Đặc điểm của gen GmCHI phân lập từ một số giống đậu tương khác nhau về hàm lượng isoflavone

Trong bài viết này, năm giống đậu tương trồng phổ biến ở miền Bắc Việt Nam được khảo sát hàm lượng isoflavone và phân tích đặc điểm của gen GmCHI mã hóa enzyme chalcone isomerase, enzyme chìa khóa trong quá trình chuyển hóa tổng hợp isoflavone ở đậu tương.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc điểm của gen GmCHI phân lập từ một số giống đậu tương khác nhau về hàm lượng isoflavoneCHISINH38(2):Đặc điểm của gen TAPGmCHIphânlậpHOCtừ một2016,số giốngđậu236-242tươngDOI:10.15625/0866-7160/v38n2.7959ĐẶC ĐIỂM CỦA GEN GmCHIPHÂN LẬP TỪ MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNGKHÁC NHAU VỀ HÀM LƯỢNG ISOFLAVONELê Thị Hồng Trang1,2, Trần Thị Thanh Vân3, Hồ Mạnh Tường4,Phạm Thanh Tùng4, Lê Văn Sơn4, Chu Hoàng Mậu1 *1Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên2Trường Cao đẳng Sư phạm Thái Nguyên3Trường Đại học Tân Trào Tuyên Quang4Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *chuhoangmau@tnu.edu.vnTÓM TẮT: Trong nghiên cứu này, năm giống đậu tương trồng phổ biến ở miền Bắc Việt Namđược khảo sát hàm lượng isoflavone và phân tích đặc điểm của gen GmCHI mã hóa enzymechalcone isomerase, enzyme chìa khóa trong quá trình chuyển hóa tổng hợp isoflavone ở đậutương. Hàm lượng isoflavone (daidzein, genistein) trong hạt nảy mầm 3 ngày tuổi của giống đậutương ĐT26 cao nhất (64,27 mg/100 g) và cao gấp 2,18 lần và 2,45 lần so với giống DT84 vàDT2008. Gen GmCHI phân lập từ mARN của các giống đậu tương ĐT26, ĐT51, DT2008 và DT84có kích thước 657 nucleotide, mã hóa 218 amino acid. Hệ số tương đồng về trình tự nucleotide củagen GmCHI ở bốn giống đậu tương ĐT26, ĐT51, DT2008 và DT84 từ 96,8% đến 98,9% và tươngđồng với giống đậu tương mang mã số NM_001248290 trên GenBank từ 98% đến 99%. Khoảngcách di truyền giữa giống ĐT26 so với các giống ĐT51, DT2008, DT84 và các giống khác dựa trêntrình tự nucleotide của gen GmCHI là 19,3%, dựa trên trình tự amino acid suy diễn là 4,4%. Đoạnmã hóa của gen GmCHI được sử dụng làm nguyên liệu để thiết kế vector biểu hiện ở thực vật nhằmcải thiện hàm lượng isoflavone trong đậu tương bằng kỹ thuật chuyển gen.Từ khóa: Glycine max, daidzein, genistein, gen chalcone isomerase, isoflavone.MỞ ĐẦUĐậu tương, Glycine max (L.) Merrill, cónguồn gốc từ vùng Đông Á, đây là cây trồng trêncạn, ngắn ngày, có giá trị dinh dưỡng và kinh tếcao. Hàm lượng protein trong hạt đậu tương caohơn hàm lượng protein có trong cá, thịt và caogấp hai lần so với các loại đậu đỗ khác. Vì vậy,các sản phẩm từ đậu tương ngày càng được sửdụng rộng rãi trên toàn thế giới. Các nghiên cứuđã chỉ ra rằng sản phẩm từ đậu tương rất tốt chosức khỏe con người nhờ có chứa thành phầnisoflavone. Isoflavone là hoạt chất có nguồn gốcthực vật, có thể làm giảm sự phát triển của mộtsố tế bào ung thư, giảm các triệu chứng mãnkinh, ngăn ngừa các bệnh về tim mạch và có thểtác động tích cực đến quá trình sinh lý khác [9].Ở thực vật, isoflavone và các dẫn xuất của cáchợp chất phytoalexin có tác dụng kháng nấm gâybệnh và các loại vi khuẩn [1]. Isoflavone có trongcây đậu tương còn có tác dụng kích thích vikhuẩn Rhizobium trong đất để hình thành các nốtsần cố định đạm [4].236Con đường sinh tổng hợp isoflavone là mộtnhánh của con đường phenylpropanoid. Quátrình chuyển hóa tổng hợp isoflavone có nhiềuenzyme tham gia, bao gồm phenylalanineammonia lyase (PAL), chalcone synthase(CHS), chalcone reductase (CHR), chalconeisomerase (CHI) và isoflavone synthase (IFS).Trong đó CHI là enzyme nắm giữ vị trí thenchốt trong con đường sản sinh flavonoid và xúctác chuyển đổi chalcone thành flavanone, lànguyên liệu cho quá trình chuyển hóa flavonoidvà isoflavonoid [5]. Các nghiên cứu về enzymeCHI đã được thực hiện trên cây Arabidopsis đãchỉ ra rằng, chỉ khi có mặt của CHI thìArabidopsis mới hình thành flavonoid; trong vỏcà chua không có CHI và naringenin, khi làmtăng CHI dẫn đến sự gia tăng lên 78 lần hàmlượng flavonoid [7, 8]. Đoạn mã hóa chalconeisomerase ở cây đậu tương có kích thước 657nucleotide, mã hóa 218 amino acid, có mặt ởcác bộ phận của cây và biểu hiện mạnh nhất là ởgiai đoạn nảy mầm [3].Le Thi Hong Trang et al.Trong nghiên cứu này, năm giống đậu tươngtrồng phổ biến ở miền Bắc Việt Nam được khảosát hàm lượng isoflavone và phân tích đặc điểmcủa gen GmCHI mã hóa enzym chìa khóachalcone isomerase trong quá trình chuyển hóatổng hợp isoflavone ở đậu tương.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUHạt nảy mầm 3 ngày tuổi của các giống đậutương ĐT51, ĐT26, DT90, DT2008 và DT84được sử dụng để phân tích hàm lượngisoflavone và tách chiết RNA tổng số.Phương pháp sắc ký lỏng cao ápPhân tích định lượng hàm lượng daidzein vàgenistein được thực hiện bằng phương pháp sắcký lỏng cao áp theo Chen et al. (2001) [2]. Dịchchiết thu được sau đó được loại tạp, làm sạchmẫu qua hệ thống SPE và định lượng bằngphương pháp HPLC theo Chen et al. (2001) [2].Phương pháp nghiên cứu sinh học phân tửRNA tổng số được tách từ mầm đậu tươngsử dụng kit Trilzol Regents (Invitrogen),cDNA được tổng hợp bằng Maxima® FirstStrand cDNA Synthesis Kit. Nhân bản genGmCHI được tiến hành bằng PCR với cặp mồiCHI-NcoI-F/CHI- NotI-R được thiết kế dựa trêntrình tự gen CHI của đậu tương mang mã sốNM_001248290. Trình tự đoạn mã hóa của genGmCHI được nhân bản dự kiến có kích ...