Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word Nghien cuu ap dung tin sinh hoc de quan ly an toan sinh hoc doc B KH & CN V DT N B K H & C N V D T N N Bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n ViÖn Di truyÒn N«ng nghiÖp §−êng Ph¹m V¨n §[.]
B.KH&CNVDTNN B.KH & CN V DT N Bé n«ng nghiƯp phát triển nông thôn Viện Di truyền Nông nghiệp Đờng Phạm Văn Đồng Từ Liêm Hà Nội ọc kỹ thuật Đề tài: ụng tin sinh học để quản lý an toàn sinh học sinh vật biến đổi gen TS Đặng Trọng Lơng 6817 24/4/2008 Hà Nội, 2007 Ịn 2007 thc ViƯn DTNN chÐp toµn bé phần tài liệu phải gửi đến Viện Di truyền Nông nghiệp, trừ trờng hợp sử dụng vớiViện mục đích n trởng Bộ Khoa học Công nghệ Đờng Phạm Văn Đồng Từ Liêm Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu áp dụng tin sinh học để quản lý an toàn s TS Đặng Trọng Lơng Hà Nộ Tài liệu đợc chuẩn bị sở kết thực Đề tài cấp Nhà nớc, mà số KC.04-34 DanhsáchtácgiảcủaĐềtàiKH&CNcấpnhànớc (DanhsáchnhữngcánhânđÃđónggópsángtạochủyếuchoĐềtài) Tênđềtài :Nghiêncứu ápdụn gtinsinhhọcđểquảnlýantoànsinhhọcsinhvậtbiếnđổi genvàsảnphẩmcủachúng Thuộcchơngtrình:NghiêncứukhoahọcvàpháttriểnCôngnghệSinhhọc Thờigianthựchiện:từ1/2005đến6/2007 Cơquanchủtrì:ViệnDitruyềnNôngnghiệp BộNôngnghiệpvàPháttriểnNôngthôn Bộchủquản:BộKhoahọcvàCôngnghệ Danhsáchđộingũcánbộthamgiathựchiệnđềtài: Họvàtên Cơquancôngtác Sốthángl àmviệcc hođềtài A.Chủnhiệmđềtài: TS.ĐặngTrọngLơng ViệnDitruyềnNôngnghiệp 30th¸ng ViƯnDTNN 18th¸ng 12th¸ng 18th¸ng 18th¸ng 18th¸ng 9th¸ng 18th¸ng 18th¸ng 18tháng 18tháng 18tháng 18tháng 18tháng 12tháng B Cánbộnghiêncứu: PGS.TSVũĐứcQuang TS.NguyễnDuyBình TS.LÃTuấnNghĩa CN.NguyễnTrịnhToàn TS.NguyễnH.MinhQuyên TS.LêNhKiểu Th.SKhuấtHữuTrung Th.SNguyễnPhơngĐoài Th.SNguyễnThúyĐiệp 10 KS.NguyễnTrờngKhoa 11 KS.LêThanhLoan 12 KS.KiềuThịDung 11 TS.TrầnThịCúcHoà 12 Th.STrầnNhLong PVKhítợngTVvàMTViệnD TNN ViệnDTNN TTCôngNghệSHĐHQGViệnDTNN ViệnDTNN ViệnDTNN ViệnDTNN ViệnDTNN ViệnDTNN ViệnDTNN ViệnLúaĐBSôngCửuLongCôn gtyĐầutPTCôngnghệt i n học( TECKEYJSC) Bàitómtắt Mụctiêucủađềtài:Nghiêncứuápdụngtinsinhhọcđểquảnlýantoànsinhhọcsinhvậtbi ếnđổigenvàsảnphẩmcủachúngl àthuthậpthôngtinvànhậnbiếtsinhvậtbiếnđổigen(G MOs)vàsảnphẩmcủachúng.TừđóxâydựngcơsởdữliệuvềGMOs,thiếtkếxâydựngtrangWeb site.XâydựngvàđềxuấtđợcgiảiphápquảnlývềGMOsvàsảnphẩmcủachúngvàbiệnphápt hựchiện,cảnhbáovềtiềmẩ n rủiro(nếucó).Đềtàicũngứngdụngtinsinhhọcđểphụcvụcôngt ácthuthậpvàxâydựngbảnđồchỉthịphântửcácgencóliênquanđếntínhtrạngquantrọngcủacâ ylúa Phơngpháp ng hi ê n cứu:ChúngtôiđÃứngdụngcôngnghệthôngtin, ti n học,côngng hệsinhhọc,sinhhọcphântử,cácphơngpháplaigiốngtruyềnthống, trongquátrìnhnghiêncứuđểthựchiệnđềtài Đốitợngnghiêncứucủađềtàilàc c sinhv ậ t b i Õ n ® ỉ i g e n ( b a o g å m : t h ự c v ậ t , độngvật,visinhvậtvàsảnphẩmhạt,thứcănchănnuôi),cácgiốnglúadựchiêmvàLC93-1 Kếtquảnổibậtvàtínhmớicủađềtài: Thuthậpđợccácthôngtinvềcáccâytrồng,vậtnuôi,visinhvậtbiếnđổigenvàt h ứ c ăn gia súc có chứaG MO s ĐÃthuthậpđợccácdữliệuliênquanđếncấutrúcgenđÃđợcchuyển vàotrongcácsinhvậtbiếnđổigen Xâydựngđợcphầnmềmquảnlýcâytrồng,vậtnuôi,visinhvậtbiếnđổigenvàsảnphẩmcủ achúng.Từđóxâydựngwebsite:http:// www.gmo.gov.vnchứađựngthôngtinliênquanđếnsinhvậtbiếnđổigen TốiuhoáđợcbaphơngphápđểnhậnbiếtGMOs(PCR,laiADN,quethửELISA).Xácđị nhđợccáctrìnht ự m i đ ặ c trngc ủ a P C R pháthiệnđoạnC a M V 35S,TNOS,genBt;cũngnhmẫ u dòvàbộkitđểnhậnbiếtc â y trồngbiếnđổigen.Pháthiệnđợc mộtsốdạngthứcăngiasúchiệnđangluhànhtrênt h ị trờngcóchứasảnphẩmcủacâytrồ ngbiếnđổigen Xâydựngbảnđồchỉthịphânt cácgenliênquanđếnbệnhđạoônở lúadựchiêmvàgenchịuh ạnởlúaLC93-1 ĐÃđềxuấtđợcbiệnphápquảnlýmộtsốđốitợngcâytrồng,vậtnuôi,visinhvậtbiếnđổige n Đàotạo1cửnhânCôngnghệsinhhọcvàđÃxuấtbảnđợc3bàibáo Lờicảmơn Vớisựnỗlực,sángtạotrongnghiêncứucủaChủnhiệmđềtàivàcáccánbột h a m giađ ềt i , Đềt i KC.04-34đÃhoànthànhđúngt i ế n độcủathuyếtminhban đầu.Ngoàira,khôngthểkhôngkểđếnsựquantâm,giúpđỡ,tạođiềukiệncủacácc quan,tổch ức,cácviệnnghiêncứu,cáctrờngđạihọcvàcácnhàkhoahọcViệtN a m Vìvậychúngtôi,xinchânthànhcảmơnB ộ KhoahọcvàCôngnghệ,B ộ Nôngn g h i ệ p vàPTN T,BanChủnhiệmChơngtrìnhKC.04đÃtạođiềukiệngiúpđỡBanthựchiệnđềtàiKC.0434vềmặtchỉđạo,quảnlý,ngânsách Chúngtôicũngxintrântrọngcảmơn: - ViệnDitruyềnNôngnghiệp - ViệnLúaĐồngBằngSôngCửuLong - PhânViệnKhítợngThuỷvănvàMôitrờng,TP.HCM - CôngtyCổphầnđầutvàpháttriểnCôngnghệ(TECKEYJSC) Cùngvớicácđơnvịnh:ViệnChănnuôi,ViệnCôngnghệSinhhọc,TrungtâmQuanTrắcv àDữliệuMôitrờng,CụcbảovệMôitrờng,TrungtâmCôngnghệSinhhọc-ĐHQuốc gia HàNội,TrờngĐH NôngnghiệpI, .đÃgiúpđỡ,tạođ i ề u kiệnthuậnlợichochúngtôitrongnghiêncứukhoahọc,côngnghệv àcậpn h ậ t cáckếtquảkhoahọchiệncótạiViệtNam Danhmụccáckýhiệuvàcácchữviếttắt aad:aldehydealcoholdehydrogenase ADN:axítdeoxyribonucleiccADN: axítdeoxyribonucleicbổtrợALS:Enz ymAcetolactatesynthaseARN:axítRi bonucleic bla:beta-galactosidase Bt:Bacillusthuringensis CaMV:Virútkhảmsúplơ(Cauliflowermosaicvirus) CDPK:Calcium-dependentproteinkinase cM:Centimorgan CP4EPSPS:5-Enolpyruvylshokimate-3-phosphatesynthase CS:Cộngsự CSDL:Cơsởdữliệu ECB:EuropeanCornBorer(SâuđụcthânngôChâuÂu) ELISA:Enzymelinkedimmunosorbantassay(Phântíchchấthấpphụmiễndịchgắnkếtenzym) FDA:CơquanquảnlýthuốcvàthựcphẩmMỹ GM:Biếnđổiditruyền(Biếnđổigen) GMCs:Câytrồngbiếnđổigen(GeneticallyModifiedCrops) GMMs:Visinhvậtbiếnđổigen(GeneticallyModifiedMicroorganisms) GMOs:Sinhvậtbiếnđổigen(GeneticallyModifiedOrganisms) GmFad2-1:delta12Desaturasegox:Glyphosateoxido reductaseGS:GenGlutaminesynthet aseGUS:-D-Glucuronidase HPLC:Sắckýlỏngcaoáp NIR:Phổhồngngoạigần(Nearinfraredspectroscopy) TNOS:TerrminatorNopalinesynthasenptII:Ne omycinphosphotransferasem A R N : ARNth« ngtin PATh a y b a r : phosphinothricin-N-acetyltransferase PCR:Phảnứngtrùnghợp(PolymeraseChainReaction) PCB:Chlorinatedpolychlorinatedbiphenyls pmi:Phosphomanoseisomerase QC-PCR:QuantitativecompetitivePolymeraseChainReaction(PCRcạnhtranh địnhlợng) QTL:Quantitativetraitloci rBGH:Hoocmonsinhtrởng SQL:StructuredQ u e r y Language(NgônngữvấnđápdoIBMsoạnthảođợcsửdụngrộngrà itronghệthốngmáytính) SSR:SimpleSequenceRepeat TCE:Trichloroethylene Mụclục Mởđầu 1Chơng1:tổngquantàiliệu 1.1 KháiniệmvềGMO .6 1.2 Tìnhhìnhthơngmạihoásinhvậtbiếnđổigen 1.2.1 Tìnhhìnhnghiêncứuvàthơngmạihoácâytrồngbiếnđổigen .6 1.2.2 Thựctrạngnghiêncứuđộngvậtbiếnđổigen 12 1.2.3 Thựctrạngnghiêncứuvisinhvậtbiếnđổigen 14 1.3.Vấnđềantoànvàrủirocủasinhvậtbiếnđổigen 15 1.4.CácphơngphápxácđịnhGMOs 19 1.4.1 PhơngphápxácđịnhdựatrêncơsởADN 19 1.4.1.1 KỹthuậtPCRđịnhtính 19 1.4.1.2 PCRđiểmcuốiđịnhlợng(QuantitativeEnd-pointPCR) 20 1.4.1.3 PCRđịnhlợngxửlýsốliệuthôngquamáytính(Quantitative Real-timePCR) 21 1.4.1.4.KỹthuậtSouthernBlot 24 1.4.2 KỹthuậtnhậnbiếtGMOsdựatrêncơsởprotein 25 1.4.2.1.KỹthuậtphântíchELISA 25 1.4.2.2.Kỹthuậtdảichảybên 26 1.4.2.3.KỹthuậtWesternblot 26 1.4.3 NhậnbiếtGMOstheotỷlệnhỏ 27 1.5 Tổngquanvềthiếtkếmồi,mẫudòđểnhậnbiếtGMOs 27 1.6 Xâydựngcơsởdữliệuvàthiếtkếphầnmềm 29 1.6.1.Phânloạicơsởdữliệu 29 1.6.2 Tổngquanvềvấnđềxâydựngcơsởdữliệuvàthiếtkếphầnmềm 30 1.6.3 TổngquanvềnghiêncứuvàsựpháttriểncủamạngWebvàCSDL 33 1.7 ứngdụngtinsinhhọcđểgiảitrìnhtựgen .34 1.8 tổngquanvềlậpbảnđồgenlúa .35 1.8.1 SửdụngSSRtronglậpbảnđồgenlúa 35 1.8.2 Tìnhhìnhnghiêncứulậpbảnđồgenkhángđạoôn 36 1.8.3 Tìnhhìnhnghiêncứulậpbảnđồgenchịuhạn .37 Chơng2:vậtliệuvàphơngphápnghiêncứu 402.1.vậtliệunghiêncứu 40 Cácdòng,giốngsửdụngtrongnghiêncứu 40 Cácgensửdụngtrongthiếtkếcáccặpmồivàmẫudò 40 CáccặpmồisửdụngtrongphảnứngPCRvàcácbộkitnhậnbiếtGMOs 40 CácphầnmềmsửdụngtrongnghiêncứuvàxâydựngWeb 412.2.Hoáchất 42 2.3.Phơngphápnghiêncứu 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 44Môhìnhnghiêncứu 2.3.1 Xâydựngcơsởdữliệuvàthiếtkếphầnmềm 47 44 2.3.2 ThiếtkếmồiPCR,thiếtkếmẫudòchoviệcpháthiệnmộtsốgenphổbiếnđợcchu yểnvàocâytrồng 48 2.3.2.1.Thiếtkếvàkiểmtramồi 48 2.3.2.2.Thiếtkếmẫudò 48 2.3.3.PhơngpháppháthiệnGMOs 49 49 2.3.3.2.PhảnứngPCR 50 2.3.3.3 XácđịnhGMOsbằngquethửmiễndịchELISA 53 2.3.3.4 XácđịnhGMOsnhờkỹthuậtlaiphântửADN(Southernblot) 54 2.3.3.1.PhơngpháptáchchiếtADN 2.3.4 GiảitrìnhtựmộtsốgenđÃđợcsửdụngtrongbiếnnạpGMOs 55 2.3.5 ứngdụngtinsinhhọcđểlậpbảnđồchỉthịphântửcácgencóliênquan đếnbệnhđạoônởlúaDựchiêmvàtínhtrạngkhánghạnởlúaLC93-1 56 2.3.5.1 LậpbảnđồgenkhángbệnhđạoônởlúaDựchiêm .56 2.3.5.2 LậpbảnđồgenchịuhạnởlúaLC93-1 57 2.4.Máymócthiếtbị 57Chơng3:kếtquảvàthảoluận 59 3.1 kếtquảthuthậpthôngtinvềsinhvậtbiếnđổigen 59 3.1.1 Thôngtinvềmộtsốcâytrồngbiếnđổigen 59 59 3.1.1.2.Cácdòngngôbiếnđổigen 65 3.1.1.3 DòngcàchuachuyểngenFLAVRSAVRTM .78 3.1.1.4 MộtsốdòngBông(GossypiumhirsutumL)chuyểngen .79 3.1.1.1.Đậutơngbiếnđổigen