Viện Cây lƣơng thực và cây thực phẩm (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) nghiên cứu thành công giống lúa mới P6 và P290 trên cơ sở phát triển giống P4. Viện sĩ Vũ Tuyên Hoàng với lời nhắn nhủ: “Sau P4 sẽ là P6, vừa ngon mắt, vừa ngon miệng dành cho bà con ta…”
Thạc sĩ Nguyễn Trọng Khanh cho biết, lúa P6 có nhiều ƣu điểm nổi bật so với các giống lúa khác. Đầu tiên là hàm lƣợng đạm của P6 đạt 10,5% dẫn đến năng suất
Prôtêin cao. Nếu tính năng suất lúa là 6 tấn/ha thì các giống khác chỉ đạt 400-420 kg prôtêin/ha trong khi giống P6 đạt 550-600 kg prôtêin/ha. Theo thông lệ trên thế giới nếu gạo có lƣợng đạm cao thì năng suất thấp, nhƣng P6 có năng suất cao (5,5 tấn/ha) đồng thời với chất lƣợng cao. Thóc thƣờng trên thị trƣờng có giá 5.500-6.000 đồng/kg nhƣng thóc của lúa P6 có giá 7.000 đồng/kg. Nổi bật nhất là khả năng chịu rét, hiện P6 là giống lúa chịu rét tốt nhất trên miền Bắc. Giống lúa mới có chất lƣợng gạo cao: gạo trong, không bạc bụng, hạt thon dài, cơm mềm với hàm lƣợng amylose trung bình. Theo các nhà khoa học, thức ăn động vật có lƣợng đạm rất cao, nhƣng đạm động vật thƣờng gây ra bệnh tim mạch và nhiều bệnh tật nguy hiểm khác, trong khi đạm thực vật rất an toàn cho ngƣời. Chính vì thế, gạo từ lúa P4, P6, P290 sẽ là nguồn cung cấp đạm cho nông dân giá rẻ, an toàn, dễ kiếm, là thực phẩm hữu ích trong thời kì phát triển mới của đất nƣớc. (Theo Báo Ngƣời Cao Tuổi)
Phát hiện các gen điều chỉnh Glutelin ở lúa: GS. WAN Jianmin và các đồng nghiệp tại trƣờng Đại học Nông nghiệp Nanjing (Trung Quốc) vừa công bố những khám phá mới của họ về quá trình xử lý glutelin trong gạo trên Tạp chí Plant Journal số ra mới đây với tựa đề "Enzym OsVPE1 xử lý không bào là cần thiết cho xử lý glutelin". Theo cách phân loại protein dự trữ thì protein dự trữ trong nội nhũ hạt lúa bao gồm 4 loại protein: Albumin, Globulin, Glutelin, và Prolamin. Protein dự trữ ở hai thể protein (protein body, đƣợc viết tắt là PB) bao gồm PBI và PBII. PBI hay prolamin tan trong cồn, kích thƣớc nhỏ (1-2 nm), hình cầu và cấu trúc đồng tâm trong khi PBII hay glutelin không hòa tan đƣợc trong dung dịch muối hoặc cồn nhƣng hòa tan đƣợc trong dung dịch 0.1M acid hoặc kiềm, kích thƣớc lớn hơn (2-3 nm). Nghiên cứu quy luật di truyền của các tiểu đơn vị glutelin là vấn đề cần thiết trong công tác chọn giống lúa có chất lƣợng dinh dƣỡng cao.
Nghiên cứu, đã phân tích sinh sản vô tính và các chức năng của một OsVPE1, chuỗi Nucleotide biến thể của glutelin ở loại lúa mới. Nghiên cứu cũng tiết lộ một biến thể có thể làm thay đổi Cys269 thành Gly. Những phân tích di truyền cũng cho thấy rằng phenotip W379 đƣợc kiểm soát bởi một gen hạt nhân lặn đơn. Những thí nghiệm cho thấy rằng hoạt động phân chia ASN (trong chuỗi HIS, LYS, ASN, LEU) đặc trƣng của vật đột biến không lớn hơn 10% so với điều tƣơng tự ở giống lúa
OsVPE1 lại không nhƣ vậy, có vẻ nhƣ có sự phân chia không hợp lý ở OsVPE1 và điều này do hoạt động enzym của OsVPE1 ở vật đột biến gần nhƣ bị loại bỏ.
Nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin(Proteomics).Các prôtêin mang rất nhiều trọng trách trong tế bào. Một bộ prôtêin hoàn chỉnh gọi là proteome, phụ trách nghiên cứu cấu trúc prôtêin, chức năng hoặc bất cứ hoạt động nào của prôtêin trong tế bào gọi là proteomics.Gen sao bản kích hoạt rất năng nổ, thay đổi liên tục với mỗi kích thích của môi trƣờng. Mục tiêu của nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin là để tìm hiểu cơ chế cho phép cấu trúc và chức năng của prôtêin thực hiện nhiệm vụ của mình, nó tƣơng tác với cái gì, và làm thế nào góp phần vào chu kỳ sống.Một ứng dụng của khoa học nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin đƣợc biết tới là bản chụp nghiêng biểu hiện prôtêin, nơi prôtêin đƣợc nhận diện trong cơ thể sinh vật dƣới kích thích của môi trƣờng. Khoa học nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin còn để phát triển một biểu đồ mạng prôtêin nơi mỗi tƣơng tác của prôtêin đƣợc xác định cho một hệ sống nhất định.Khoa học nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin cũng đƣợc ứng dụng để vẽ sơ đồ biến đổi prôtêin nhận biết sự khác biệt giữa cơ thể sinh vật hoang dã và cơ thể sinh vật biến đổi gen. Ngành khoa học này cũng đƣợc ứng dụng nghiên cứu tƣơng tác giữa prôtêin và prôtêin trong mỗi phản ứng bảo vệ của thực vật.Vi dụ, nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin tại đại học Iowa kết luận:
• Một thí nghiệm về thay đổi prôtêin trong bản sao gen kích hoạt của ngô dƣới nhiệt độ thấp là tác động chính giúp ngô con nảy mầm.
• Phân tích những khác biệt xảy ra trong thể hiện hệ gen đậu nành trồng ở nhiệt độ cao. • Nhận biết thể hiện prôtêin phản ứng trƣớc các loại bệnh nhƣ giun tròn nang ở cây đậu nành.
Khoa học nghiên cứu hóa chỉ tế bào(Metabolomics):Nghiên cứu hóa chỉ tế bào là ngành khoa học “omics” mới nhất. Hóa chỉ tế bào là một bộ hoàn chỉnh các tổ hợp trọng lƣợng phân tử thấp trong một mẫu. Các tổ hợp phân tử là các chất nền hoặc sản phẩm phụ của các phản ứng enzim, trực tiếp tác dụng lên kiểu hình của tế bào. Vì thế, mục đích của nghiên cứu hóa chỉ tế bào là xác định các mẫu sao chụp của các tổ hợp này tại một thời điểm xác định dƣới tác động của các điều kiện môi trƣờng nhất định. Nghiên cứu gen và chức năng gen, nghiên cứu prôtêin và chức năng prôtêin giúp mở rộng thông tin về kiểu di truyền nhƣng vẫn bị hạn chế thông tin về kiểu hình. Các tổ
hợp trọng lƣợng phân tử thấp các là các liên kết gần nhất đến kiểu hình.Nghiên cứu hóa chỉ tế bào đƣợc ứng dụng để xác định sự khác nhau trong hàm lƣợng hàng nghìn phân tử giữa một cơ thể thực vật khỏe và một cơ thể có bệnh .Công nghệ này đồng thời cũng đƣợc sử dụng để xác định khác biệt dinh dƣỡng giữa cây trồng bình thƣờng và cây trồng biến đổi gen, và khác biệt trong khi nhận biết chất chuyển hóa bảo vệ thực vật.
Tại Hội nghị quốc gia về chọn tạo giống lúa tại Viện Lúa Đồng Bằng sông Cửu long - tháng 7/2004, một số kết quả nghiên cứu về ứng dụng kỹ thuật điện di Protein SDS-Page trong việc chọn tạo giống lúa chất lƣợng cao đã đƣợc trình bày:Kỹ thuật điện di là một công cụ phân tích cho phép đánh giá gián tiếp dò tìm bộ gen thông qua kỹ thuật phân tích tính biến dị cấu trúc của các enzym và protein. Kết quả so sánh với phƣơng pháp phân tích điện di bằng kỹ thuật điện di isoenzyme cho thấy kỹ thuật điện di protein phát hiện đƣợc mức độ đa dạng của protein gấp nhiều lần hơn. Hơn nữa, kỹ thuật điện di protein xác định nhanh, tƣơng đối rẻ tiền, không cần phải trồng cây chờ đến thời điểm thu hoạch và không bị ảnh hƣởng do môi trƣờng. Các nhà chọn giống sử dụng kỹ thuật điện di trên hạt giống với mục đích nhƣ sau:Phân tích các protein tinh khiết. Đánh giá đƣợc nồng độ protein.Phát hiện đƣợc quá trình phân giải protein.Xác định đƣợc các protein miễn nhiễm trầm tủa.Kiểm tra sự hiệu chỉnh protein. Phân lập và xác định nồng độ các kháng nguyên do protein để sản xuất kháng thể. Phân lập protein đánh dấu bằng bức xạ.
Ứng dụng phƣơng pháp điện di protein, các nhà khoa học Viện Lúa ĐBSCL từ tháng 10/2000 đã tuyển chọn dòng thuần của giống lúa Nếp bè Tiền giang đang đƣợc trồng trong sản xuất. Từ 5 hạt ƣu tú đƣợc chọn ra, tiến hành nhân lên trong nhà lƣới và đến khi thu hoạch tiếp tục đƣợc kiểm tra lại độ thuần, hàm lƣợng protein và hàm lƣợng amylose. Từ đó đã chọn ra đƣợc dòng Nếp Bè 1-2 có chiều dài hạt dài hơn giống đối chứng, năng suất cao hơn 15% và hàm lƣợng protein trên 10%. Kết quả này cho thấy, kỹ thuật điện di protein sẽ giúp cho nhà chọn giống chọn ra đƣợc giống lúa Nếp thuần thep yêu cầu chất lƣợng hàng hoá, giảm quy mô trồng ngoài đồng để tuyển chọn và thời gian tuyển chọn. Hƣớng ứng dụng này có thể tiếp tục áp dụng cho các giống lúa nếp khác đang trồng ở vùng Đồng bằng sông Cửu long nhƣ Nếp Móng chim, Nếp Mù
u, Nếp Sáp… Việc chọn lọc dòng thuần đối với giống lúa thơm VD 20 ( Việt Đài 20 ) du nhập vào Việt Nam năm 1996 cũng đã đƣợc tiến hành. Từ 4 dòng thuần chọn lọc ra, đã tuyển chọn ra dòng C3 có đặc tính là năng suất cao, đạt 7,1 tấn/ha vụ Đông Xuân, có cơm ngon, mềm và thơm hơn đối chứng.
Trong một nghiên cứu đƣợc công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu mô tả các hạt gạo có thể sản xuất số lƣợng lớn một protein máu gọi là albumin huyết thanh, hoặc HSA1. Ở Trung Quốc, ý tƣởng sử dụng lúa, một cây trồng phong phú, để bổ sung hoặc thậm chí thay thế các nguồn cung cấp albumin hiện tại nhằm đáp ứng nhu cầu về HSA và làm giảm nguy cơ lây lan virus trong huyết tƣơng tiềm ẩn đã đƣợc Daichang Yang, nhà công nghệ sinh học thực vật tại Đại học Vũ Hán, Trung Quốc và các đồng nghiệp thực hiện bằng cách chèn gene mã hóa HSA vào các cây lúa. Gene này đƣợc kích hoạt trong quá trình tạo hạt và protein tạo ra đƣợc lƣu trữ trong hạt gạo cùng với các chất dinh dƣỡng khác. Kết quả cho thấy HSA chiếm hơn 10% protein hòa tan tổng số của hạt gạo, một trong những sản lƣợng cao nhất của protein tái tổ hợp từ cây trồng tính đến thời điểm hiện nay.Các kết quả phân tích cho thấy protein có nguồn gốc từ gạo có các đặc điểm hóa học và vật lý và biểu hiện chức năng tƣơng đƣơng với protein huyết tƣơng máu ngƣời trong các thử nghiệm y tế và phản ứng miễn dịch.
Chƣơng 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
- Các giống lúa có hàm lƣợng protein thấp: Khang dân 18, Q5
- Các giống lúa có hàm lƣợng protein cao: P290, P6, P4, P1, AC5,. và các quần thể con lai F1, F2, BC1(150-200 hạt/dòng)
- Các vật tƣ hóa chất phục vụ công tác nghiên cứu.
Bảng 2.1: Danh sách mồi SSR
Một số đặc điểm của giống bố mẹ
Theo các nghiên cƣ́u trƣớc đây , đă ̣c biê ̣t là báo cáo kết quả thƣ̣c hiê ̣n đề tài “Nghiên cƣ́u cho ̣n ta ̣o giống lúa có hàm lƣợng protein cao trong ga ̣o cho vùng thâm canh và vùng khô hạn” giai đoạn 2002-2005 đã cho thấy: