Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật. Khi cây trồng bị thiếu nitơ cây phát triển chậm, thấp lùn, nẩy chồi kém. Tăng cường hoạt động của GS1 sẽ giúp cây sử dụng hiệu quả nguồn nitơ vốn là nhu cầu thiết yếu cho cây sinh trưởng, nếu gen GS1 hoạt động mạnh thì cây trồng trong điều kiện đầy đủ hoặc nghèo nguồn nitơ cây vẫn có khả năng sinh trưởng nhanh.
Các dòng thuốc lá chuyển gen GS1 và không chuyển gen (wt) sau khi đưa ra cây trên giá thể được 2-4 tuần (hình 3.7), có độ đồng đều về kích thước được đem chuyển ra ngoài môi trường với điều kiện thiếu chất dinh dưỡng, đất khô cằn, trồng tại vị trí có ánh sáng kém không thuận lợi cho quá trình quang hợp. Kết quả, cho thấy các dòng cây chuyển gen GS1 (D-1) sinh trưởng nhanh hơn so với cây đối chứng là 31% (cây 3 tháng tuổi) và 25% (cây 5 tháng tuổi) (hình 3.8).
Hình 3.7. Cây thuốc lá K326 trồng trên giá thể. WT: Cây đối chứng không chuyển gen; D-1, D-2 và D-3: các dòng cây chuyển gen GS1.
Các dòng cây chuyển gen (D-1, D-2, D-3) và không chuyển gen (wt) sau khi trồng, đánh gia sinh trưởng về chiều cao ở giai đoạn 3 và 5 tháng tuổi. Kết quả thu được trình bày như ở bảng 3.2 cho thấy rằng sinh trưởng về chiều cao của dòng thuốc lá chuyển gen GS1 và dòng thuốc lá không chuyển gen khác nhau là có ý nghĩa. Giai đoạn cây 3 tháng tuổi 3 dòng thuốc lá chuyển gen GS1 có chiều cao cây đạt từ 118,5 cm đến 130,1cm, trong khi đó dòng thuốc lá không chuyển gen chỉ đạt chiều cao 90,6cm. Giai đoạn 5 tháng tuổi, các dòng thuốc lá chuyển gen GS1 cũng có chiều cao (135,8 - 159,5cm) cao hơn so với dòng đối chứng không chuyển gen (119,6cm). Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc sử dụng cấu trúc pBI121-35S/GS1 để biến nạp vào các loài cây trồng khác, nâng cao khả năng hấp thụ và sử dụng hiệu quả nguồn nitơ nhất là trong điều kiện cây trồng bị thiếu hụt nguồn nitơ cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây.
Bảng 3.2. Bảng so sánh chiều cao cây đối chứng và cây chuyển gen GS1 Dòng Chiều cao cây (cm)
(3 tháng tuổi)
Chiều cao cây (cm) (5 tháng tuổi)
WT 90,6±2,08 119,6±1,52
D-1 130,1±2,31 159,5±3,78
D-2 118,5±3,50 135,8±2,33
Hình 3.8. Cây thuốc lá K326, 5 tháng tuổi. wt: cây thuốc lá không chuyển gen và D-1: cây thuốc lá chuyển gen GS1.
Như vậy, cấu trúc gen GS1 khi chuyển vào cây có tác dụng mạnh trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, làm tăng khả năng tổng hợp và tích lũy nitơ trong cây, thúc đẩy quá trình quang hợp và tổng hợp các chất hữu cơ; thân lá phát triển tốt, giữ vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình đẻ nhánh, ra hoa tạo quả sớm, số lượng quả nhiều, cho năng xuất cao. Ở cây đối chứng không chuyển gen (wt) có biểu hiện hoàn toàn ngược lại, thiếu nitơ cây sinh trưởng chậm, chlorophyll không được tổng hợp đầy đủ, lá vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, sút giảm hoạt động quang hợp và tích lũy, giảm năng suất.