Kỹ thuật phát triển cây trồng chuyển gen ở Việt Nam: Phần 2

Phần 2 Tài liệu Phát triển cây trồng chuyển gen ở Việt Nam tiếp tục giới thiệu đến bạn đọc nội dung từ chương 7 đến chương 11, về các vấn đề: Tạo dòng lúa indica chuyển gen, chuyển gen ở cây đu đủ, đánh giá cây chuyển gen. Tài liệu này được biên soạn như một Tài liệu chuyên khảo dành cho cán bộ nghiên cứu, sinh viên và giảng viên, cán bộ quản lý và những người quan tâm đến lĩnh vực phát triển cây trồng chuyển gen ở Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật phát triển cây trồng chuyển gen ở Việt Nam: Phần 2Chương 7TẠO DÒNG LÚA INDICA CHUYỂN GEN 7.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của việc chuyển gen kháng rầy nâu vào cây lúa 7.2. Hoàn thiện quy trình chuyển gen vào lúa và tạo dòng lúa biến đổi gen kháng rầy nâu 7.2.1. Nội dung nghiên cứu 7.2.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 7.2.3. Kết quả thực hiện chuyển gen7.3. Chuyển gen cryIA(b,c) kháng sâu vào cây lúa thông qua A. tumefaciens 7.3.1. Tạo dòng lúa biến đổi gen kháng sâu đục thân và kháng bệnh bạc lá thông qua A . tumefaciens và chọn lọc bằng Hyg 7.3.2. Tạo dòng lúa biến đổi gen kháng sâu đục thân qua trung gian A. tumefaciens và chọn lọc bằng mannose7.1. Căn cứ khoa học và thực tiễn của việc chuyển gen vào cây lúaLúa (Oryza sativar L.) là một loại cây trồng quan trọng. Hơn mộtnửa dân số trên thế giới sử dụng lúa như nguồn cung cấp lươngthực chính. Ở Việt Nam, lúa được trồng rộng rãi và là nguồn lươngthực quan trọng nhất. Tuy nhiên, năng suất lúa phụ thuộc rất nhiềuvào điều kiện ngoại cảnh như khí hậu, thời tiết, đặc điểm thổnhưỡng và sâu bệnh. Hiện nay, sự phát triển của công nghệ sinh154 Lê Trần Bìnhhọc, đặc biệt là kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào, kỹ thuật di truyền vàkỹ thuật phân tử cho phép các nhà tạo giống nâng cao tính chốngchịu của cây trồng một cách nhanh chóng. Chuyển gen thông qua A. tumefaciens ngày càng được ứngdụng rộng rãi để chuyển một hay nhiều gen vào cây trồng. Tính ưuviệt của hệ thống chuyển gen này là hiệu quả tạo cây chuyển genbền vững cao, có thể chuyển một đoạn DNA có kích thước tươngđối lớn, không cần đến thiết bị cũng như hệ thống nuôi cấy phứctạp. Ngoài ra, lượng bản sao gen chuyển ít tạo thuận lợi trong việcphân tích cũng như biểu hiện gen mới trong cây chuyển gen.Những năm gần đây bắt đầu có những kết quả nghiên cứu về khảnăng chuyển gen thông qua A. tumefaciens ở cây lúa trong đó đãchuyển gen thành công cả ở lúa japonica và lúa indica, lúa indicacó khả năng tái sinh và chuyển gen thấp hơn so với lúa japonica. Mục đích nghiên cứu của chúng tôi là dùng phương phápchuyển gen thông qua A. tumefaciens để tạo cây lúa mang các genkháng sâu bệnh đặc biệt gen kháng sâu đục thân. Vì đối với loạisâu hại này, biện pháp phòng trừ bằng dùng giống kháng khôngđem lại kết quả. Hơn 30 năm qua Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế đãchọn lọc tính kháng sâu đục thân cho hơn 30.000 giống lúa nhưngchưa tìm ra giống kháng (IRRI, 1995). Do vậy, chuyển gen khángsâu đục thân vào cây lúa bằng công nghệ gen là phương phápnhiều hứa hẹn, việc tạo ra các giống lúa biến đổi gen kháng sâuđục thân sẽ giúp giảm lượng thuốc trừ sâu, tiết kiệm chi phí vàgiảm ô nhiễm môi trường. Một số tác giả thông báo đã tạo được các dòng lúa japonica vàindica chuyển gen Bt kháng được sâu đục thân màu hồng, sâu đụcthân sọc, sâu đục thân màu vàng và sâu cuốn lá (Fujimote và CS,1993; Duan và CS, 1996; Nayak và CS, 1997; Datta và CS, 1998).Wu và CS, 2002 báo cáo giống lúa japonica chuyển gen cryIA(b) tạođược tính kháng sâu đục thân ổn định ở thế hệ R6 và trong điều kiệnthí nghiệm ngoài đồng. Tuy nhiên, chưa thấy có báo cáo về việc tạodòng lúa biến đổi gen Bt trên nền giống có đặc tính nông học tốt. Hơnnữa, trong chuyển gen ở cây trồng, hệ thống chọn lọc cây biến đổigen thông dụng nhất là sử dụng thuốc kháng sinh hoặc thuốc trừ cỏ.Các tế bào đã biến đổi gen có khả năng phát triển bình thường trongmôi trường nuôi cấy có chứa chất kháng sinh (thường dùng nhất làChương 7. Tạo dòng lúa indica chuyển gen 155hygromycin) hoặc chất trừ cỏ (thường dùng nhất là PPT). Việc sửdụng các hệ thống chọn lọc này gây nhiều lo ngại về tính an toàn củacây trồng biến đổi gen đối với môi trường và sức khỏe con người.Nhằm khắc phục nhược điểm này, gần đây một phương pháp chọnlọc mới đã được ứng dụng, đó là hệ thống chọn lọc bằng mannose. Hệ thống chọn lọc này dựa trên việc sử dụng gen pmi - được phânlập từ Escherichia coli - làm gen chỉ thị để điều khiển tạo ra enzymephosphomannose isomerase (Miles và Guest, 1984). Trong môitrường nuôi cấy có thêm mannose, tế bào đối chứng không mang genpmi, enzyme hexokinase trong các tế bào làm biến đổi mannose thànhmannose-6-phosphate là nguồn carbon mà tế bào cây không sử dụngnên không phát triển được. Ngược lại, các tế bào có mang gen pmi,enzyme phosphomannose isomerase được tạo ra làm chuyển hóamannose-6-phosphate thành fructose-6-phosphate là nguồn carbonmà tế bào cây có thể sử dụng cho sự sinh trưởng phát triển. Vì vậy,chỉ có cây trồng có mang gen ...