Nghiên cứu đặc điểm hóa sinh vì phân lập gen chaperonin liên quan đến tính chịu hạn của một số giống đậu tương địa phươngtrồng ở vùng tây nguyên

Nghiên cứu đặc điểm hóa sinh vì phân lập gen chaperonin liên quan đến tính chịu hạn của một số giống đậu tương địa phươngtrồng ở vùng tây nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐINH THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐỊA PHƯƠNGTRỒNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thái Nguyên - 2008 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐINH THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐỊA PHƯƠNGTRỒNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN HỌC MÃ SỐ: 60.42.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS CHU HOÀNG MẬU Thái Nguyên- 2008 1MU1. Lý do chn  tàiu tng (Glycine max (L.) Merrill) là cây công nghip ngn ngày, có giátr kinh t và hàm lng dinh dng cao. Ht u tng cha 30 % - 56% protein,cha nhiu loi axit amin không thay th (lysin, tryptophan, metionin, cystein,leucin…), 12 %-25% lipit, và các vitamin (B1, B2, C,D, E, K…) cn thit cho cth ngi và ng vt. Mt c tính quan trng na ca cây u tng là có nt sn r to kh nng cnh nit không khí, vì vy trng u tng góp phn ci tot và bo v môi trng [20].Sn xut u tng phát trin mnh ti M, Brazil, Argentina, Trung Quc vànhiu nc khác. Sn lng u tng trên th gii t hàng trm triu tn/ nm. Trongkhi ó,  Vit Nam sn lng mi cht trm nghìn tn/ nm, u ó chng t tìnhhình sn xut u tng  nc ta so vi khu vc vn còn  mc thp.  thúc y snxut u tng vn  quan trng là chn to c nhng ging không ch cho nngsut cao, phm cht tt mà còn phi thích hp vi u kin a hình khí hu.c ta có h sinh thái rt a dng, khí hu gia các vùng, min li khôngging nhau. a hình có n 3/4 là i núi thng có mùa khô hanh  min Bc, mùakhô nóng  Tây Nguyên…Nhng nm gn ây din bin khí hu ngày càng phc tp,ng ma phân b không u gia các vùng và gia các thi k trong nm nên hnhán và nng nóng kéo dài. u tng là cây tng i mn cm vi u kin ngoicnh và thuc vào nhóm cây chu hn kém, công tác chn to các ging u tng cókiu gen chng chu ngày càngc quan tâm nghiên cu [10], [18], [23]. Vit Nam, ngun gen ca cây u tng rt a dng và phong phú; ngoàinhng ging nhp ni, ging li to và ging t bin, còn có tp oàn các ginga phng. Nhng ging u tng a phng thng có nng sut thp, nhngli có cht lng ht tt và kh nng chng chu cao vi các u kin bt li cangoi cnh. c tính chu nóng, chu hn ca các ging u tng này ã cnhiu nhà khoa hc quan tâm nghiên cu [18], [24], [31], [36]. Tuy nhiên, các tácgi mi ch tp trung nghiên cu các ging u tng trng  các tnh trung du, 2ng bng và các tnh vùng núi phía Bc, trong khi ngun gen ca cây u tng các tnh khu vc Tây Nguyên nc ta cng rt a dng, có nhiu c tính quý còn ítc quan tâm.Tây Nguyên là vùng t vi hai mùa rõ rt, mùa ma và mùa khô, mùa khôthng kéo dài gây thiu nc trm trng dn n nng sut, sn lng cây trnghàng nm gim mnh trong ó có cây u tng. Vì vy, vic ánh giá, tuyn chncác ging u tng có nng sut và cht lng, có kh nng chng chu hn caolàm vt liu chn ging là yêu cu thc tin t ra cho ngành chn ging u tng vùng t Cao Nguyên này. T nhng lý do trên chúng tôi ã tin hành  tài:“Nghiên cu c m hóa sinh và phân lp gen chaperonin liên quan n tínhchu hn ca mt s ging u tng a phng trng  vùng Tây Nguyên”nhm ánh giá cht lng ht và tìm hiu gen liên quan n kh nng chu hn cacây u tng trong iu kin sinh thái  khu vc Tây Nguyên.2. Mc tiêu nghiên cu- So sánh cht lng ht ca mt s ging u tng trng ti khu vc Tây Nguyên.- Nghiên cu kh nng chu hn, c s hóa sinh và phân lp gen liên quann kh nng chu hn ca mt s ging u tng trng ti khu vc Tây Nguyên.3. Ni dung nghiên cu- Phân tích c m hình thái, khi lng và kích thc ht ca mt sging u tng trng ti Tây Nguyên.- Xác nh hàm lng protein, lipit trong ht ca các ging u tng nghiên cu.- Phân tích thành phn axit amin trong protein ht ca các ging u tng- Xác nh hàm lng protein tan, hot  ca proteaza  giai n ht ny mm.-ánh giá kh nng chu hn ca các ging u tng  giai n cây nontrong iu kin hn nhân to.- Xác nh hàm lng prolin  giai on cây non 3 lá  thi m trc và saukhi x lý bi hn.- Nhân, tách dòng và c trình t gen chaperonin liên quan n tính chu hnca mt s ging u tng trng ti Tây Nguyên. 3Chng 1NG QUAN TÀI LIU1.1. CÂY U TNG1.1.1. c m sinh hc ca cây u tngu tng có tên khoa hc là Glycine max (L) Merrill, có b nhim sc th2n = 40, thuc thân tho, hu (Fabaceae), h ph cánh bm (Papilionoidea).u tng có ngun gc t các tnh phía Bc và ông Bc Trung Quc, các vùngk cn ca Cng hòa liên bang Nga, Triu Tiên và Nht Bn.Các ging u tngang trng ti nc ta c du nhp t Trung Quc t lâu i [13].V hình thái, cây u tng các b phn chính là r, thân, lá, hoa và qu Ru tng có r cc gm r cái và r bên, trên b r ca cây u tng cónhiu nt sn cha vi khun Rhizobium japonicum có kh nng cnh nit t khítri cung cp m cho cây, có vai trò ci to t [9].Thân u tng có hình tròn, thân non có màu xanh hoc tím, khi qu chínthì thân ng sang màu vàng nâu.Lá u tng gm 3 loi lá: lá mm, lá n và lá kép (có 3 lá chét ôi khi có4-5 lá chét).Hoa mc thành chùm  nách lá, mi chùm hoa có t 10-15 hoa, có màu trnghoc tím, hoa u tng t th phn hoàn toàn. Qu có th thng hoc cong cónhiu lông, mi qu cha t 1-5 ht nhng thông thng là 2-3 ht.Ht u tng không có ni nh mà ch có mt lp v bao quanh phôi và 2 lámm. Ht có hình tròn hoc hình bu dc, tròn dài, tròn dt, v ht u tng có màunâu, en, vàng, xanh. Khi lng ht rt a dng t 20-400 mg/htn c vào thi gian sinh trng ca cây u tng ngi ta chia làm 3 loi:Ging chín sm (75-85 ngày), ging chín trung bình (80-100 ngày), và ging chínmun (110-120 ngày). Thi gian sinh trng là mt yu t quan trng  la chncây trng luân canh tng v [28]. 41.1.2. Giá tr kinh t ca cây u tngu tng là cây trng có giá tr kinh t cao, là cây công nghip, cây thcphm, va là cây ci ci to t. Vi u th ngn ngày, trng c nhiu v trongm, có th trng thun, trng xen, luân canh gi v, trng c nhiu vùng sinhthái khác nhau, vì vy sau lúa và ngô, cây u tng có mt vai trò c bit quantrng trong nn nông nghip nhit i.V mt dinh dng, ht u tng có thành phn dinh dng cao cha 30-56% protein, 12-25% lipit và 20% gluxit [20], là ngun axit amin, vitamin (B1, B2,C, D, E) rt quan trng i vi i sng ca con ngi. Protein u tng còn cótác dng hu hiu gim cholesterol trong máu, gim thiu nguy c các bnh liênquan n tim mch, chúng cng ngn cn s phát trin các mm ung th, ngn ngabnh thn, bnh tiu ng, bnh xp xng .Trong công nghip, sn phm t cây u tng c s dng rt a dngnh dùng trc tip ht khô hoc ch bin thành u ph, ép thành du u tng,làm bánh ko, sa u, nc gii khát, nc chm . áp ng nhu cu m trongkhu phn n hàng ngày ca ngi cng nh gia súc. nhng quc gia phát trin, ngi ta còn dùng u tng vào các k nghkhác nh bin ch cao su nhân to, mc in, sn, xà phòng, cht t nhân to, chtnhiên liu lng, du làm trn trong k ngh hàng không.Trong trng trt, cây u tng còn có tác dng ci to t, tng nng sutcác cây trng khác. u này có c là do hot ng cnh N2ca loài vi khunRhizobium cng sinh trên r cây. Nh kh nng cnh m nên sau mi v thuhoch thành phn hóa tính ca t trng c ci thin rõ rt, lng m trong ttng và khu h vi sinh vt hiu khí trong t ng tng. Do ó, có li i vi câytrng khác và sau khi thu hoch toàn b thân lá, r, lá ph li b mt t va có tácdng che ph chng xói mòn, va là ngun hu c giàu m ci to t.1.1.3. Tình hình sn xut u tng trên th gii và  Vit NamTrên th gii (tính n tháng 4/ 2006), có 78 nc trng u tng vi dintích là 91,3 triu ha; nng sut 22,9 t/ ha, sn lng t 236,1 triu tn. Các ncsn xut u tng ng u th gii là: M, Brazil, Argentina và Trung Qucchim khong 90-95% tng sn lng u tng trên toàn th gii [45]. 5Nh vy, có th thy u tng chim mt v trí quan trng trong nn kinh tth gii không ch do c gieo trng trên din tích ln  78 nc, mà ht u tngcòn c s dng rng rãi  làm thc phm và nguyên liu cho công nghip.Bng 1.1. Sn lng u tng ca mt s nc trên th gii niên v 2006 – 2007(Theo Oil World); n v tính: triu tn Vit Nam, trong vòng hn 20 nm qua (t 1985- 2006) din tích, nngsut và sn lng u tng ã không ngng tng, c bit trong nhng nm gnây:  th m 2000 din tích trng u tng là 124100 ha n nm 2005 tng lên203600 ha, nng sut t t 12000 t/ha nm 2000 lên 14,300 t/ha nm 2005 vàsn lng t 147300 tn nm 2000 lên 290600 tn nm 2005 [21].Th gii 236,1M 86,8Brazil 59,0Argentina 47,2Paraguay 6,5Trung Quc 16,2n  7,7Canada 3,5Ukraine 0,9Liên bang Nga 0,7Indonesia 0,8Vit Nam 0,3Thái Lan 0,2Nigeria 0,4Các nc khác 0,8 6Bng 1.2: Din tích, nng sut, sn lng u tng c nc qua các nm(Ngun: Tng cc Thng kê, 2006)mCh tiêu2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006Din tích (1000 ha) 124,1 140,3 158,6 165,6 182,5 203,6 185,8ng sut (t/ha) 12,0 12,4 13,0 13,3 13,3 14,3 13,9Sn lng (1000 tn) 149,3 173,7 205,6 219,6 242,1 290,6 186,9Hin nay cây u tng c trng  c 7 vùng nông nghip trên c nc,do iu kin sinh thái ca mi vùng khác nhau nên có s khác bit khá rõ v dintích trng, nng sut và sn lng [21].Bng 1.3. Din tích, nng sut và sn lng u tng ca 7 vùng nm 2005a mDin tích(1000 ha)ng sut(Kg/ha)Sn lng(1000 tn)C nc 203,6 1430 291,5ng bng Sông Hng 67,3 16000 107,5Vùng ông Bc 48,4 1040 50,2Vùng Tây Bc 25,0 1150 28,7Vùng Bc Trung B 6,5 1220 7,9Tây Nguyên 27,1 1570 42,5ông Nam B 5,3 1060 5,6ng bng Sông Cu long 21,2 2100 44,5ng 3.1 cho thy Tây Nguyên là vùng có din tích trng u tng ln th3 trong 7 vùng nông nghip trên  c.Cùng vi s ng trng a các loi câytrng chính nh cao su, cà phê, h tiêu, ca cao….thì cây u tng ng ang cchú trng và phát trin trên vùng t này.Mc dù, sn lng u tng  nc ta có tng nhng so vi các nc trênth gii và trong khu vc nng sut ca ta vn còn thp, và c bit trong nhngm gn ây din tích, nng sut và sn lng u tng ca nc ta gim i áng 7k. Nm 2005 din tích t 203600 ha gim xung ch còn 185800 ha nm 2006 vàsn lng gim t 290600 tn nm 2005 xung còn 186900 tn nm 2006.Nguyên nhân chính là do u t thp, cha có b ging phù hp, cha ápdng k tht tiên tin. Vì vy, nghiên cu ci tin các c m nông sinh hc cacác ging a phng và to ging mi có nng sut cao, thích nghi vi u kinsinh thái  nhng vùng khác nhau bng phng pháp truyn thng kt hp vi hini s áp ng c yêu cu ca thc tin t ra và ó cng là chin lc quantrng v s phát trin cây u  nc ta.1.1.4. Thành phn hóa sinh ht u tngTrong ht u tng có các thành phn ã bit tính theo t l protein 30-56%, lipit 12-25%, gluxit 20%; có các mui khoáng Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S, cácvitamin A, B1, B2, D, E, F, các men, sáp, nha, cellulose. Ngoài ra, ht u tngcòn có  các axit amin c bn isoleucin, leucin, lysin, metionin, phenylalanin,tryptophan, valin .[20].Protein là thành phn ch yu trong ht u tng. Chúng chim khong30%-55% khi lng khô ca ht. Da vào h s lng, ngi ta chia protein ca htu tng thành 3 loi: 11S - legumin, 7S - vixilin, 2S - albumin. Nhng loiprotein chính trong ht u tng là: protein d tr (chim 70% tng s protein),các enzim, các cht c ch proteaza và lectin. Thành phn ca protein gm cóalbumin (9,5%), globulin tan trong nc (75,8%), globulin ch tan trong NaCl là3%, glutelin - protein tan trong NaOH 0,2M là 11,7% [18], [25].Thành phn axit amin ca ht u tng: Protein ca các loi u ,nht là u tng, c xem là protein có cht lng tt nht trong các loi proteinthc vt. Chúng có cha tt c các axit amin không thay th. Hn na protein cacây hu còn có hàm lng lysin rt cao so vi protein t các loi ng cc.Tuyvy, hàm lng các axit amin có cha gc SH (metionin, cystein) còn thp [8], [40]. Hàm lng lipit trong u tng khá cao chim khong 12-25% khing khô, trong ó hàm lng các axit béo no thp, khong 13%, không cócholesterol, 30% là các axit béo cha no mt ni ôi. Lng axit béo không no cn 8thit: axit linoleic 50%, và c bit có 7% axit anpha linolenic là ngun cung cpaxit béo chui mch dài omega 3 quan trng cho c th nh DHA (DocosaHexaenoic Acid) và EPA (Eicosa Pentaenoic Acid ) [44]. Cht lng lipit ca ht u tng rt tt, cho nên nó c s dng rng rãitrong công nghip ch bin thc phm. Ht u tng còn có các loi vitamin tantrong lipit, c bit là vitamin E = 200 mg/100g lipit [8], ngoài ra trong ht ung còn cha mt s cht khác nh hydrat cacbon, mui khoáng, axit nucleic,kích thích sinh trng .Tóm li, ht u tng có giá tr dinh dng cao.Trong ó, hàm lngprotein d tr và cht lng ca chúng là yu t quyt nh làm cho u tng trthành ngun thc phm quan trng cho ngi và thc n cho gia súc [18].1.2. NGHIÊN CU VC TÍNH CHU HN CA CÂY U TNG1.2.1. Khái nim v hn và tác ng ca hn n thc vtHn i vi thc vt là khái nim dùng  ch s thiu nc do môi trnggây nên trong sut quá trình hay tng giai n, làm nh hng n sinh trng vàphát trin ca cây.Thiu nc trc tiên nh hng n s cân bng nc ca cây, tó nhng n chc nng sinh lý nh quang hp, hô hp dinh dng khoáng và cuicùng nh n s sinh trng phát trin ca thc vt. Cây s cht non hoc gim scsng, gim nng sut [19].Hin tng mt nc có th do tác ng s cp, là kt qu ca s thiu nctrong môi trng, hoc là tác ng th cp c gây ra bi nhit  thp, stnóng hay tác ng ca mui. Hn cng nh yu t ngoi cnh bt li khác khi tácng lên c th thc vt s gây ra phn ng ca c th. Tùy theo tng loài, gingmà mc  phn ng ca c th cng nh thit hi do khô hn gây ra khác nhau:mt s b cht, mt s b tn thng nhng cng có mt s khác không b nhng. Kh nng thc vt có th gim thiu mc tn thng do thiu ht nc gâyra gi là tính chu hn [19]. [...]... công trình nghiên c u phân l p các gen liên quan n kh n ng ch u nóng, ch u h n c a cây trình t gen chaperonin t gi ng ut ut ng Nghiên c u phân l p và ng ch u nh Bonminori- Nh t c n v i kích th c phân t 1,6 kb c a Nông V n i và cs (1997) [12] Nghiên c u c a Tr n Th Ph ng Liên (1999) ã phân l p, xác nh trình t gen chaperonin t bào ch t CCT t gi ng ut ng t bi n M103 v i kích th amin Trình t gen này có... vào nghiên c u m c phân t , c nghiên c u nhi u nh t là các protein s n ph m bi u hi n gen Nhóm các protein c c bi t quan tâm bao g m: protein s c nhi t, môi gi i phân t , LEA 1.3.4 Trên th gi i ã thành công trong vi c nghiên c u gen mã hóa protein ut ng và các trình t gen này ã c công b trên ngân hàng gen th gi i T i Vi t Nam, ã có m t s tác gi nghiên c u v tính ch u h n và ã phân l p, gi i trình t gen. .. S ) a m nghiên c u: Các thí nghi m c th c hi n t i Phòng thí nghi m Di truy n h c và Công ngh gen, Khoa Sinh- KTNN, Tr i h c Thái Nguyên Các phân tích axit amin t c th c hi n t i Phòng thí nghi m tr ng ng ng và xác i h c S ph m nh trình t gen m Công ngh gen, Vi n Công ngh sinh h c, Vi n Khoa h c và Công ngh Viêt Nam 2.2 PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.2.1 Ph ng pháp hoá sinh 2.2.1.1 Phân tích hóa sinh (1)... tác gi nghiên c u v tính ch u h n và ã phân l p, gi i trình t gen liên quan trên các gi ng ng a ph u t n tính ch u h n c a cây ut ng, trong ó có chaperonin ng khác nhau Tuy nhiên, vi c nghiên c u các gi ng ng c a các t nh khu v c Tây Nguyên còn ít 16 c quan tâm chú ý u Ch ng 2 NGUYÊN LI U VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 NGUYÊN LI U 2.1.1 Nguyên li u th c v t Các gi ng u t ng a ph Kon Tum (ST), Ch mnga-... lúa là 26% [20 ] Nghiên c u v các c tính ch u h n c a cây lý và di truy n ã cho th y r ng, các hoá keo c a nguyên sinh ch t, c a cây ut c m c a quá trình trao ng là tính tr ng a gen Chúng th hi n truy n c a t ng gi ng có kh n ng s d ng n ng và phát tri n c a cây ng v ph c tính này liên quan ch t ch nh : v s phát tri n c a b r , tính chín s m t tr ut n c vào c ng ng di n sinh n c i ch t Tính ch u h n nhi... i kh n ng ch u nóng c a gi ng t bi n M103 [18] Tr n Th Ph chaperonin CCTδ t gi ng c 1602 bp mã hóa cho 533 axit ut ng Liên và cs (2003), ã phân l p ng a ph 15 ng ch u c gen n Cúc Vàng, gen này g m 1602 nucleotit mã hóa cho 533 axit amin [17] Nguy n Th Thu Hi n (2005), phân l p c gen dehydrin v i kích th gi ng ut ng vàng M ng Kh c 751bp liên quan n kh n ng ch u h n t hai ng và Cao B ng 4 [11] 1.3 NH... nên kh i H n hán làm gi m m nh quang h p Khi hàm l Nh v y, nh h c trong môi tr b tc giai c trong lá còn ng c a cây n sinh tr ng nào c a n các y u t c u thành n ng su t và s n l ng cây tr ng 1.2.2 C s sinh lý, sinh hóa và sinh h c phân t c a tính ch u h n 1.2.2.1 C s sinh lý, sinh hóa c a tính ch u h n Khi g p h n th c v t luôn có nh ng bi n không m tn c Có hai c ch b o v th c v t t n t i trên môi tr c... SO4), K3Fe( CN)6, CuSO4, ninhydrin… Thi t b : Các thi t b chính c s d ng phân tích hoá sinh và sinh h c phân t g m: - Máy quang ph UV-Vis Cintra 40 (Australia) - Máy i n di + b ngu n PowerPac 300 (Bio-Rad, M ) 17 - Máy phân tích axit amin t ng - HP amino Quan SeriesII (Hewlett Parkard, M ) - Máy phân tích trình t gen ABI 3100 Genetic Analyzer (M ) -B n nhi t (Techne, OSI, Anh) - Pipetman các lo i (Gilson,... 2006), khi nghiên c u v kh n ng ch u h n c a các gi ng ut ng ng c a T nh S n La c ng ã nh n xét r ng: khi g p h n các gi ng ut ng có s gi m t ng h p protein và t ng c ng t ng h p prolin [26 ] 1.2.2 C s phân t c a tính ch u h n Kh n ng ch ng ch u c a sinh v t nói chung và c a th c v t nói riêng liên quan n c u trúc, ch c n ng c a các thành ph n trong t bào và các quá trình x y ra trong m i vùng liên quan. .. t trong nguyên sinh ch t và trong nhân cùng v i protein b bi n tính. [35] m 2004, nhóm nghiên c u g m Huang và cs c a Tr nhiên và K thu t Pingtung, mARN v i kích th h p proline ài Loan, ã phân l p ng c gen P5CS i h c T ut c 2148bp [45] Gen P5CS là nhân t gi i h n cho nh p th c v t trong ng t t ng u ki n b t l i do h n và do m n gây nên [39] Nghiên c u c a Porcel và Cs (2005), ã ch ra r ng, gen mã hoá . NGỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐỊA PHƯƠNGTRỒNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN. THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐINH THỊ NGỌC NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT