Thiết kế vector chuyển gen pbi121 iphp1 mang gen chống chịu hạn, mặn của cây muống biển

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ��� KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VECTOR CHUYỂN GEN pBI121-ipHP1 MANG GEN CHỐNG CHỊU HẠN, MẶN CỦA CÂY MUỐNG BIỂN Sinh viên thực : Tôn Sơn Bách Lớp : K63CNSHD Mã sinh viên : 637307 Giảng viên hƣớng dẫn : PGS.TS Đỗ Thị Huyền TS Ninh Thị Thảo Bộ môn : Công nghệ sinh học Thực vật Khoa : Công nghệ Sinh học Hà Nội, 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết đƣợc trình bày khố luận hồn toàn trung thực Kết đƣợc thu thập dựa vào q trình nghiên cứu khoa học tơi phịng Di truyền tế bào thực vật, viện Công nghệ sinh học, viện Hàn lâm khoa học Việt Nam Tôi xin cam đoan thơng tin tham khảo có khoá luận đƣợc ghi rõ nguồn gốc mục tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Tôn Sơn Bách i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin phép đƣợc gửi lời cảm ơn tới ban Giám đốc Học viện, thầy cô Khoa Công nghệ sinh học thầy, cô tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập, rèn luyện, nghiên cứu Học viện Nông nghiệp Việt Nam Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới cô PGS.TS Đỗ Thị Huyền, TS Lê Thị Bích Thủy tạo điều kiện cho em thực hồn thành khóa luận tốt nghiệp phịng Di truyền tế bào thực vật, viện Công nghệ sinh học anh chị cán phòng Di truyền tế bào thực vật Em ĩn đƣợc bày tỏ lòng biết ơn tới TS Ninh Thị Thảo, giảng viên môn Công nghệ sinh học thực vật, khoa Công nghệ Sinh học tận tình hƣớng dẫn em trình nghiên cứu, thực hồn thành khố luận Cuối cùng, em xin gửi lời cảm đến gia đình, anh chị, bạn bè động viên, khích lệ tinh thần em suốt q trình hồn thành khố luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Tôn Sơn Bách ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii TÓM TẮT viii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan rau muống muống biển 1.1.1 Giới thiệu rau muống 1.1.2 Giới thiệu muống biển 1.1.3 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2 Sự biến đổi khí hậu mối đe doạ hạn mặn an ninh lƣơng thực toàn cầu 1.2.1 Ảnh hƣởng biến đổi khí hậu hạn mặn nông nghiệp 1.2.2 Ảnh hƣởng biến đổi khí hậu hạn mặn an ninh lƣơng thực 1.3 Thành tựu chọn tạo giống trồng chuyển gen 10 1.4 Một số gen chống chịu hạn, mặn thực vật 13 1.5 Các phƣơng pháp chuyển gene thực vật 14 1.5.1 Vector chuyển gen thông qua vi khuẩn A tumefaciens 14 1.5.2 Giới thiệu vector pBI121 17 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Vật liệu nghiên cứu 20 2.2 Nội dung nghiên cứu 22 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 22 iii 2.3.1 Phƣơng pháp tách dòng gen 22 2.3.2 Phƣơng pháp biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E coli DH5α sốc nhiệt 23 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Kết nhân dòng gen ipHP1 từ rau muống biển 29 3.1.1 Kết thiết kế mồi 29 3.1.2 Kết phân lập gen ipHP1 29 3.1.3 Kết tạo vector pJET1.2 blunt tái tổ hợp mang gen ipHP1 30 3.1.4 Kết xác định trình tự gen ipHP1 33 3.2 Thiết kế vector pBI121/35S/ipHP1/Nos với điều khiển promoter CaMV 35S 36 3.2.1 Kết tạo vector chuyển gen tái tổ hợp 36 3.2.2 Tạo chủng E coli DH5α mang vector chuyển gen tái tổ hợp pBI121/35S/ ipHP1/Nos 37 3.2.3 Kết kiểm tra vector pBI121/35S/ ipHP1/Nos colony PCR enzyme giới hạn 38 3.2.4 Kết tạo chủng A tumefaciens mang vector chuyển gen tái tổ hợp pBI121/35S /HP1/Nos 40 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 51 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Trình tự cặp mồi ipHP1 20 Bảng 2.2: Thiết bị nghiên cứu sử dụng 21 Bảng 3.1: Trình tự thơng số cặp mồi ipHP1-R/F 29 Bảng 3.2: Vị trí sai khác trình tự amino acid gen ipHP1 gen ipHP1 (hypothetical protein) mang mã số AWW16520.1 35 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cây hoa muống biển Hình 1.2: Số lƣợng ngƣời thiếu dinh dƣỡng giới qua năm 10 Hình 1.3: Bản đồ vector pBI121 16 Hình 1.4: Cấu trúc promoter CaMV 35s 17 Hình 1.3: Vùng T-DNA vector pBI121 18 Hình 2.1: Cây muống biển sử dụng thí nghiệm .20 Hình 3.1: Kết điện di sản phẩm RT-PCR nhân gen ipHP1 30 Hình 2: Ảnh điện di kiểm tra vector tách dòng pJET1.2 blunt/ipHP1 phƣơng pháp PCR khuẩn lạc 31 Hình 3: Ảnh điện di sản phẩm tách plasmid 32 Hình 3.4: Ảnh điện di sản phẩm cắt vector tách dòng pJET1.2 blunt/ipHP1 enzyme giới hạn BamHI SacI 33 Hình 3.5: Kết so sánh trình tự nucleotide gen ipHP1 phân lập từ rau muống biển với gen ipHP1có mã số MF680610.1 ngân hàng Genbank (NCBI) .34 Hình 3.6: Kết so sánh trình tự amino acid gen ipHP1 phân lập từ rau muống biển gen ipHP1 (hypothetical protein) có mã số AWW16520.1 Genbank (NCBI) 35 Hình 3.7: Sơ đồ cấu trúc vector chuyển gen PBI121/35S/ ipHP1/Nos 36 Hình 3.8: Ảnh điện di sản phẩm cắt vector pBI121/35S/Gus/Nos pJET1.2 blunt/ipHP1 cặp enzyme giới hạn BamHI SacI 37 Hình 3.9: Ảnh điện di kiểm tra vector chuyển gen pBI121/35S/ ipHP1/Nos sản phẩm colony PCR .38 Hình 3.10: Ảnh điện di kiểm tra vector chuyển gen pBI121/35S/ ipHP1/Nos enzyme giới hạn 39 Hình 3.11: Dịng khuẩn lạc thu đƣợc 40 Hình 3.12: Ảnh điện di sản phẩm PCR colony thể biến nạp A tumefaciens .41 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải nghĩa ABA Abscisic acid BAH Betaine aldehyde dehydrogenase COD Chemical Oxygen Demand CS Cộng DEPC Diethyl pyrocarbonate ĐC Đối chứng FOX Forkhead box GMO Genetically Modified Organism (Sinh vật biến đổi gen) GUS Glucuronidase NOS Nopaline synthase ROS Reactive Oxygen Species SS Settable Solids WDS Water deficit stress vii TÓM TẮT Trong điều kiện khắc nghiệt mơi trƣờng biển đảo khó trồng loại rau xanh cần ứng dụng cơng nghệ việc chọn tạo giống trồng có khả thích nghi điều kiện khí hậu khơ hạn Mục tiêu đề tài thiết kế đƣợc vector chuyển gen mang gen kháng hạn tách dòng từ muống biển phục vụ cho chuyển gen chịu hạn Kết từ mẫu rau muống biển tách dịng thành cơng gen ipHP1 so sánh với gen ipHP1 NCBI có mã số MF680610.1 cho kết độ tƣơng đồng lên tới 99%, độ bao phủ 664/671 nu Chúng thiết kế thành công vector tái tổ hợp pBI121 mang promoter CaMV35S cấu trúc chứa gen đích ipHP1 Biến nạp thành công vector tái tổ hợp pBI121/35S/ipHP1/Nos vào vi khuẩn A tumefaciens Từ dòng khuẩn mang vector tái tổ hợp, bƣớc trung gian để chuyển cấu trúc mang gen vào rau muống nhà viii ĐẶT VẤN ĐỀ Rau xanh loại thức phẩm hàng hóa khơng thể thiếu sống ngƣời Về mặt dinh dƣỡng, rau thuộc nhóm thực phẩm chính, giúp cung cấp lƣợng, vitamin, chất xơ, khống chất Xét góc độ kinh tế, khơng mặt hàng nơng sản đem lại nhiều lợi nhuận góp phần đáng kể phát triển kinh tế quốc dân, mà nguyên liệu ngành công nghiệp chế biến nhƣ trồng rau cải lấy hạt để ép dầu, Trong đó, rau muống đƣợc ƣa chuộng phổ biến đặc tính d trồng, d canh tác sinh trƣởng nhiều loại đất Ngồi ra, rau muống có giá trị dinh dƣỡng cao đặc biệt vitamin A, C; nguyên tố đa lƣợng vi lƣợng với chất có hoạt tính sinh học cao nhƣ – Carotenoid, Lutein Zeaxanthin Chính thế, có tác dụng làm giảm cholesterol, đƣợc sử dụng điều trị thiếu máu, vàng da, phòng ngừa bệnh tim mạch, tiểu đƣờng, (Deb & cs., 2016) Song dù trồng có giá trị nhƣng rau muống lại chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều nƣớc ta Ngƣợc lại, rau muống biển có họ với rau muống nhà, chúng thƣờng mọc hoang ven biển, hải đảo dù giá trị thực phẩm nhƣng lại đƣợc tập trung nghiên cứu nhờ có chứa gene chịu hạn, mặn hợp chất sinh học qu Mới đây, nhóm nhà khoa học đến từ Trung Quốc tạo thƣ viện cDNA gen liên quan đến chịu mặn I pes-caprae (gen ipSR), có gen ipHP1 (ipSR24) gen mới, có tiềm kháng hạn (Zhang Mei & cs., 2018b) Trong điều kiện khắc nghiệt mơi trƣờng biển đảo khiến cho khó trồng loại rau Chính vậy, nguồn cung rau ngƣời dân đội đảo vận chuyển từ đất liền nhƣng với khoảng cách, khó khăn di chuyển điều kiện thời tiết nên vơ hạn chế Từ đó, đặt vấn đề tập trung ứng dụng công nghệ để chọn tạo giống rau biến đổi gen thích nghi điều kiện khơ hạn mặn địa phƣơng Nếu tách dòng gen kháng chịu hạn, mặn rau muống biển chuyển sang rau muống chọn tạo đƣợc giống rau muống vừa có giá trị thực phẩm vừa TÀI LIỆU THAM KHẢO T i liệu tiếng Việt Trần Xuân An, Đặng Xuân Nghiêm, Tăng Thị Hạnh, Phạm Văn Cƣờng, Đỗ Thị Phúc (2014) Nghiên cứu trình tự gen mã hóa cho LEA protein số giống lúa địa phƣơng chịu mặn J Sci 12(4): 516-521 Trần Đức Bình, Dƣơng Thị Hồn, Nguy n Thị Thanh Hƣơng, Lê Ngọc Hân, Dỗn Hồng Sơn, Bùi Thu Hà, Phạm Quỳnh Anh (2017) Nh ng lồi có giá trị làm thuốc thuộc chi khoai lang (Ipomoea L.)– họ bìm bìp (Convolvulaceae juss) Việt Nam Báo cáo Hội nghị khoa học toàn quốc sinh thái tài nguyên http://iebr.ac.vn/database/HNTQ7/1116.pdf sinh vật lần thứ y r y ậ 28/4/2022 Nguy n Thị Ngọc Dinh, Phạm Tiến Dũng, Nguy n Hồng Hạnh, Trần Anh Tuấn (2015) Hiệu sử dụng dung dịch thủy canh h u sản xuất rau muống J Sci 13(4): 495-501 Nguy n Thị Điệp (2021) Việt Nam Dự COP 26: Chủ Động Ứng Phó Với Thời Tiết Khắc Nghiệt Vietnamplus https://www.vietnamplus.vn/viet-nam-ducop-26-chu-dong-ung-pho-voi-thoi-tiet-khac-nghiet/749714.vnp Ngày r y ậ 28/4/2022 Nguy n Thị Thu Ngân (2014) Nghiên cứu đặc điểm thích nghi số thực vật vùng đất cát ven biển Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Luận văn thạc sĩ Đại học Sƣ phạm Tp Hồ Chí Minh, Hồ Chí Minh, Nguy n Thị Loan (2007) Nghiên cứu vai trò loại thực vật thủy sinh vi khuẩn hệ thống đất ngập nƣớc nhân tạo để xử l nƣớc thải: Đề tài NCKH QT 06.39 Bùi Mạnh Minh , Hà Hồng Hạnh, Huỳnh Thị Thu Huệ (2020) Construction of CRISPR/Cas9 expression vectors habouring gRNA targeted on SLIAA9 gene of tomato Vietnam Journal of Biotechnology 18(1): 147-156 Nguy n Đức Thành (2003) Chuyển gen thực vật Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 31-33 43 T i liệu tiếng Anh Altieri M A & Toledo V M (2011) The agroecological revolution in Latin America: rescuing nature, ensuring food sovereignty and empowering peasants Journal of peasant studies 38(3): 587-612 Bruil J (2014) Towards stronger family farms Recommendations from the International Year of Family Farming Farming Matters 30: 38-40 Bullock D & Nitsi E I (2001) GMO adoption and private cost savings: GR soybeans and Bt corn Trong: Genetically Modified Organisms in Agriculture Elsevier: 21-38 Capell T., Bassie L & Christou P (2004) Modulation of the polyamine biosynthetic pathway in transgenic rice confers tolerance to drought stress Proceedings of the National Academy of Sciences 101(26): 99099914 Citovsky B L a V (2019) Pathways of DNA Transfer to Plants from Agrobacterium tumefaciens and Related Bacterial Species Annu Rev Phytopathol 57: 231-251 Dasgupta S., Hossain M., Huq M & Wheeler D (2015) Climate change and soil salinity: The case of coastal Bangladesh Ambio 44(8): 815-826 Daubenmire P L (2019) Genetically Modified Organisms as a Food Source: History, Controversy, and Hope Trong: Chemistry’s Role in Food Production and Sustainability: Past and Present ACS Publications: 203209 Deb S., Sharma U., Das S & Chowdhury A (2016) Pharmacognostical evaluation of aerial parts of Ipomoea aquatica forsk Indian Research Journal of Pharmacy and Science 3(3): 726-736 Duan J & Cai W (2012) OsLEA3-2, an abiotic stress induced gene of rice plays a key role in salt and drought tolerance Eckstein D., Künzel V & Schäfer L (2017) Global climate risk index 2018 Germanwatch, Bonn 44 Fao (2021) The state of food security and nutrition in the world 2021 8-11 Feng W., Lindner H., Robbins N E & Dinneny J R (2016) Growing out of stress: the role of cell-and organ-scale growth control in plant water-stress responses The Plant Cell 28(8): 1769-1782 G a Cangelosi G M., J A Leigh, C C Lee, C Thienes, E W Nester (1989) Role for Agrobacterium tumefaciens ChvA protein in export of beta-1,2glucan Journal of Bacteriology 171(3): 1609-1615 Gangopadhyay M., Das A K., Bandyopadhyay S & Das S (2021) Water Spinach (Ipomoea aquatica Forsk.) Breeding Trong: Advances in Plant Breeding Strategies: Vegetable Crops Springer: 183-215 trang Gao L., Yang G., Li Y., Fan N., Li H., Zhang M., Xu R., Zhang M., Zhao A & Ni Z (2019) Fine mapping and candidate gene analysis of a QTL associated with leaf rolling index on chromosome of maize (Zea mays L.) Theoretical and Applied Genetics 132(11): 3047-3062 Gelvin T T S B (2013) Transfer of Genetic Information From Agrobacterium to Plants Brenner's Encyclopedia of Genetics 107-109 Grunewald W., Bury, J & Inzé, D (2013) Thirty years of transgenic plants Nature 497: 40 Guangwen Tang J Q., Gregory G Dolnikowski, Robert M Russell & Michael A Grusak (2009) Golden Rice is an effective source of vitamin A1,2,3,4 The American Journal of Clinical Nutrition 89(6): 1776–1783 Guo X., Zhang L., Wang X., Zhang M., Xi Y., Wang A & Zhu J (2019) Overexpression of Saussurea involucrata dehydrin gene SiDHN promotes cold and drought tolerance in transgenic tomato plants PLoS One 14(11): e0225090 Huang X.-Y., Chao D.-Y., Gao J.-P., Zhu M.-Z., Shi M & Lin H.-X (2009) A previously unknown zinc finger protein, DST, regulates drought and salt tolerance in rice via stomatal aperture control Genes & development 23(15): 1805-1817 45 Hull G A & Devic M (1995) The -glucuronidase (gus) reporter gene system Plant Gene transfer and expression protocols 125-141 Hummer K E & Hancock J (2009) Strawberry genomics: botanical history, cultivation, traditional breeding, and new technologies Trong: Genetics and genomics of Rosaceae Springer: 413-435 trang Isaaa (2016a) Biotech/GM crops planted on two billion hectares from 1996 to 2015 4-5 Isaaa (2016b) Biotech/GM crops planted on two billion hectares from 1996 to 2015 67-69 Iusem N D., Bartholomew D M., Hitz W D & Scolnik P A (1993) Tomato (Lycopersicon esculentum) transcript induced by water deficit and ripening Plant Physiology 102(4): 1353 Jiang Y., Liang G & Yu D (2012) Activated expression of WRKY57 confers drought tolerance in Arabidopsis Molecular Plant 5(6): 1375-1388 Katsumoto Y., Fukuchi-Mizutani M., Fukui Y., Brugliera F., Holton T A., Karan M., Nakamura N., Yonekura-Sakakibara K., Togami J., Pigeaire A., Tao G.-Q., Nehra N S., Lu C.-Y., Dyson B K., Tsuda S., Ashikari T., Kusumi T., Mason J G & Tanaka Y (2007) Engineering of the Rose Flavonoid Biosynthetic Pathway Successfully Generated Blue-Hued Flowers Accumulating Delphinidin Plant and Cell Physiology 48(11): 1589-1600 Kauffmann F., Van Damme P., Leroux-Roels G., Vandermeulen C., Berthels N., Beuneu C & Mali S (2019) Clinical trials with GMO-containing vaccines in Europe: status and regulatory framework Vaccine 37(42): 6144-6153 Khamwan K., Akaracharanya A., Chareonpornwattana S., Choi Y.-E., Nakamura T., Yamaguchi Y., Sano H & Shinmyo A (2003) Genetic transformation of water spinach (Ipomoea aquatica) Plant Biotechnology 20(4): 335-338 46 Lang A C Y (2021) Climate risk country profile : VietNam Langridge W H (2000) Edible vaccines Scientific American 283(3): 66-71 Leandro Vargas Hernández B., Hinojosa-Moya J., Ruiz-Medrano R & Xoconostle-Cázares B (2021) Plant drought tolerance provided through genome editing of the trehalase gene Plant signaling & behavior 16(4): 1877005 Lian H.-L., Yu X., Ye Q., Ding X.-S., Kitagawa Y., Kwak S.-S., Su W.-A & Tang Z.-C (2004) The role of aquaporin RWC3 in drought avoidance in rice Plant and Cell Physiology 45(4): 481-489 Manigauha A., Gupta V., Ganesh N & Kharya M D (2021) Antioxidant and Cytotoxic Activities of Beach Morning Glory (Ipomoea pes-caprae) Applied NanoBioScience 10(4): 2898-2917 Manvar M N & Desai T (2013) Phytochemical and pharmacological profile of Ipomoea aquatica Indian journal of medical sciences 67 Mao Y., Xu J., Wang Q., Li G., Tang X., Liu T., Feng X., Wu F., Li M & Xie W (2021) A natural antisense transcript acts as a negative regulator for the maize drought stress response gene ZmNAC48 Journal of Experimental Botany 72(7): 2790-2806 Mega R., Abe F., Kim J.-S., Tsuboi Y., Tanaka K., Kobayashi H., Sakata Y., Hanada K., Tsujimoto H & Kikuchi J (2019) Tuning water-use efficiency and drought tolerance in wheat using abscisic acid receptors Nature plants 5(2): 153-159 Mishra N., Sun L., Zhu X., Smith J., Prakash Srivastava A., Yang X., Pehlivan N., Esmaeili N., Luo H & Shen G (2017) Overexpression of the rice SUMO E3 ligase gene OsSIZ1 in cotton enhances drought and heat tolerance, and substantially improves fiber yields in the field under reduced irrigation and rainfed conditions Plant and Cell Physiology 58(4): 735-746 47 Mukhopadhyay R., Sarkar B., Jat H S., Sharma P C & Bolan N S (2021) Soil salinity under climate change: Challenges for sustainable agriculture and food security Journal of Environmental Management 280: 111736 Ncbi PubChem Compound Summary for CID 12410, Hentriacontane PubChem Okorocha K A N., O.C; Ogbonna, C.E; YVogu, C.L & Troegbu, A.N (2010 ) Effects of climate change and food security Agricultural Research and Development 5(4) Porter J R., Xie L., Challinor A J., Cochrane K., Howden S M., Iqbal M M., Lobell D B & Travasso M I (2014) Food security and food production systems Prasad K., Ashok G., Raghu C., Shivamurthy G., Vijayan P & Aradhya S (2005) In vitro cytotoxic properties of Ipomoea aquatica leaf Indian journal of pharmacology 37(6): 397 Qi X., Tang X., Liu W., Fu X., Luo H., Ghimire S., Zhang N & Si H (2020) A potato RING-finger protein gene StRFP2 is involved in drought tolerance Plant Physiology and Biochemistry 146: 438-446 Rathnayake P., Salih R., Wijesundara W., Sumanarathne W., Ranaweera L., Jayarathne H., Weebadde C & Sooriyapathirana S (2020) Morphological variation, species delimits, and phylogenetic relationships of four important Ipomoea species in Sri Lanka Sri Lankan Journal of Agriculture and Ecosystems 2(1) Ruben D Piacentini L S D C., Marcelo Germán Vega & Ivan Novara (2019) Climate Change and Food Security in Food Security: Impact of Climate Change and Technology (21-72) Saxena D & Stotzky G (2000) Insecticidal toxin from Bacillus thuringiensis is released from roots of transgenic Bt corn in vitro and in situ FEMS Microbiology Ecology 33(1): 35-39 48 Shi J., Gao H., Wang H., Lafitte H R., Archibald R L., Yang M., Hakimi S M., Mo H & Habben J E (2017) ARGOS variants generated by CRISPR‐ Cas9 improve maize grain yield under field drought stress conditions Plant Biotechnology Journal 15(2): 207-216 Shinde A S & Chavan N S (2018) Growth Performance of Ipomoea pescaprae (L.) R Br Cuttings in different Media Combinations International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology 11(2): 285-292 Shrivastava P & Kumar R (2015) Soil salinity: A serious environmental issue and plant growth promoting bacteria as one of the tools for its alleviation Saudi journal of biological sciences 22(2): 123-131 Wang J., Li C., Li L., Reynolds M., Mao X & Jing R (2021) Exploitation of drought tolerance-related genes for crop improvement International journal of molecular sciences 22(19): 10265 Wang X., Chang S., Lu J., Fray R., Grierson D & Han Y (2017) Plant genetic engineering and genetically modified crop breeding: history and current status Frontiers of Agricultural Science and Engineering 4(1): 5-27 Wang Y., Ying J., Kuzma M., Chalifoux M., Sample A., Mcarthur C., Uchacz T., Sarvas C., Wan J & Dennis D T (2005) Molecular tailoring of farnesylation for plant drought tolerance and yield protection The Plant Journal 43(3): 413-424 Wei A., He C., Li B., Li N & Zhang J (2011) The pyramid of transgenes TsVP and BetA effectively enhances the drought tolerance of maize plants Plant Biotechnology Journal 9(2): 216-229 Weng X., Zhou X., Xie S., Gu J & Wang Z.-Y (2021) Identification of cassava alternative splicing-related genes and functional characterization of MeSCL30 involvement in drought stress Plant Physiology and Biochemistry 160: 130-142 Who (2009) Global prevalence of vitamin A deficiency in populations at risk 1995–2005 4-6 49 Xiang Y., Sun X., Gao S., Qin F & Dai M (2017) Deletion of an endoplasmic reticulum stress response element in a ZmPP2C-A gene facilitates drought tolerance of maize seedlings Molecular Plant 10(3): 456-469 Yue Y., Zhang M., Zhang J., Tian X., Duan L & Li Z (2012) Overexpression of the AtLOS5 gene increased abscisic acid level and drought tolerance in transgenic cotton Journal of Experimental Botany 63(10): 3741-3748 Zhang H., Zheng J., Su H., Xia K., Jian S & Zhang M (2018a) Molecular cloning and functional characterization of the dehydrin (IpDHN) gene from Ipomoea pes-caprae Frontiers in plant science 9: 1454 Zhang M., Zhang H., Zheng J.-X., Mo H., Xia K.-F & Jian S.-G (2018b) Functional identification of salt-stress-related genes using the FOX hunting system from Ipomoea pes-caprae International journal of molecular sciences 19(11): 3446 Zhang N., Si H.-J., Wen G., Du H.-H., Liu B.-L & Wang D (2011) Enhanced drought and salinity tolerance in transgenic potato plants with a BADH gene from spinach Plant Biotechnology Reports 5(1): 71-77 Zhang Q., Li J., Zhang W., Yan S., Wang R., Zhao J., Li Y., Qi Z., Sun Z & Zhu Z (2012) The putative auxin efflux carrier OsPIN3t is involved in the drought stress response and drought tolerance The Plant Journal 72(5): 805-816 Zhao J., Gao Y., Zhang Z., Chen T., Guo W & Zhang T (2013) A receptor-like kinase gene (GbRLK) from Gossypium barbadense enhances salinity and drought-stress tolerance in Arabidopsis BMC Plant Biology 13(1): 1-15 Zhongming Z., Linong L., Xiaona Y., Wangqiang Z & Wei L (2013) Climate change 2013: The physical science basis IPCC (1137-1216) 50 PHỤ LỤC ụ ụ 1: Mộ ố Chức Protein ị ự Tên gen ậ í dụ Ví dụ Lồi chức Yếu t truyền t n hiệu Thụ thể PYR/PYL/ OsPYL9, ABA RCAR TaPYL4 Oryza sativa, Trong gạo, biểu Triticum mức PYL9 đƣa aestivum khả chịu hạn Sự biểu mức TAPYL4 làm tăng hiệu sử dụng nƣớc khả chịu hạn lúa mì (Mega & cs., 2019) Protein CDPK GmCDPK3 Glycine max GmCDPK3 đƣợc kinase chứng minh điều chỉnh protein tích cực khả chịu hạn đậu nành phosphatase MAPK OsMPKK10 Oryza sativa MPKK10.2 thúc đẩy khả chịu hạn gạo RLK GbRLK Gossypium Arabidopsis biến đổi gen barbadense với biểu mức GbRLK cho thấy tỷ lệ nƣớc giảm lá, với độ mặn đƣợc cải thiện, khả chịu hạn tăng độ nhạy với ABA so với không chuyển gen (Zhao & cs., 2013) 51 SnRK TaSnRK2.9 Triticum TASNRK2.9 có khả aestivum chịu hạn cho thuốc biến đổi gen PP2C OsPP2C09, A Oryza ZMPP2C-A10 có chức ZmPP2C-A sativa, Zea nhƣ chất điều may chỉnh khả chịu hạn ngô (Xiang & cs., 2017) Yếu tố phiên AP2/ERF NtERF172 mã hoạt động Nicotiana NTERF172 tabacum nhƣ yếu tố tích cực khả chịu căng cofactor thẳng hạn hán, thông qua điều chỉnh cân nội môi hydrogen peroxide qua trung gian CAT HD-ZIP ZmOCL5 Zea mays ZmOCL5 làm tăng diện tích tế bào biểu bì hiệu quang hợp ngơ, gạo (Gao & cs., 2019) NAC TaNAC69, Triticum ZmNAC48 cải thiện khả ZmNAC48 aestivum, chịu hạn, tỷ lệ Zea mays nƣớc cƣờng thấp đóng hơn, cửa tăng khí khổng tỷ lệ sống sót cao (Mao & cs., 2021) Zinc finger OsDST Oryza sativa OsDST điều khiển đóng 52 mở khí khổng, số lƣợng khí khổng cải thiện khả chịu nh ng căng thẳng phi sinh học lúa (Huang & cs., 2009) Yếu t chức Trao đổi Chuyển OsDSM2, chất hóa ABA PvNCED1 Oryza sativa, ABA đóng vai trị Phaseolus quan trọng khả vulgaris chịu hạn cách kích hoạt việc đóng cửa lỗ khí để giảm nƣớc LOS5/ABA3 làm tăng tích lũy ABA cải thiện khả chịu hạn đậu nành (Yue & cs., 2012; Wang Jingyi & cs., 2021) Phân rã MeSCL30 mRNA Manihot Sự biểu mức esculenta MESCL30, gen liên quan đến ghép nối thay thế, tăng cƣờng khả chịu hạn thơng qua việc trì cân nội môi ROS gây biểu gen phản ứng hạn hán (Weng & cs., 2021) Chuyển ADCs Avena Sativa Arginine decarboxylase hóa chất (ADC) điều chỉnh khác đƣờng sinh tổng hợp polyamine có khả 53 chịu hạn hán lúa biến đổi gen (Capell & cs., 2004) Điều hòa Dehydrin SiDHN thẩm thấu Saussurea Sự biểu mức involucrata gen dehydrin SiDHN, thúc đẩy chịu lạnh hạn hán cà chua biến đổi gen (Guo & cs., 2019) Glycine BADH betaine Spinacia Sự biểu mức oleracea gen BADH từ rau bina, tăng cƣờng khả chịu hạn mặn khoai tây (Zhang Ning & cs., 2011) LEA OsLEA3-2 Oryza sativa gen Lea đƣợc biết tới nhƣ gen bảo vệ liên quan đến nƣớc hạt mô thực vật đóng vai trị quan trọng khả chịu hạn lúa (Duan & Cai, 2012) Phân rã E3 StRFP2, Solanum StRFP2 tăng cƣờng Protein ubiquitin TaSDIR1 tuberosm, khả chịu đựng ligase Triticum thực vật với căng thẳng StRFP2, aestivum hạn hán cách điều chỉnh áp suất thẩm thấu tăng khả gi nƣớc (Qi & cs., 2020) Sửa đổi Farnesylati ERA1 Brassica Protein farnesylation 54 Protein on napus đƣợc chứng minh nhƣ điều chỉnh tín hiệu ABA âm tính tế bào bảo vệ thực vật (Wang Yang & cs., 2005) Sumoylatio OsSIZ1 Oryza sativa Gen OsSIZ1 làm tăng khả sinh trƣởng thực n vật điều kiện nhiệt cao giảm mƣa cách tăng hiệu quang hợp (Mishra & cs., 2017) Vận chuyển Aquaporin MaPIP1;1, Musa Cây đƣợc chuyển gen (Kênh OsRWC3 acuminata, OsRWC3 thể độ dẫn nƣớc) Oryza sativa nƣớc thẩm thấu gốc cao (Lian & cs., 2004) Vận OsPIN3t Oryza sativa OsPIN3t hoạt động chuyển vận chuyển phân cực Auxin auxin ngô (Zhang Qian & cs., 2012) Choline Dehydroge ZmbetA, ZmTsVP Zea Biển gen V-H+ mays PPase ngô giúp nase, V-H+ cải thiện khả chịu -PPase hạn thông qua việc trao đổi chất (Wei & cs., 2011) 55 Phụ lục 2: ì t ố hình ảnh hi thí nghiệm :B ì o ro ì :Đ : ộ d d ả C d bằ E Br 56 57