Đánh giá khả năng chịu hạn và một số chỉ tiêu hóa sinh của các dòng ngô chuyển gen ZmDREB2A giai đoạn trước trỗ

Bài viết đánh giá khả năng chịu hạn và một số chỉ tiêu hóa sinh của 3 dòng ngô D3, D14 và D21 chuyển gen chịu hạn ZmDREB2A thế hệ T6 và 3 dòng ngô nền tương ứng C436, C7N và V152 thông qua thí nghiệm gây hạn nhân tạo giai đoạn trước trỗ trong điều kiện nhà lưới. Kết quả cho thấy trong điều kiện 14 ngày gây hạn, các chỉ tiêu về hình thái lá, thời gian sinh trưởng (TGST), khoảng cách tung phấn phun râu (ASI), các đặc điểm nông học và hàm lượng một số chỉ tiêu hóa sinh như đạm tổng số, proline, hydratcacbon, carotenoid, chlorophyll của dòng chuyển gen cao hơn có ý nghĩa so với dòng nền tương ứng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng chịu hạn và một số chỉ tiêu hóa sinh của các dòng ngô chuyển gen ZmDREB2A giai đoạn trước trỗ Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 4(113)/2020 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA SINH CỦA CÁC DÒNG NGÔ CHUYỂN GEN ZMDREB2A GIAI ĐOẠN TRƯỚC TRỖ Nguyễn Đức Trọng1, Đoàn Thị Bích Thảo1, Nguyễn Xuân Thắng1 TÓM TẮT Đánh giá khả năng chịu hạn và một số chỉ tiêu hóa sinh của 3 dòng ngô D3, D14 và D21 chuyển gen chịu hạn ZmDREB2A thế hệ T6 và 3 dòng ngô nền tương ứng C436, C7N và V152 thông qua thí nghiệm gây hạn nhân tạo giai đoạn trước trỗ trong điều kiện nhà lưới. Kết quả cho thấy trong điều kiện 14 ngày gây hạn, các chỉ tiêu về hình thái lá, thời gian sinh trưởng (TGST), khoảng cách tung phấn phun râu (ASI), các đặc điểm nông học và hàm lượng một số chỉ tiêu hóa sinh như đạm tổng số, proline, hydratcacbon, carotenoid, chlorophyll của dòng chuyển gen cao hơn có ý nghĩa so với dòng nền tương ứng. Trong đó năng suất cá thể của các dòng chuyển gen vượt so với dòng nền tương ứng từ 25,7 - 33,8%. Kết quả đã chọn lọc được 2 dòng chuyển gen ZmDREB2A là D3 và D21 thể hiện khả năng chịu hạn hiệu quả cao sử dụng làm nguồn vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống ngô biến đổi gen chịu hạn. Từ khóa: Ngô (Zea mays L.), chuyển gen, ZmDREB2A, chịu hạn I. ĐẶT VẤN ĐỀ mã hóa Protein LEA (late embryogenesis abundant); Hạn hán đang gây thiệt hại nhiều nhất trong số Protein sốc nhiệt (HSP) hay tăng sự tích lũy chất khử một loạt mối đe dọa của ngành nông nghiệp của các độc tố trong tế bà trong cây Arabidopsis. nền kinh tế đang phát triển. Chỉ tính trong 10 năm Hiện nay, 4 họ gen điều khiển được các nhà gầy đây, hạn hán đã làm tổn thất hàng chục tỷ đô nghiên cứu quan tâm là: Dreb hoặc CBF, MYB, bZIP la chủ yếu khu vực Châu Á (FAO, 2018). Theo báo và Zinc-finger (Umezawa et al., 2006), trong đó yếu cáo của Tổng cục Phòng chống thiên tai, tính đến tố phiên mã DREB đóng vai trò kích hoạt biểu hiện 3/2020 do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu khiến hàng loạt các gen đáp ứng với điều kiện hạn cũng tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn ở Đồng bằng như các yếu tố stress khác như tăng cường tính chịu sông Cửu Long (ĐBSCL) cũng như tình hình thiếu hạn và mặn ở lúa (Oh, Song et al., 2005); nóng và nước, khô hạn ở Đồng bằng Bắc Bộ, Trung Bộ và lạnh ở Arabidopsis (Dubouzet, Sakuma et al., 2003, Tây Nguyên xuất hiện sớm trên diện rộng. Đặc biệt Mizoi et al., 2010). Ở ngô năm 2007, nhóm nghiên các tỉnh ĐBSCL như Cà Mau, Bến Tre, Kiên Giang, cứu của Qiu đã phân lập được cDNA của gen chịu Sóc Trăng do thời gian thiếu mưa kéo dài kết hợp hạn ZmDREB2A từ ngô. ZmDREB2A mã hoá phân với việc sử dụng và khai thác tài nguyên nước trong tử protein gồm 318 amino acid chứa vùng gắn với lưu vực đã làm cho hạn hán và thiếu nước trở nên DNA ERP/AP2 đặc trưng cho DREB. Thông qua trầm trọng hơn và được cho là khốc liệt chưa từng thí nghiệm biểu hiện trong Arabidopsis, protein có trong lịch sử làm thiệt hại hàng chục nghìn ha cây ZmDREB2A đã được chứng minh có khả năng tăng màu (Tổng cục Phòng chống thiên tai, 2020). cường sức chống chịu với điều kiện hạn cho cây Công tác chọn tạo giống cây trồng chịu hạn nói (Qin et al., 2007). chung và cây ngô nói riêng là thách thức lớn cho các nhà chọn giống do bởi chịu hạn được quy định bởi II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU hệ thống đa gene. Nghiên cứu di truyền phân tử tính 2.1. Vật liệu nghiên cứu chịu hạn đã chỉ ra rằng, phản ứng chống chịu điều kiện hạn được điều khiển bởi một vài gene trong Vật liệu nghiên cứu bao gồm 3 dòng ngô chuyển hệ thống các gene quy định tính chịu hạn. Việc ứng gen chịu hạn ZmDREB2A (ở thế hệ T6) ký hiệu D3, dụng công nghệ chuyển gene nhằm chuyển các gene D14 và D21. Các dòng chuyển gen được tạo ra thông đóng vai trò điều khiển vào cây trồng đang được thế qua phương pháp chuyển vector pCAMBIA1300 giới tiến hành nhiều năm qua nhằm tạo ra giống ngô mang gen chịu hạn ZmDREB2A thông qua vi khuẩn chống chịu điều kiện hạn. Hệ thống gen điều khiển Agrobacterium vào phôi non 12 ngày tuổi của 3 dòng bao gồm các gen chứa mã di truyền tổng hợp nên ngô nền tương ứng có khả năng tái sinh cao là C436, một loại protein nào đó, làm nhiệm vụ hoạt hóa tổng C7N và V152. Các dòng chuyển gen đã được đánh hợp một loạt protein thứ cấp giúp tăng cường tính giá sự có mặt và biểu hiện ổn định của gen chuyển chống chịu của cây đối với điều kiện ngoại cảnh như trong các dòng ngô bằng các kỹ thuật phân tử. 1 Viện Nghiên cứu Ngô 61 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 4(113)/2020 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 2.2.1. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn Số liệu về các chỉ tiêu theo dõi được đánh giá, thu thập, xử lý thống kê bằng chương trình Excel và Phương pháp gây hạn giai đoạn trước trỗ theo phần mềm IRRISTAT 5.0. CIMMYT (2004) và Cains và cộng tác viên (2013). Các dòng ngô được gieo trong xô chứa giá thể trong 2.3. Th ...