Nghiên cứu họ gen mã hoá nhân tố phiên mã tcp trong điều kiện bất thuận phi sinh học ở cây đậu cicer arietinum

Nghiên cứu họ gen mã hoá nhân tố phiên mã tcp trong điều kiện bất thuận phi sinh học ở cây đậu cicer arietinum Nghiên cứu họ gen mã hoá nhân tố phiên mã tcp trong điều kiện bất thuận phi sinh học ở cây đậu cicer arietinum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN DUY CƯỜNG NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN DUY CƯỜNG NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Đăng Khánh TS Trần Phan Lam Sơn HÀ NỘI - 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu hướng dẫn PGS.TS Trần Đăng Khánh TS Trần Phan Lam Sơn Trong luận án này, kết thực trung thực, phần nội dung cơng bố Tạp chí khoa học quốc tế uy tín nhận đồng ý tất tác giả báo Các nội dung luận văn chưa sử dụng để công bố cơng trình nghiên cứu để nhận học vị khác Tồn trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng Trần Duy Cường năm 2023 ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới chương trình đào tạo hợp tác quốc tế IPA (International Program Associate) liên kết Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam (VAAS, Việt Nam) viện nghiên cứu RIKEN Nhật Bản Trong suốt trình học tập làm việc, người giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tiếp theo, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Đăng Khánh – Trưởng môn Kỹ Thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp TS Trần Phan Lam Sơn, nguyên trưởng Nhóm nghiên cứu đáp ứng với yếu tố bất lợi – Trung tâm Khoa học nguồn tài nguyên bền vững, Viện RIKEN, Nhật Bản Các thầy hướng dẫn tận tình bảo, giúp đỡ với điều kiện tốt để hồn thành cơng trình nghiên cứu luận án Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thành viên thuộc Nhóm nghiên cứu đáp ứng với yếu tố bất lợi TS Trần Phan Lam Sơn Mọi người hướng dẫn chi tiết tạo điều kiện để tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Hơn nữa, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Đào tạo Sau đại học – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam lãnh đạo viện Di truyền Nông nghiệp tạo điều kiện tốt cho để hồn thành tốt khố học hồn thiện luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình tơi, người luôn động viên từ ngày đầu bắt đầu khố học lúc tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu luận án Bên cạnh đó, tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, anh chị em đồng nghiệp ln ủng hộ tơi suốt q trình học tập Nhật Bản thời gian hoàn thiện luận án Việt Nam Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Trần Duy Cường iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH xi MỞ ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan đậu gà 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố đậu gà 1.1.2 Đặc điểm hình thái đậu gà 1.1.3 Phân loại đậu gà 1.1.4 Đa dạng di truyền đậu gà 1.1.5 Giá trị dinh dưỡng đậu gà 1.2 Các nghiên cứu đậu gà 10 1.2.1 Chọn tạo giống đậu gà mang đặc điểm mong muốn 10 1.2.2 Tình hình sản xuất đậu gà 22 1.3 Họ nhân tố phiên mã TCP 24 1.3.1 Nghiên cứu nhân tố phiên mã thực vật 24 1.3.2 Họ nhân tố phiên mã TCP 26 1.3.3 Vai trò chức nhóm phiên mã TCP 28 1.3.4 Chọn tạo giống đậu gà chống chịu stress bất thuận dựa nhân tố phiên mã 32 iv Chương II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 Vật liệu nghiên cứu 40 2.1.1 Hạt giống đậu gà Arabidopsis 40 2.1.2 Hóa chất thiết bị nghiên cứu 40 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu nghiên cứu 41 2.3 Phương pháp nghiên cứu 41 2.3.1 Nhận dạng, xác định vị trí nhiễm sắc thể phân tích trường hợp chép gen gen CaTCP gen đậu gà 42 2.3.2 Xác định đặc tính Protein CaTCPs 44 2.3.3 Phân tích cấu trúc gen CaTCP 45 2.3.4 Dự đoán yếu tố điều hoà Cis 46 2.3.5 Phân tích tượng lặp gen họ gen mã hoá TCP đậu gà 47 2.3.6 Mức độ biểu gen mã hoá CaTCP RT-qPCR phân tích thống kê 49 2.3.7 Tách chiết RNA tổng hợp cDNA, thiết kế mồi sử dụng cho phân tích biểu gen TCP đậu gà 50 2.3.8 Thiết kế cấu trúc vector biểu gen CaTCP07 mơ hình Arabidopsis 52 2.3.9 Đánh giá khả chịu hạn chuyển gen Arabidopsis chứa gen 35S:CaTCP07 53 2.3.10 Thu mẫu tách RNA đánh giá mức độ biểu gen CaTCP07 chuyển gen 55 2.3.11 Đo mức độ rò rỉ ion 56 2.3.12 Đo nhiệt độ bề mặt 56 v 2.3.13 Mức độ biểu số gen liên quan đến mã hoá enzyme chống oxy hoá 56 2.3.14 Phương pháp phân tích thống kê 57 Chương III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Xác định phân bố nhiễm sắc thể chép gen CaTCP 58 3.2 Phân tích cấu trúc họ gen CaTCP đậu gà 61 3.3 Dự đốn yếu tố điều hồ Cis 65 3.4 Biểu gen CaTCP quan khác giai đoạn phát triển 66 3.5 Mức độ biểu gen CaTCP rễ đậu gà điều kiện khử nước xử lý ABA 69 3.6 Mức độ biểu gen mã hoá TCP hai giống đậu gà ILC482 Hashem 73 3.6.1 Mức độ biểu gen CaTCP rễ giống ILC482 Hashem điều kiện xử lý hạn 73 3.6.2 Mức độ biểu gen CaTCP rễ giống ILC482 Hashem điều kiện xử lý ABA 79 3.7 Kết thiết kế vector biểu gen CaTCP07 mô hình Arabidopsis 85 3.8 Sàng lọc sơ lựa chọn dòng Arabidopsis chuyển gen CaTCP07 87 3.9 Mức độ biểu gen CaTCP07 Arabidopsis chuyển gen 91 vi 3.10 Khả chịu hạn Arabidopsis chuyển gen 35S:CaTCP07 so với đối chứng WT 92 3.11 Khả bảo toàn tế bào tốc độ thoát nước bề mặt chuyển gen 95 3.12 Sự biểu gen CaTCP07 giúp Arabidopsis chuyển gen phản ứng lại q trình oxy hố điều kiện hạn hán 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 Kết luận 99 Kiến nghị 99 CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 129 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt ABA Abscisic acid Axit abscisic AFLP Amplified fragment length Đa hình chiều dài đoạn polymorphism khuếch đại APETALA2/Ethylene response Các yếu tố liên kết đáp ứng element binding factors với ethylene APX Ascorbate peroxidase Ascorbate peroxidase bHLH basic Helix – Loop – Helix Vùng Helix-Loop- AP2/ERF Helix bZIP bZIP transcription factor Yếu tố phiên mã bZIP CAT Catalase Catalaza cDNA complementary DNA ADN bổ sung CDS Coding sequence Trình tự mã hóa CSD1 Copper/Zinc superoxide Copper/Zinc superoxide dismutase dismutase Chickpea transcriptome Cơ sở liệu hệ phiên mã database đậu gà Cycloidea Yếu tố điều hòa phát CTDB CYC triển tính đối xứng hoa DNA Deoxinucleic acid Axit deoxinucleic DREB Dehydration responsive Protein liên kết với yếu tố element-binding protein đáp ứng nước Ethylene Responsive Factor Yếu tố phản ứng với ERF Ethylene FB Flower bud stages Giai đoạn nụ hoa FL Flower stages Giai đoạn hoa viii gDNA genomic DNA DNA nhiễm sắc thể GM Germination medium Môi trường nảy mầm GS germinating seedlings Hạt nảy mầm HSP90 heat shock protein 90 Protein sốc nhiệt 90 ITS Internal transcribed spacer Vùng mã hóa đoạn RNA khơng đóng vai trị chức vùng mã hóa RNA ribosome nhân kDa Kilodalton Đơn vị khối lượng nguyên tử L1/L2 Line1/Line2 Dòng1/dòng2 MAS Marker-assisted selection Chọn giống nhờ thị phân từ liên kết với tính trạng mục tiêu mRNA Messenger RNA RNA thông tin mW Molecule Weight Trọng lượng phân tử MYB MYB transcription factor Yếu tố phiên mã MYB NAC NAM (no apical meristem), Yếu tố phiên mã NAC ATAF1/2, CUC2 (cup-shaped cotyledon) NF-Y Nuclear transcription factor-Y Nhân tố phiên mã Y NGS Next-Generation Sequencing Giải trình tự gen hệ PCF1/2 Proliferating Cell Nuclear Nhân tố kháng nguyên nhân Antigen Factor1/2 tế bào tăng sinh 1/2 PCR Polymerase chain reaction Phản ứng chuỗi polymerase qRT-PCR Quantitative real-time PCR PCR định lượng QTL Quantitative trait locus Locus tính trạng số lượng RD29A Responsive to desiccation 29A Đáp ứng với nước 29A