Nghiên cứu xác định, định danh và phân tích đặc điểm cấu trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà (cicer arietinum)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xác định, định danh và phân tích đặc điểm cấu trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà

MÃ HÓA PROTEIN VẬN CHUYỂN ĐƯỜNG

SUCROSE Ở CÂY ĐẬU GÀ (Cicer arietinum)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Di truyền học - Công nghệ sinh học

Hà Nội, 2019

MÃ HÓA PROTEIN VẬN CHUYỂN ĐƯỜNG

SUCROSE Ở CÂY ĐẬU GÀ (Cicer arietinum)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Di truyền học - Công nghệ sinh học

Người hướng dẫn khoa học:

Th.S Phạm Phương Thu

TS Chu Đức Hà

Hà Nội, 2019

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS Chu Đức Hà - Phòng sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp và ThS Phạm Phương Thu - Khoa Sinh - KTNN, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tiếp theo, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập cũng như hoàn thành khóa luận

Mặc dù, đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian và trình độ chuyên môn còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để khóa luận của tôi có thể hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2019

Sinh viên

CHU THỊ HỒNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xác định,

định danh và phân tích đặc điểm cấu trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà (Cicer arietinum)” là kết quả nghiên cứu

của riêng tôi do TS Chu Đức Hà - Phòng sinh học phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp và ThS Phạm Phương Thu - Khoa Sinh - KTNN, Đại học Sư phạm Hà Nội 2 hướng dẫn Các số liệu, kết quả trong nghiên cứu này là trung thực và không trùng lặp với kết quả nghiên cứu của người khác

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2019

Sinh viên

CHU THỊ HỒNG

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Giải thích tiếng anh Giải thích tiếng việt BLAST Basic local alignment search tool Công cụ tìm kiếm trình

tự cơ bản BlastP Protein-protein BLAST

DNA Deoxyribonucleic acid Axit đêoxyribônucleic FAO Food and Agriculture Organization of

the United Nations

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp

Quốc

SWEET Sugars will eventually be exported

transporters

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng đậu gà của 10 nước trên thế giới 10

Bảng 3.1: Định danh thông tin của họ SWEET ở đậu gà 19

Bảng 3.2: Tóm tắt họ SWEET ở một số loài thực vật 25

Bảng 3.3: Đặc tính gDNA của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà 26

Bảng 3.4: Đặc tính CDS của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà 27

Bảng 3.5: Hàm lượng GC (%) của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà 28

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Đặc điểm hình thái của cây đậu gà 6

Hình 1.2: Bộ gene của cây đậu gà 7

Hình 1.3: Vai trò của cây đậu gà 9

Hình 2.1: Cơ sở dữ liệu phytozome 13

Hình 2.2: Công cụ tìm kiếm BLAST 14

Hình 2.3: Công cụ tìm kiếm BlastP 14

Hình 2.4: Thông tin về gene 15

Hình 2.5: Phần mềm Bioedit 15

Hình 2.6: Phần mềm Bioedit 16

Hình 2.7: Phần mềm Bioedit 16

Hình 2.8: Cơ sở dữ liệu GSDS 2.0 17

Hình 3.1: Vị trí phân bố của các gene SWEET trên NST ở đậu gà 23

Hình 3.2: Cấu trúc của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà 31

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 2

4.1 Ý nghĩa khoa học 2

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 3

1.1 Sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật 3

1.1.1 Đôi nét về sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật 3

1.1.2 Các nghiên cứu về protein SWEET vận chuyển sucrose ở thực vật 4 1.2 Đặc điểm hình thái và đặc điểm di truyền của cây đậu gà 5

1.2.1 Đặc điểm hình thái của cây đậu gà 5

1.2.2 Đặc điểm di truyền của cây đậu gà 6

1.3 Vai trò của cây đậu gà 7

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu gà trên thế giới 9

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU12 2.1 Dữ liệu nghiên cứu 12

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 12

2.3 Nội dung nghiên cứu 12

2.4 Phương pháp nghiên cứu 12

2.4.1 Phương pháp xác định protein SWEET và định danh thông tin các gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà 12

2.4.2 Phương pháp xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa SWEET ở đậu gà 15

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18

3.1 Kết quả xác định protein SWEET vận chuyển sucrose ở đậu gà 18

3.2 Kết quả xác định vị trí phân bố họ gene CaSWEET trên genome đậu gà21

3.3 Kết quả phân tích cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà 25

DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 32

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33

1 Kết luận 33

2 Đề nghị 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

có ý nghĩa quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của thực vật Do

đó, nghiên cứu về quá trình điều h a sucrose ở thực vật được xem là một trong những điểm quan trọng nhằm nâng cao hiểu biết về trao đổi chất ở thực vật nói chung, cơ chế đáp ứng bất lợi nói riêng [35-tr.39] Chính vì vậy, cần tới một loại protein nằm trên màng có khả năng vận chuyển và cho sucrose đi qua Sucrose được vận chuyển nhờ hai nhóm protein chính đó là SUT (sucrose transporters) [18,19] và SWEET (sugars will eventually be exported transporters) [3-tr.35] Sự vận chuyển của protein SWEET có vai trò sinh lý khác nhau và rất cần thiết cho việc duy trì nồng độ đường trong máu của động vật, sản xuất mật hoa thực vật và phát triển hạt giống [36-tr.39]

Đến nay, họ gene mã hóa protein SWEET đã được các nhà khoa học

nghiên cứu trên một số cây trồng quan trọng như lúa (Oryza sativa) [37-tr.39], cam ngọt (Citrus sinensis) [38-tr.39], cà chua (Solanum lycopersicum) [20- tr.37], đậu tương (Glycine max) [28-tr.38], cao lương (Sorghum bicolor) [26- tr.38], cải dầu (Brassica napus) [24-tr.37], ngô (Zea mays) [10-tr.36], sắn (Manihot esculenta) [1-tr.35] Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu nào về họ gene SWEET trên cây đậu gà (Cicer arietinum), một trong những cây họ Đậu

có vai trò vô cùng quan trọng

Ngoài ra, đậu gà có thành phần dinh dưỡng cao nên nó là nguồn cung cấp thực phẩm cho người, gia súc, bên cạnh đó c n có vai tr cố định nitơ trong đất, làm nhiên liệu [30-tr.38] Chính vì lí do đó mà chúng tôi đã lựa

chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định, định danh và phân tích đặc điểm cấu

trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà (Cicer arietinum)”

2 Mục đích nghiên cứu

Tìm ra được các gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà thông qua phương pháp tin sinh học, từ đó ta có thể phân tích đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Xác định các protein SWEET và định danh thông tin các gene mã hóa SWEET ở đậu gà

Phân tích đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu nhằm cung cấp các số lượng SWEET protein trong cây đậu gà đồng thời phân tích một số đặc điểm của họ gene mã hóa SWEET protein

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của đề tài s cung cấp những ứng viên protein SWEET ở đậu

gà có khả năng đáp ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi nhằm phục vụ công tác chọn tạo giống nhằm nâng cao tính chống chịu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.1 Sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật

1.1.1 Đôi nét về sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật

Để tạo ra nguồn năng lượng giúp duy trì các hoạt động sống của tế bào cũng như cơ thể, đối với bản thân thực vật, để làm được điều đó thì quang hợp đóng một vai trò mật thiết và quan trọng, phải nói rằng quá trình quang hợp không chỉ có ý nghĩa đối với thực vật mà c n đối với toàn bộ sinh vật trên trái đất này Quang hợp là quá trình tạo hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ và năng lượng ánh sáng, chất hữu cơ ở đây là cacbohydrate (sucrose, glucose,… Các phân tử sucrose được tổng hợp trong lá và di chuyển đến các cơ quan bộ phận không quang hợp như hoa, quả và hạt Phân tử surcose vừa có đảm nhiệm chức năng cung cấp năng lượng, vừa có khả năng tích lũy trong một số bộ phận [32-tr.38] Ngoài ra, phân tử sucrose còn đóng vai tr quan trọng trong nhiều quá trình như sản xuất mật hoa, tăng trưởng phấn hoa, ống phấn hoa [25-tr.38]

Để có thể vận chuyển được sucrose ra khỏi lá đến được những bộ phận khác, cần có những phương tiện để có thể vận chuyển Một giả thuyết được đưa ra đó là các tế bào mạch hoặc các tế bào vỏ bọc có khả năng di chuyển phân tử sucrose ra khỏi lá đến tế bào nhu mô libe [14,15] Sau đó, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra SUT (sucrose transporters) có khả năng vận chuyển phân tử sucrose [5,8] Tuy nhiên, khả năng vận chuyển sucrose của SUT và các chất khác đều thể hiện ở mức thấp [31-tr.38] Ngoài ra, SUT chỉ

có khả năng vận chuyển sucrose bão hòa, trong khi sự hấp thụ đường vào tế bào nhu mô thực vật biểu hiện ở mức độ bão hòa và các thành phần không bão hòa, cho thấy protein và quá trình khác đảm nhiệm cho sự vận chuyển này [5-tr.35] SWEET (sugars will eventually be exported transporters được xác định dựa trên khả năng vận chuyển glucose, tuy nhiên nhiều SWEET khả năng vận chuyển glucose bị hạn chế hoặc không có khả năng [12-tr.36] Chen

et al., (2010 đã sử dụng loại protein SWEET để đánh giá khả năng vận

chuyển glucose [11-tr.36], tuy nhiên khả năng vận chuyển glucose thấp Một nghiên cứu tương tự đã được thực hiện để mô tả khả năng vận chuyển sucrose

của các protein SWEET Người ta nghiên cứu hai gene mã hóa protein

SWEET, kí hiệu là AtSWEET11 và 12, thấy rằng các AtSWEET11 và 12 có

khả năng vận chuyển lượng sucrose đáng kể, qua đó ta thấy được vai trò của các protein SWEET vận chuyển sucrose khá quan trọng và cần thiết Protein SWEET là một loại protein vận chuyển đường, tạo điều kiện cho đường qua màng tế bào vào nhu mô libe và ngược chiều gradient nồng độ

1.1.2 Các nghiên cứu về protein SWEET vận chuyển sucrose ở thực vật

Cho đến nay, họ protein SWEET đã thu hút được nhiều sự quan tâm

của các nhà khoa học Vì thế, rất nhiều nghiên cứu đã ghi nhận về họ SWEET

trên các loài thực vật một lá mầm và hai lá mầm Trong đó, một số đối tượng cây trồng quan trọng đã được xác định

Đối với thực vật một lá mầm, như ở lúa (Oryza sativa , người ta đã xác định có 21 gene SWEET phân bố không đồng đều trên 8 NST trong tổng số 12 NST [37-tr.39] Trong đó, NST số 1 chứa nhiều gene SWEET nhất đó là 7,

NST số 5 và số 9 đều chứa 3 gene, tiếp theo NST số 2, 3 và 12 đều chứa 2 gene, NST số 8 và số 11 đều chứa 1 gene còn NST số 6, 7 đều không chứa

gene nào Trên cây cao lương (Sorghum bicolor), các nhà nghiên cứu đã tìm

ra được 23 SWEET [26-tr.38] Nghiên cứu về họ gene SWEET trên cây ngô (Zea mays) [10-tr.36] đã xác định có 29 thành viên của họ gene SWEET phân

bố không đồng đều trên 10 NST Trong đó, NST số 7 và 9 chỉ có 1 gene, NST

số 3, 8 chứa 2 gene, tiếp theo NST số 1, 5, 6 và 10 chứa 3 gene, NST số 2 chứa 5 gene, và NST số 4 chứa nhiều gene nhất là 6

Ở thực vật hai lá mầm, cụ thể, ở cây cam ngọt (Citrus sinensis) tr.39], người ta đã xác định được 16 SWEET phân bố không đồng đều trên 9 NST Tiếp theo, 29 gene SWEET được tìm thấy trên hệ gene của cây cà chua (Solanum lycopersicum) [20-tr.37] Chúng phân bố không đồng đều trên 10 NST trong tổng số 12 NST Cụ thể, NST số 3 chứa nhiều gene SWEET nhất

[38-đó là 10, NST số 6 chứa 6 gene, NST số 4 chứa 4 gene, NST số 1, 2 chứa 2

gene, còn NST số 10,11 không chứa gene nào Sau đó, họ gene SWEET gồm

52 thành viên được tìm thấy và phân tích trên hệ gene của đậu tương (Glycine

max) [28-tr.38] Các gene phân bố trên 15 NST trong tổng số 20 NST, trong

đó NST số 8 chứa 8 gene - là NST chứa nhiều gene nhất Sau đó tới NST số 6 chứa 7 gene, NST số 4, 13 chứa 5 gene, NST số 3 chứa 2 gene, NST số 2, 9,

12, 17 chứa 1 gene, còn lại các NST số 1, 7, 10, 11, 16 không chứa gene nào

Ở trên cây cải dầu (Brassica napus) [24-tr.37], 68 thành viên SWEET được xác định Gần đây, ở trên cây sắn (Manihot esculenta) [1-tr.35] đã xác định được 28 gene SWEET phân bố không đồng đều trên 18 NST Qua đó, ta có thể thấy rằng họ gene SWEET đã được nghiên cứu rất nhiều các loài khác

nhau, tuy nhiên vẫn chưa có nghiên cứu nào trên đậu gà, chính vì lý do đó mà tôi thực hiện nghiên cứu này

1.2 Đặc điểm hình thái và đặc điểm di truyền của cây đậu gà

1.2.1 Đặc điểm hình thái của cây đậu gà

Đậu gà (Cicer arietinum) là cây trồng phổ biến thuộc họ Fabaceae,

chúng xuất hiện cách đây ít nhất 7500 năm Đậu gà có l bắt nguồn từ khu vực phía đông nam của Thổ Nhĩ Kỳ nơi tiếp giáp với Syria

Đậu gà có chiều cao trung bình khoảng 20 - 100 cm Bộ rễ lan rộng,

đồng thời ở trên rễ có chứa các nốt sần, trong đó chứa các chủng Rhizobium,

điều này có ý nghĩa quan trọng đối với cây họ đậu cũng như là đối với môi trường đất Thân cây phân nhánh, thẳng hoặc uốn cong, bề mặt thân được bao phủ bởi 1 lớp lông, thân có màu xanh lá cây Đậu gà có hai loại chính đó là

kabuli và desi, đối với desi, hoa thường có nhiều màu sắc khác nhau từ màu

hồng đến màu đỏ, màu xanh vân đến màu tím, trong đó hạt desi có kích thước nhỏ, tối màu còn đối với kabuli, hoa thông thường có màu kem và màu trắng, hạt kabuli có kích thước lớn hơn so với desi, màu sáng

Hình 1.1: Đặc điểm hình thái của cây đậu gà

1.2.2 Đặc điểm di truyền của cây đậu gà

Đậu gà có bộ nhiễm sắc thể 2n=16 Chúng có khả năng tự thụ phấn

Dựa trên số liệu thống của k-mer, bộ gene của CDC Frontier ước tính có kích

thước khoảng 738 Mb với 28269 gene bao gồm 25365 gene được chú giải chiếm 89,73% và 2904 gene chưa được chú giải chiếm 10,27%, trong đó 73,8% bộ gene nằm trong khung protein có khả năng phiên mã, dịch mã Phần còn lại của bộ gene chiếm 36,3% không nằm trong khung protein chứa các đoạn gene lặp, điều này làm phong phú thêm hệ gene như được gợi ý bởi cả tăng độ đọc lên ở các vùng chứa lặp lại so với vùng không lặp (161 lần so với

74 lần) và sự đa dạng k-mer thấp hơn 4 lần trong phần chưa lắp ráp so với các

phần lắp ráp không lặp lại Tổng chiều dài của 8 NST là 347,24 Mb bao gồm

7143 scaffolds, 62619 contigs Hàm lượng GC chiếm 30,78% Số lượng và chiều dài exon trung bình trên gene là 4,93 và 236,51 bp Đối với intron, chiều dài trung bình là 480,43 bp [33-tr.38]

Hình 1.2: Bộ gene của cây đậu gà

1.3 Vai trò của cây đậu gà

Đậu gà là một loài cây họ Đậu được trồng phổ biến trên thế giới Chúng

có vai trò quan trọng đối với con người, các loài gia súc, đồng thời có ý nghĩa với hệ sinh thái Vai trò quan trọng phải kể đến đó là cung cấp thực phẩm cho con người, là nguồn thức ăn cho gia súc, cố định nitơ trong đất, đồng thời làm nhiên liệu

Trong thành phần của đậu gà chứa rất nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng từ lipid, protein, carbohydrate, thậm chí đến các vitamin, khoáng

chất và các chất sơ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hóa Đầu tiên, hàm lượng amino acid là một chỉ số quan trọng về giá trị dinh dưỡng của thực phẩm Trong đậu gà, protein chứa rất nhiều amino acid như lysine, methionine, cysteine và tyrosine [27-tr.38] đồng thời chứa aspartic acid và arginne [7-tr.35]

Hàm lượng carbohydrate chiếm khối lượng lớn trong đậu gà bao gồm các loại monosaccharides, disaccharides và oligosaccharides Các monosaccharides bao gồm các ribose, fructose và glucose Trong thành phần của carbohydrate còn có chứa sucrose và maltose [2,29]

Tổng số chất béo trong đậu gà chiếm 4,5 - 6g/100g [7-tr.35] Chính vì hàm lượng rất lớn và giàu dinh dưỡng đã nói trên mà đậu gà là một nguồn thực phẩm quan trọng cho con người Ví dụ như người ta sử dụng đậu gà trong món salad ở Tây Âu và Mỹ

Bên cạnh giá trị dinh dưỡng đem lại cho con người, đậu gà còn là một nguồn cung cấp cho thức ăn chăn nuôi Các phụ phẩm của đậu gà từ quá trình chế biến tạo ra dhal chính là nguồn nguyên liệu cho vật nuôi Ngoài ra, người

ta còn sử dụng lá và hạt là nguồn cung cấp thức ăn cho vật nuôi

Một trong những đặc trưng cơ bản của cây họ Đậu - đậu gà, đó chính là khả năng cố định nitơ Đậu gà đóng vai tr quan trọng trong việc duy trì sự phì nhiêu tươi tốt cho đất, điều này có ý nghĩa đặc biệt ở những vùng đất khô cằn bằng cách cố định nitơ trong khí quyển Việc cố định nitơ được thực hiện bằng cách cộng sinh với nitơ địa hình Trên rễ của cây đậu gà chứa các nốt

sần, nốt sần này chứa các chủng vi khuẩn Rhizobium, mối quan hệ cộng sinh

giữa chủng vi khuẩn này với rễ cây đóng vai tr quan trọng trong sự cung cấp nitơ cho cây đồng thời làm tăng hàm lượng nitơ trong đất và tăng năng xuất cây trồng Theo một khảo sát ở một trang trại trồng đậu gà ở Punjab, phía bắc Pakistan đã chỉ ra rằng khả năng cố định nitơ vào khoảng 78% [4-tr.35] Theo

Dalal et al (1998), trong một báo cáo đã chỉ ra rằng sau khi trồng đậu gà thì

tăng khả năng cố định nitơ trong đất vào khoảng 35 kg/ha điều này làm năng xuất của lúa mì trồng sau cây đậu gà tăng 0,8 tấn/ha (tăng 40% năng xuất) và

đồng thời hàm lượng protein trong hạt lúa mì tăng 14% [13-tr.36] Qua đó, ta thấy rằng đậu gà có vai trò quan trọng đối với đất cũng như đối với cây trồng

Ngoài ra, đậu gà c n được coi là nguồn nhiên liệu Như đã biết, trong đậu gà có chứa hàm lượng carbon và hidro rất cao chúng có thể kết hợp với nhau để tạo ra nguồn xăng dầu Trong dầu đậu gà có chứa dược liệu và dinh dưỡng quan trong như tocopherols, sterol, tocotrienols Hàm lượng α-tocopherol tương đối cao khoảng 8,2mg/100g so với những loại đậu khác như đậu lăng (4,9mg/100g , đậu xanh (1,3mg/100g) Tóm lại, đậu gà được coi là nguồn thực phẩm đối với con người, còn làm thức ăn chăn nuôi gia súc, cố định nitơ trong đất đồng thời làm nhiên liệu

Hình 1.3: Vai trò của cây đậu gà

1.4 Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu gà trên thế giới

Vai tr mà đậu gà mang đến cho con người vô cũng lớn, vì vậy mà chúng rất được quan tâm chú trọng và được trồng ở rất nhiều quốc gia trên thế giới, phải kể đến như Ấn Độ, Mỹ, Paskitan và rất nhiều quốc gia khác

Về sản xuất, Ấn Độ là một trong những quốc gia đứng đầu trên diện tích đất trồng (8392652 ha) và sản lượng đậu (7818984 tấn) (dựa vào bảng 1.1) Đứng thứ nhì đó là Pakistan, đứng vị trí cuối trong bảng đó là nước Tây Ban Nha với diện tích (33157 ha) và sản lượng (26552 tấn Nhưng nhìn chung, đậu gà được trồng khá phổ biến với diện tích cũng như sản lượng thu được rất lớn

Về tiêu thụ, Ấn độ không chỉ là quốc gia đứng đầu về sản xuất đậu gà

mà còn là quốc gia tiêu thụ đậu gà vào dạng bậc nhất trên thế giới Ví dụ như các loại hạt desi được sử dụng tách toàn bộ vỏ bọc để tạo thành dhal, hoặc nghiền mịn người ta gọi đó là besan Besan được sử dụng trong nấu ăn như trộn với bột mì để làm roti hoặc chapati, đó là món ăn hằng ngày của người dân Ấn Độ Ngoài ra, đậu gà còn là nguồn thức ăn phổ biến ở một số nước trên thế giới như Pakistan, Canada, Mỹ, Australia Căn cứ vào số liệu của FAO năm 2016, dưới đây là bảng thống kê về diện tích và sản lượng đậu gà của 10 quốc gia trên thế giới

Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng đậu gà của 10 nước trên thế giới

(FAO, 2016)

(ha)

Sản lượng (tấn)

Hiện nay, ở Việt Nam, đậu gà chưa được sử dụng phổ biến như nhiều nước trên thế giới Nhưng ta cũng không thể phủ nhận những giá trị dinh dưỡng, y tế, xuất khẩu, môi trường của đậu gà đem lại cho con người cũng như khả năng tiêu thụ, diện tích đất trồng đậu Vì vậy, nghiên cứu này có thể đem lại tiềm năng phát triển của đậu gà ở Việt Nam trong thời gian sắp tới

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU 2.1 Dữ liệu nghiên cứu

Genome và proteome của đậu gà được khai thác trên Phytozome (https://phytozome.jgi.doe.gov) [17-tr.37]

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2017 - 12/2018

Địa điểm nghiên cứu:

Phòng sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp

Tổ di truyền - công nghệ sinh học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

2.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Xác định các protein SWEET ở đậu gà

Nội dung 2: Định danh thông tin các gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà

Nội dung 3: Phân tích đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp xác định protein SWEET và định danh thông tin các gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà

Để xác định các thành viên protein SWEET, tiến hành bằng cách BlastP

vùng bảo thủ PF03083 vào hệ proteome của Cicer arietinum trên cơ sở dữ liệu

Phytozome (https://phytozome.jgi.doe.gov) Trong đó, vùng bảo thủ PF03083 đặc

trưng cho protein vận chuyển sucrose ở thực vật Bao gồm các bước:

Bước 1: Ta truy cập vào phytozome, sau đó click vào species, chọn

Cicer arietinum v1.0

Bước 2: Nhập từ khóa PF03083 (vùng bảo thủ đặc trưng cho các loài thực vật ) vào ô trống từ khóa, sau đó enter (hình 2.1)

Bước 3: Xác định số lượng protein SWEET

Hình 2.1: Cơ sở dữ liệu phytozome

Mã định danh và các thông tin chú giải của gene SWEET được tiến hành

bằng cách tìm kiếm BlastP trên cơ sở dữ liệu NCBI: https://www.ncbi.nlm.nih.gov (BioProject: PRJNA175619) [33-tr.38] qua đó người dùng có thể thu thập các thông tin như mã định danh, vị trí phân bố của gene Cụ thể như sau:

Bước 1: Truy cập vào BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) là công cụ tìm kiếm cơ bản nhằm so sánh các chuỗi sinh học, ví dụ như chuỗi amino acid của phân tử protein hay chuỗi polynucleotide của DNA, chọn BlastP (Blast protein) dựa vào hình 2.2

Hình 2.2: Công cụ tìm kiếm BLAST Bước 2: Nhập trình tự amino acid của các protein SWEET vào ô trống

từ khóa, sau đó click vào ô có chữ BLAST bên dưới (hình 2.3)

Hình 2.3: Công cụ tìm kiếm BlastP Bước 3: Xuất hiện thông tin của họ gene, tỉ lệ nào chiếm lớn nhất sau

đó click vào Accession

Hình 2.4: Thông tin về gene Bước 4: Xác định mã phiên mã, mã định danh protein, mã locus của

gene họ SWEET

2.4.2 Phương pháp xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa SWEET

ở đậu gà

Để xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu

gà, ta tiến hành đưa đưa trình tự CDS và gDNA của từng gene tương ứng vào BioEdit [21-tr.37] BioEdit là phần mềm được sử dụng để phân tích và so sánh trình tự sắp xếp của các chuỗi sinh học Trình tự CDS và gDNA của từng gene được khai thác trên cơ sở dữ liệu phytozome Thông qua phần mềm Bioedit, ta có thể xác định được kích thước các gene, thành phần nucleotit trong mỗi gene

Hình 2.5: Phần mềm Bioedit

Cụ thể gồm những bước sau:

Bước 1: Ta đưa trình tự CDS, gDNA của từng gene lần lượt vào phần mềm Bioedit

Hình 2.6: Phần mềm Bioedit Bước 2: Click vào sequence, sau đó chọn nucleic acid, rồi click vào nucleotide composition

Hình 2.7: Phần mềm Bioedit

Bước 3: Xác định kích thước của CDS, gDNA, hàm lượng GC (%) của từng gene

Đối với trình tự xắp các đoạn exon/intron của họ gene xác định bằng công cụ GSDS 2.0: http://gsds.cbi.pku.edu.cn (Gene Structure Display Server) [18,23] dựa trên trình tự vùng CDS (Coding DNA sequence) và gDNA tương ứng của từng gene mã hóa

Hình 2.8: Cơ sở dữ liệu GSDS 2.0