Đặc điểm của gen GmDREB6 phân lập từ giống đậu tương chịu hạn DT2008

Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là loài cây họ Đậu có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế cao, nhưng rất mẫn cảm với tác động của hạn. Hạn là yếu tố phi sinh học làm giảm năng suất và chất lượng hạt đậu tương. Để chống lại stress hạn, cây đậu tương tổng hợp nhiều loại protein, trong đó có các nhân tố phiên mã kích hoạt hoạt động các gen chức năng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đặc điểm của gen GmDREB6 phân lập từ giống đậu tương chịu hạn DT2008 Lò Thị Mai Thu và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 187(11): 163 - 168 ĐẶC ĐIỂM CỦA GEN GmDREB6 PHÂN LẬP TỪ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG CHỊU HẠN DT2008 Lò Thị Mai Thu1, Nguyễn Việt Nga2, Nguyễn Thị Ngọc Lan2, Chu Hoàng Mậu2* 1 Trường Đại học Tây Bắc; 2Trường Đại học Sư phạm- ĐH Thái Nguyên TÓM TẮT Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là loài cây họ Đậu có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả kinh tế cao, nhưng rất mẫn cảm với tác động của hạn. Hạn là yếu tố phi sinh học làm giảm năng suất và chất lượng hạt đậu tương. Để chống lại stress hạn, cây đậu tương tổng hợp nhiều loại protein, trong đó có các nhân tố phiên mã kích hoạt hoạt động các gen chức năng. Phân họ protein DREB (Dehydration Responsive Element Binding) thuộc họ AP2 là nhân tố phiên mã kích hoạt biểu hiện của một số gen cảm ứng với hạn, làm tăng khả năng chống chịu các stress hạn của cây đậu tương. Tăng cường biểu hiện gen GmDREB là giải pháp công nghệ nhằm nâng cao khả năng chịu hạn của cây đậu tương, trong đó khâu quan trọng là tạo gen nguyên liệu cho chuyển gen. Trong nghiên cứu này, gen GmDREB6 (cDNA) đã được khuếch đại và tách dòng từ mRNA của giống đậu tương DT2008. Gen GmDREB6 có kích thước là 693 bp, mã hóa 230 amino acid, sai khác ở 16 vị trí nucleotide và 8 vị trí amino acid suy diễn so với trình tự gen GmDREB6 mang mã số EF551166, NM_001248412 trên GenBank. Trình tự gen GmDREB6 phân lập từ giống đậu tương chịu hạn DT2008 được sử dụng để thiết kế vector chuyển gen nhằm tăng cường khả năng chịu hạn ở cây đậu tương. Từ khóa: Gen GmDREB6, Glycine max, khả năng chịu hạn, nhân tố phiên mã, vùng AP2 MỞ ĐẦU* Đậu tương [Glycine max (L.) Merrill] là cây thực phẩm dễ trồng và có hiệu quả kinh tế cao. Hạt đậu tương giàu dinh dưỡng, hàm lượng protein trong hạt đạt từ 30%-52%, hàm lượng lipid từ 12%-25%, có nhiều loại vitamin, khoáng và đặc biệt trong hạt chứa nhiều amino acid thiết yếu cho người và động vật. Cây đậu tương không chỉ có giá trị kinh tế và dinh dưỡng mà còn giữ vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ phì và sử dụng bền vững tài nguyên đất canh tác do rễ đậu tương có khả năng cố định đạm [1], [2] [3]. Trong những năm gần đây do biến đổi khí hậu mà hạn hán đã xảy ra ở nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Ở một số vùng ở nước ta như các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên, hạn đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, làm suy giảm rõ rệt khả năng sinh trưởng và phát triển của cây trồng, trong đó có đậu tương. Đậu tương được xem là loại cây trồng rất mẫn cảm với tác động của hạn và hạn là yếu tố phi sinh học nghiêm trọng nhất có thể làm giảm năng suất hạt đậu * Tel: 0913 383289; Email: chuhoangmau@tnu.edu.vn tương [2]. Câu hỏi đặt ra là, có thể cải thiện được khả năng chịu hạn của cây đậu tương hay không và nếu có thì ứng dụng công nghệ nào để tăng cường khả năng kháng hạn của loài cây họ đậu này. Cho đến nay các nghiên cứu đã khẳng định rằng, có thể cải thiện khả năng chịu hạn của cây đậu tương bằng kỹ thuật chọn giống truyền thống và công nghệ sinh học hiện đại. Để chống lại stress hạn, cây đậu tương tổng hợp nhiều loại protein, trong đó có các loại protein là nhân tố phiên mã kích hoạt hoạt động phiên mã của các gen chức năng [5]. Protein DREB ở đậu tương (Dehydration Responsive Element Binding) là một phân họ thuộc họ AP2, có chức năng điều khiển sự biểu hiện của một số gen cảm ứng với hạn, tạo ra khả năng chống chịu các stress hạn từ ngoại cảnh. Một số thành viên của phân họ gen DREB được xác định có trong hệ gen của cây đậu tương như: GmDREBa, GmDREBb, GmDREBc, GmDREB1, GmDREB2, GmDREB3, GmDREB5, GmDREB6, GmDREB7 [7]. Trên bản đồ gen của đậu tương, gen GmDEB6 có một exon ở vị trí LOC100101914 thuộc nhiễm sắc thể số 5 163 Lò Thị Mai Thu và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 187(11): 163 - 168 (Hình 1) [10]. Tăng cường biểu hiện gen GmDREB sẽ kích hoạt mạnh sự phiên mã của nhóm gen chịu hạn, do vậy việc lựa chọn kỹ thuật biểu hiện mạnh gen GmDREB sẽ là giải pháp công nghệ nhằm nâng cao khả năng chịu hạn của cây đậu tương mà khâu quan trọng là tạo gen nguyên liệu cho chuyển gen. thiết kế cặp mồi DREB6-F/DREB6-R để nhân gen GmDREB6 dựa trên trình tự gen DREB6 đã công bố trên GenBank có mã số EF551166 [6] cặp mồi DREB6-F/ DREB6-R thiết kế có trình tự là: Giống đậu tương DT2008 trồng phổ biến ở miền Bắc Việt Nam được chọn tạo bằng phương pháp xử lý đột biến chiếu xạ tia gamma trên hạt khô dòng 2001HC từ tổ hợp lai DT2001 với HC100 được đánh giá là giống chịu hạn [9]. Trong nghiên cứu này chúng tôi trình bày kết quả tách dòng và phân tích trình tự nucleotide của gen GmDREB6 phân lập từ mRNA của giống đậu tương chịu hạn DT2008. DREB6-R:5’-TTAATATGATTCCCATAGA-3’. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu: Giống đậu tương DT2008 là giống chịu hạn do Viện Di truyền Nông nghiệp cung cấp được sử dụng làm vật liệu để phân lập và nghiên cứu đặc điểm gen GmDREB6. Phương pháp Quá trình thực hiện phân lập gen GmDREB6 từ giống đậu tương DT2008 được thực hiện theo sơ đồ ở hình 2. Nghiên cứu thông tin và DREB6-F:5’ATGGTCATGGAAGAATCTAAC-3’; Kích thước của đoạn DNA được nhân bản dự kiến là 693 bp. Tách chiết RNA tổng số bằng bộ kit Trizol Reagents của hãng Invitrogen. cDNA được tổng hợp từ RNA tổng số bằng bộ KIT SuperScript™ VILO™ cDNA Synthesis. PCR được thực hiện theo chương trình: 95C/5 phút; 30 chu kỳ (95C/30 giây; 55C/30 giây; 72C/30 giây); 72C/8 phút và giữ ở 4C. Sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose 1,0% và được tinh sạch theo bộ kit GeneJET PCR Purification của hãng Fermentas. Tách dòng gen được thực hiện theo Sambrook và Russell (2001) [8]. Trình tự DNA được xác định trên máy đọc trình tự tự động ABI PRISM 3100 Avant Genetic Analyzer và trình tự nucleotide của gen được đọc trên phần mềm BLAST và BioEdit. Hình 1. Vị trí của gen GmDREB6 trên NST số 5 của cây đậu tương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Tách dòng và giải trình tự gen GmDREB6 từ giống đậu tương DT2008 Mẫu lá non từ giống đậu tương giống DT2008 được ...