trƣớc sản xuất ngơ nƣớc ta cịn nhỏ lẻ, phân tán, m t khác kỹ thuật canh tác chất lƣợng giống dẫn đến suất thấp Trong năm gần sản xuất ngô nƣớc ta có thay đổi đáng kể, đƣợc thể qua bảng 1.4 Bảng 1.4 Tình hình sản xuất ngơ Việt Nam từ 2006 - 2013 Diện tích Sản lượng Năng suất (triệu ha) (triệu tấn) (tạ/ha) 2006 1,033 3,85 37,31 2007 1,096 4,30 39,26 2008 1,440 4,57 31,75 2009 1,089 4,37 40,14 2010 1,126 4,61 40,90 2011 1,121 4,84 43,13 2012 1,118 4,80 42,95 2013 1,170 5,19 44,35 Năm Nguồn: FAOSTAT 2014 [48] Nhìn chung sản lƣợng ngơ nƣớc ta ngày tăng M c dù diện tích gieo trồng không tăng nhiều năm 2006 1,033 triệu đến năm 2013 1,170 triệu nhƣng suất tăng mạnh từ 3,85 triệu lên 5,19 triệu Năm 2008 diện tích gieo trồng tăng mạnh lên 1,440 triệu nhƣng suất đạt 31,75 tạ/ha Đến năm 2009 diện tích lại giảm xuống 1,089 triệu nhƣng suất lại đạt 40 tạ/ha Qua số liệu cho ta thấy hạn chế sản xuất nƣớc nhà Trong năm gần có đầu tƣ khoa học kỹ thuật, áp dụng công nghệ sản xuất suất gieo trồng ngày đƣợc cải thiện Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 11 1.2 MỌT NGÔ VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỌT NGƠ ĐẾN Q TRÌNH BẢO QUẢN NƠNG SẢN 1.2.1 Đặc điểm mọt hại ngơ (Sitophilus zeamais Motschulsky) 1.2.1.1 Sơ lược mọt hại ngô Mọt hại ngơ (gọi tắt mọt ngơ) có tên khoa học Sitophyllus zeamais Motsch, thuộc Coleoptera, họ Curculionidae Mọt ngơ loại đa thực, chúng ăn đƣợc hầu hết loại ngũ cốc, loại đậu, hạt có dầu nhiều sản phẩm thực vật khác Thức ăn thích hợp với ngơ hạt Mọt có phổ biến hầu hết nƣớc giới, châu Á, vùng Địa Trung Hải (Châu Âu) Bắc Mỹ Ở nƣớc ta kho lƣơng thực, kho bảo quản ngơ, gạo thƣờng g p lồi mọt Mọt đẻ trứng đồng kho Nó thuộc loại phá hoại nghiêm trọng [35] Con đ c Con Hình 1.1 Mọt ngơ Sitophilus zeamais Mọt gây hại bắp hạt ngô giai đoạn ngơ chín sáp ngồi đồng, chúng theo ngơ vào kho gây hại liên tục suốt trình bảo quản Trong kho mọt hoạt động nhanh nhẹn, hay bay bị có tính giả chết, chúng thích bị lên vị trí cao đống hạt Khi g p điều kiện độ nhiệt cao, mọt thƣờng tập trung vào k kho, mép bao… để ẩn nấp Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ HƯỜNG PHÂN LẬP GEN CYSTATIN 10 LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60.42.02.01 LUẬN... hành đề tài: ? ?Phân lập gen Cystatin 10 liên quan ến khả kháng mọt số giống ngô? ?? Mục tiêu nghiên cứu Phân lập xác định đƣợc trình tự gen Cystatin 10 hai giống ngô (kháng mọt tốt kháng mọt kém) Nội... Thu thập đánh giá khả kháng mọt số giống ngô - Nhân gen, tách dịng xác định trình tự gen Cystatin 10 hai giống ngô kháng mọt tốt kỹ thuật RT-PCR - So sánh trình tự gen Cystatin 10 nghiên cứu với