(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7

(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7(Khóa luận tốt nghiệp) Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 và BắcThơm số 7

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ HOA Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHUYỂN GEN VÀO GIỐNG LÚA J02 VÀ BẮC THƠM SỐ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chun ngành : Cơng nghệ sinh học Lớp : K48 CNSH Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2016 - 2020 Người hướng dẫn : TS Bùi Tri Thức TS Nguyễn Tiến Dũng THÁI NGUYÊN – NĂM 2020 i LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, thời gian thực tập tốt nghiệp em đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 BắcThơm số 7” Trước hết em xin gửi tới Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm cùng các thầy cô giáo Khoa lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc, với sự bảo, quan tâm đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu này Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS Bùi Tri Thức, giảng viên khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm đã bảo, quan tâm giúp đỡ và hướng dẫn em hồn thành tớt q trình thực hiện đề tài Đồng thời, em xin cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Tiến Dũng, giảng viên khoa Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm đã hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình đã tạo điều kiện vật chất và là chỗ dựa tinh thần cho em suốt thời gian thực tập, cảm ơn bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ và đồng hành với śt thời gian qua Trong q trình thực tập, làm báo cáo thực tập với điều kiện thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế khơng thể tránh được sai sót Em mong nhận được sự bảo, đóng góp ý kiến của thầy bạn để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình để đề tài được hồn thiện phục vụ tớt công tác thực tế sau Sau cùng, em xin kính chúc q thầy, nhà trường, khoa Công nghệ Sinh học Công nhệ Thực phẩm dồi sức khỏe, tiếp tục sứ mệnh cao đẹp của truyền đạt kiến thức cho hệ sau Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày… tháng ….năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hoa ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii Phần MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Ý nghĩa khoa học Phần TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về lúa 2.1.1 Vai trò của lúa gạo 2.1.2 Giá trị kinh tế chất lượng dinh dưỡng của lúa 2.1.3 Cây trồng biến đổi gen 2.1.4 Các phương pháp - kỹ thuật biến đổi gen (chuyển gen) trồng 2.1.5 Chỉ thị chọn lọc chuyển gen vào thực vật 13 2.2 Tổng quan tình hình nước giới 14 2.2.1 Tình hình nước 14 2.2.2 Tình hình giới 18 Phần ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 23 3.2 Nội dung nghiên cứu 23 3.3 Phương pháp nghiên cứu 24 iii 3.3.1 Phương pháp bớ trí thí nghiệm 24 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của chủng vi khuẩn Agrobacterium 25 3.3.3 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen 26 3.3.4 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy 26 3.3.5 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc 27 3.3.6 Phương pháp nhuộm GUS 28 3.3.7 Hồn thiện quy trình chuyển gen 28 3.4 Các phương pháp xử lý số liệu 28 Phần KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng của chủng khuẩn Agrobacterium 29 4.1.1 Ảnh hưởng của chủng khuẩn đến hiệu chuyển gen giống lúa JO2 29 4.1.2 Ảnh hưởng của chủng khuẩn đến hiệu chuyển gen giống lúa Bắc Thơm 30 4.2 Ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen 31 4.2.1 Ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen giống lúa JO2 31 4.2.2 Ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen giống lúa Bắc thơm 32 4.3 Ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy hiệu chuyển gen 33 4.3.1 Ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy đến hiệu chuyển gen của giống J02 33 4.3.2 Ảnh hưởng của thời gian đồng nuôi cấy đến hiệu chuyển gen của giống Bắc Thơm số 34 4.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc đến hiệu chuyển gen 35 iv 4.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc đến hiệu chuyển gen của giống lúa J02 35 4.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc đến hiệu chuyển gen đến giống lúa Bắc Thơm số 36 Phần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 5.1 Kết luận 38 5.2 Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHẦN PHỤ LỤC v DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ, thuật ngữ Nghĩa đầy đủ từ, thuật ngữ viết tắt (cả tiếng Anh tiếng Việt) CRISPER/Cas Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat GMO Genetically Modified Organisms NST Nhiễm sắc thể CT Công thức GM Genetically Modified 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 23 Bảng 4.1 Ảnh hưởng của chủng khuẩn đến hiệu chuyển gen giống J02 29 Bảng 4.2 Ảnh hưởng của chủng khuẩn đến hiệu chuyển gen giống lúa Bắc thơm 30 Bảng 4.3 Ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen giống lúa JO2 31 Bảng 4.4 Ảnh hưởng của thời gian lây nhiễm đến hiệu chuyển gen giống Bắc Thơm số 32 Bảng 4.5 Ảnh hưởng của thời gian đồng lây nhiễm đến hiệu chuyển gen của giống lúa J02 33 Bảng 4.6 Ảnh hưởng của thời gian đồng lây nhiễm đến hiệu chuyển gen của giống lúa Bắc Thơm số 34 Bảng 4.7 Ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc đến hiệu chuyển gen của giống lúa J02 35 Bảng 4.8 Ảnh hưởng của nồng độ chất chọn lọc đến hiệu chuyển gen đến giống lúa Bắc Thơm số 36 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Agrobacterium mang plasmid gây khới u thực vật (tumour inducing plasmid- Ti plasmid), plasmid chứa gen vir vùng gene cần chuyển (T-DNA) Gen quan tâm được chèn vào vùng T-DNA Các tế bào tổn thương thực vật tiết hợp chất bảo vệ, hợp chất kích thích sự biểu hiện gen vir Agrobacterium Vir protein tạo T-strand một số protein vir chuyển vaoftees bào thực vật qua kênh vận chuyển Trong tế bào thực vật, các protein vir tương tác với T-trand tạo phức hệ (T-complex) Phức hệ vào nhân tế bào thực vật, T-DNA chèn vào bộ gen thực vật biểu hiện gen quan tâm .12 Hình 2.2: Sản lượng lúa gạo của Việt Nam từ năm 2013-2018 15 Hình 3.1 Sơ đờ quy trình chuyển gen lúa [6] 24 Phần MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng và hạn chế tác nhân làm giảm suất chất lượng lúa gạo, hiện xu hướng sử dụng giống lúa biến đổi gen được nhà nghiên cứu khoa học đặc biệt quan tâm Một số nhà nghiên cứu đã thành công tạo giống lúa biến đổi gen như: Daisuke Tokuhara cộng sự đã tạo giớng lúa chuyển gen MucoRice-ARP1có khả cung cấp kháng thể chớng Rotavirus [7]; nhóm nghiên cứu tại Viện Di truyền Nông nghiệp đã chuyển gen thành công vào giống lúa IR64 [13]; Phan Tố Phượng cộng sự đã thành công việc chuyển gen Xa21 kháng bệnh bạc vào lúa thông qua A.tumerfaciens [17] Trên thực tế hiệu chuyển gen lúa gặp nhiều hạn chế: tỷ lệ tạo mô sẹo, tỷ lệ nhân nhanh hiệu tái sinh thấp, phụ thuộc khả xâm nhiễm của A.tumerfaciens dẫn tới hiệu biến nạp gen thấp (chỉ khoảng 11%) Ngồi ra, nghiên cứu tạo giớng trùn thớng chủ yếu dựa các phương pháp lai tạo, chọn giống truyền thống nên hiệu đạt được không thực sự cao Hơn nữa, giớng lúa Việt Nam cịn có hạn chế như: chịu hạn kém, hạt ngắn đem lại suất chất lượng Sử dụng một số phương pháp tạo giống như: Chỉnh sửa vector, dùng thị phân tử, gây đột biến, lai tạo chọn giống truyền thống,… còn tồn đọng một số hạn chế định Một số ứng dụng chọn giống trồng nhờ dùng thị phân tử, gây đột biến đã đạt được một số kết định có hạn chế Thách thức đặt khơng riêng Việt Nam mà vấn đề chung của q́c gia tồn giới, đặc biệt là các nước nông nghiệp phải tạo nguồn lương thực lớn mà sản xuất canh tác mợt diện tích khơng thay đổi và có nguy bị thu hẹp Phương pháp chuyển gen đời được ví “chìa khóa đa năng” để mở nút thắt vớn gây nhiều khó khăn cho các nhà chọn tạo giống truyền thống nhằm tạo một giống trồng “hoàn hảo” chúng được kết hợp với Với hướng nghiên cứu này, các gen quy định tính trạng quan tâm được chủ đợng chuyển vào lúa, từ tạo giớng lúa mang các đặc tính mong ḿn của người Vì vậy phương pháp ch̉n gen vi khuẩn Agrobacterium nuôi cấy phôi non biến nạp gen vào lúa được nghiên cứu giải pháp chọn tạo giống lúa Giải pháp sử dụng các kĩ thuật chuyển gen để cải tạo giống lúa có chứa hàm lượng vi chất dinh dưỡng cao hơn, hạt dài hơn, suất hiệu cao Hơn nữa, quy trình chuyển gen vào giớng lúa thơng qua vi kh̉n Agrobacterium có ưu điểm như: gen bị đào thải; sớ lượng tránh được hiện tượng ức chế lẫn nhau; tồn tại bền vững thể thực vật sự phụ thuộc chặt chẽ vào hệ thớng protein Vir, cịn phương pháp khác gen mục tiêu được tái tổ hợp chuyên biệt nhờ hai trình tự IS hai đầu dễ dàng bị tách sau Tuy nhiên cịn mợt sớ hạn chế như: có phổ cơng giới hạn; gây khối u cho hai mầm ( mợt mầm tḥc nhóm tiến hóa nhất, tích lũy nhiều chế kháng bệnh hai lá mầm bị thương tế bào có xu hướng hóa gỡ khơng phân chia mạnh để tái tạo tiếp hợp chất phenol hai lá mầm…) [10] Do vậy, tiếp tục nghiên cứu về quy trình chuyển gen vào giớng lúa thơng qua vi kh̉n Agrobacterium Với mục tiêu góp phần nghiên cứu tạo giớng lúa có kích thước hạt dài, đáp ứng nhu cầu thị trường gạo giới, tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 Bắc Thơm số 7” 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng qt Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giớng lúa J02 Bắc Thơm số thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens ... tiến hành đề tài: ? ?Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 Bắc Thơm số 7? ?? 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giớng lúa J02 Bắc Thơm số... thời gian thực tập tốt nghiệp em đã thực hiện đề tài: ? ?Nghiên cứu quy trình chuyển gen vào giống lúa J02 BắcThơm số 7? ?? Trước hết em xin gửi tới Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ... đến hiệu chuyển gen - Xây dựng quy trình chuyển gene tối ưu cho giống lúa Việt Nam 1.3 Ý nghĩa khoa học - Xây dựng hoàn thiện được quy trình nghiên cứu chuyển gen của hai giớng lúa Việt