Đánh giá khả năng kháng sâu đục quả của các dòng đậu tương biến đổi gen

Nội dung bài viết trình bày việc nghiên cứu chuyển gen kháng sâu soycry1Ac vào giống đậu tương Williams 82 bằng phương pháp Agrobacterium. Kết quả đã tạo ra các dòng biến đổi gen thế hệ T4... Các dòng này được phân tích Southern blot để xác định sự hiện diện của gen soycry1Ac và phân tích ELISA để định lượng sự biểu hiện của protein cry1Ac. Tổng cộng 26 dòng T4 mang gen soycry1Ac có biểu hiện protein cry1Ac trong khoảng từ 358,18 to 672,63 ng/g lá tươi. Các dòng này được thử.nghiệm tính kháng sâu đục quả trong điều kiện tự nhiên ở nhà lưới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng kháng sâu đục quả của các dòng đậu tương biến đổi gen VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG SÂU ĐỤC QUẢ CỦA CÁC DÒNG ĐẬU TƯƠNG BIẾN ĐỔI GEN Trần Thị Cúc Hòa1, Trần Thanh Hải1, Hà Minh Luân1, Nguyễn Trần Hải Bằng1, Lâm Thái Duy1, Đồng Thanh Liêm1, Phạm Thu Dung1, Hồ Thị Huỳnh Như1 và Phạm Thị Hường1 1 Viện Lúa ĐBSCL TÓM TẮT Sâu hại là tác nhân chủ yếu làm giảm năng suất đậu tương. Để phòng trừ sâu hại đậu tương, sử dụng giống kháng là biện pháp hiệu quả. Khi các phương pháp truyền thống chọn tạo giống đậu tương kháng sâu không thành công, phương pháp chuyển nạp gen đã được áp dụng trên thế giới. Theo hướng này, chúng tôi đã nghiên cứu chuyển gen kháng sâu soycry1Ac vào giống đậu tương Williams 82 bằng phương pháp Agrobacterium. Kết quả đã tạo ra các dòng biến đổi gen thế hệ T4. Các dòng này được phân tích Southern blot để xác định sự hiện diện của gen soycry1Ac và phân tích ELISA để định lượng sự biểu hiện của protein cry1Ac. Tổng cộng 26 dòng T4 mang gen soycry1Ac có biểu hiện protein cry1Ac trong khoảng từ 358,18 to 672,63 ng/g lá tươi. Các dòng này được thử nghiệm tính kháng sâu đục quả trong điều kiện tự nhiên ở nhà lưới. Kết quả ghi nhận 9 dòng có tỷ lệ sâu đục quả gây hại dưới 1% so với giống đối chứng không biến đổi gen bị hại 34,25%. Từ khóa: chuyển nạp gen, đậu tương biến đổi gen, kháng sâu, sâu đục quả đậu tương I. ĐẶT VẤN ĐỀ Sản lượng đậu tương nước ta hiện không đáp ứng đủ nhu cầu trong nước, hàng năm phải nhập khẩu số lượng lớn khô dầu đậu tương. Trong năm 2013, lượng khô dầu đậu tương nhập khẩu lên đến 3 triệu tấn (Cục Xúc tiến Thương mại, 2014). Để tăng sản lượng đậu tương, tăng năng suất là giải pháp chủ yếu vì khó mở rộng thêm diện tích, trong khi năng suất đậu tương ở nước ta rất thấp, hiện chỉ đạt 1,48 tấn/ha (Tổng cục Thống kê/website) so với năng suất bình quân thế giới là 2,6 tấn/ha (FAOSTAT, 2014). Sâu hại là yếu tố quan trọng nhất làm giảm năng suất đậu tương. Ở Việt Nam, các sâu hại chính trên đậu tương gồm ruồi đục thân (Melanagromyza sojae), sâu đục quả (Etiella zinckenella) và sâu xanh da láng (Spodoptera exigua). Để quản lý sâu hại trên đậu tương, sử dụng giống kháng là biện pháp hiệu quả nhất. Nhưng vì các phương pháp truyền thống tạo giống đậu tương kháng sâu đã không thành công (Boethel, 1999), nên phương pháp chuyển nạp gen kháng sâu vào giống đậu tương đang được áp dụng trên thế giới. Để ứng dụng giống Hình 1. Vector pPTN791 mang gen soycry1Ac và gen chọn lọc bar 502 đậu tương biến đổi gen kháng sâu ở Việt Nam, việc nhập các giống đậu tương biến đổi gen bị lệ thuộc vào các công ty nước ngoài cũng như các rào cản về sở hữu trí tuệ. Vì vậy, cần có các nỗ lực trong nước để tự tạo giống đậu tương biến đổi gen kháng sâu. Từ yêu cầu nêu trên, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long đã thực hiện đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu chọn tạo các giống đậu tương biến đổi gen kháng ruồi đục thân và sâu đục quả”. Kết quả đã tạo ra các dòng biến đổi gen ở thế hệ T4 mang gen kháng sâu soycry1Ac và đã xác định các dòng có khả năng kháng sâu đục quả cao. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu - Vector pPTN791 mang gen kháng sâu soycry1Ac và gen đánh dấu chọn lọc kháng thuốc diệt cỏ bar, mỗi gen nằm trên một TDNA (Hình 1) được thiết kế để chuyển nạp gen kháng sâu vào giống đậu tương Williams 82 (giống có nguồn gốc từ Mỹ, thường được dùng trong nghiên cứu chuyển nạp gen ở đậu tương). VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai - Các dòng đậu tương thế hệ T4 phát triển từ các dòng T3 biến đổi gen mang gen soycry1Ac được tạo bằng cách chuyển nạp vector pPTN791 mang gen soycry1Ac và gen bar (Hình 1) vào giống Williams 82. 2.2. Phương pháp nghiên cứu Quy trình chuyển nạp gen vào đậu tương bằng phương pháp Agrobacterium tumefaciens được thực hiện theo quy trình của Olhoft và ctv (2003), Zeng và ctv (2004) và Trần Thị Cúc Hòa (2008). Trích DNA cơ bản theo phương pháp của Dellaporta và ctv (1983); phân tích Southern blot theo quy trình của Southern (1975); phân tích ELISA: hàm lượng protein Cry1Ac của các dòng đậu tương biến đổi gen được định lượng bằng phương pháp Sandwich ELISA sử dụng bộ kít Cry1Ac Quantiplate® kit (Envirologix, Portland, OR, USA) (Trần Thị Cúc Hòa và ctv., 2013). Đánh giá tính kháng sâu đục quả trong điều kiện tự nhiên (hoàn toàn không phun thuốc trừ sâu) trong nhà lưới. Dòng đậu tương chuyển gen được trồng xen kẽ với đối chứng không chuyển gen Williams 82 (WT), mỗi dòng được trồng 24 cây trên mỗi luống với mật độ 6 cây/m2. Quả đậu tương chín sinh lý sẽ được thu hoạch và được tách vỏ để tính phần trăm quả bị sâu đục quả trên mỗi cây. Tỷ lệ sâu đục quả của mỗi dòng sẽ được tính trung bình từ phần trăm trái bị sâu đục quả của 24 cây/mỗi dòng. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tạo chọn các dòng đậu tương mang gen kháng sâu soycry1Ac Bằng phương pháp chuyển nạp gen sử dụng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens, gen kháng sâu soycry1Ac được chuyển nạp vào giống đậu tương Williams 82. Các dòng biến đổi gen T0, T1, T2 và T3 được phân tích Southern blot để xác định sự hiện diện của gen soycry1Ac. Các dòng T3 mang gen soycry1Ac được phát triển thành các dòng T4. Ở thế hệ T0, qua kết quả phân tích Southern blot, 3 dòng biến đổi gen T0 độc lập mang gen soycry1Ac (sự kiện biến đổi gen) được chọn gồm HCW6-2, HCW3-2 và HCW41. Danh sách các dòng T3 có nguồn gốc từ mỗi dòng T0 độc lập và các dòng T4 được trình bày ở Bảng 1. Từ dòng T0 HCW6-2, 5 dòng T3 được chọn phát triển thành 13 dòng T4 (ký hiệu từ T4-1 đến T4-13). Từ dòng T0 HCW32, 5 dòng T3 được chọn phát triển thành 6 dòng T4 (ký hiệu từ T4-14 đến T4-19). Từ dòng T0 HCW4-1, 4 dòng T3 được chọn phát triển thành 8 dòng T4 (từ dòng T4-20 đến T427). Tổng số 27 dòng T4 đã được tạo ra từ 14 dòng T3 mang gen soycry1Ac. Các dòng T4 này được phân tích Southern blot để xác định sự hiện diện của gen soycry1Ac và phân tích ELISA để xác định sự biểu hiện của protein Cry1Ac. Bảng 1. Các dòng T4 phát triển từ ...