Nghiên cứu chuyển gen GmDRE vào giống đậu tương ĐT12

Bài báo này trình bày kết quả chuyển cấu trúc mang gen GmDREB2 vào giống đậu tương ĐT12 phục vụ tạo dòng cây đậu tương chuyển gen chịu hạn. Cấu trúc pBI121-GmDREB2 đã được biến nạp thành công vào giống đậu tương ĐT12 qua mô nách lá mầm thông qua chủng A. tumefaciens.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chuyển gen GmDRE vào giống đậu tương ĐT12Phạm Thị Thanh Nhàn và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ180(04): 81 - 86NGHIÊN CỨU CHUYỂN GEN GmDREB2 VÀO GIỐNG ĐẬU TƯƠNG ĐT12Phạm Thị Thanh Nhàn*, Phạm Minh Hảo, Nguyễn Thị Ngọc Lan, Chu Hoàng MậuTrường Đại học Sư phạm - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTĐậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây trồng có giá trị kinh tế cao. Tuy nhiên, đây là cây mẫncảm với điều kiện ngoại cảnh và chịu hạn kém. Đặc tính chịu hạn ở cây đậu tương là tính trạng đagen, sản phẩm của các gen này liên quan trực tiếp đến sự biểu hiện của đặc tính chịu hạn hoặc cóchức năng điều hòa nhóm gen chịu hạn. Gen mã hóa nhân tố phiên mã DREB ở cây đậu tương cóchức năng kích hoạt sự phiên mã của nhóm gen chịu hạn, lạnh và mặn. Bài báo này trình bày kết quảchuyển cấu trúc mang gen GmDREB2 vào giống đậu tương ĐT12 phục vụ tạo dòng cây đậu tươngchuyển gen chịu hạn. Cấu trúc pBI121-GmDREB2 đã được biến nạp thành công vào giống đậutương ĐT12 qua mô nách lá mầm thông qua chủng A. tumefaciens. Các mẫu biến nạp được tái sinhin vitro, chọn lọc bằng kháng sinh và tạo cây đậu tương chuyển gen. Kết quả có 203/300 mẫu biếnnạp tạo đa chồi, 197 chồi chọn lọc trong môi trường kéo dài chồi và số chồi được cho ra rễ là 60.Số cây chuyển gen trồng trên giá thể là 20 cây và có 5 cây sống sót ở điều kiện nhà lưới, hiệu suấtchuyển gen ở giai đoạn này là 1,67% (5/300). Trong số 5 dòng cây chuyển gen ở thế hệ T0, 4 câychuyển gen dương tính với PCR, hiệu suất chuyển gen đạt 1,33% (4/300).Keywords: Hạn, Glycine max (L.) Merrill, GmDREB2, A. tumefaciens, hiệu suất chuyển genĐẶT VẤN ĐỀ*Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là mộtcây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao.Ở Việt Nam, việc trồng đậu tương có ba mụcđích là giải quyết vấn đề thiếu protein cho conngười và gia súc, xuất khẩu và cải tạo đất.Tuy nhiên, đây là cây mẫn cảm với điều kiệnngoại cảnh và chịu hạn kém nên sản lượngcòn thấp, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêudùng. Đặc tính chịu hạn ở cây đậu tương làtính trạng đa gen, sản phẩm của các gen nàyliên quan trực tiếp đến sự biểu hiện của đặctính chịu hạn hoặc có chức năng điều hòanhóm gen chịu hạn. Để chống lại điều kiệnbất lợi của ngoại cảnh, đặc biệt là hạn hán, cơthể thực vật đã sản xuất ra nhiều loại protein,trong đó có DREB (Dehydration- ResponsiveElement Binding). DREB có vai trò kích hoạtnhóm gen chịu hạn phiên mã. Họ protein nàycó chứa vùng bảo thủ duy nhất để gắn vớitrìnhtựDNAđặchiệulàAPETALA2/Ethylene Responsive Factor(AP2/ERF), cho phép chúng tương tác vớimột loạt các gen phía sau theo hình thứckhông phụ thuộc axit abscisic. Các miềnAP2/ERF có khoảng 60 amino acid [50], [6],*Tel: 0989 516346; Email: ptnhansptn@gmail.com[7]. Phân họ gen DREB có 10 thành viênđược xác định trong hệ gen cây đậu tương(GmDREBa,GmDREBb,GmDREBc,GmDREB1,GmDREB2,GmDREB3,GmDREB5, GmDREB6, GmDREB7) [10].Mỗi gen trong họ DREB có trình tự, độ dàikhác nhau nhưng đều được biểu hiện nhiềukhi cây gặp hạn. Nhóm DREB1 điều khiểntính chịu hạn, mặn và lạnh, trong khi nhómDREB2 điều khiển tính chịu hạn.Phân nhóm DREB2 gồm 8 thành viên trong câyArabidopsis [11] và 5 thành viên trong lúa gạo[8]. Chen và cộng sự (2007) [6] đã phân lậpgen GmDREB2 từ đậu tương và dựa trên sựgiống nhau về miền AP2, gen GmDREB2 xếpvào phân họ A-5 trong phân họ DREB. Sự biểuhiện của GmDREB2 ở cây thuốc lá chuyển genthể hiện ở sự tích lũy hàm lượng proline cao.Sản phẩm biểu hiện của gen GmDREB2 đượctìm thấy khi cây đậu tương gặp hạn, lạnh vàmặn [6], [8]. Bài báo này trình bày kết quảchuyển cấu trúc mang gen GmDREB2 vàogiống đậu tương ĐT12 phục vụ tạo dòng câyđậu tương chuyển gen chịu hạn.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUVật liệu và hóa chấtHạt giống đậu tương ĐT12 do Trung tâmNghiên cứu và Phát triển đậu đỗ cung cấp.81Phạm Thị Thanh Nhàn và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ180(04): 81 - 86Chủng A. tumefaciens chứa cấu trúc pBI121-GmDREB2 do Bộ môn Sinh học hiện đại & Giáodục sinh học, Khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên cung cấp. Cấutrúc vector chuyển gen được trình bày ở hình 1.Hình 1. Sơ đồ cấu trúc vector chuyển gen pBI121 mang gen GmDREB2 (pBI121-GmDREB2). (LB: Bờ tráicủa T-DNA; RB: Bờ phải của T-DNA; KanR: trình tự kháng kanamycin; 35S: Promoter 35S; GmDREB2:Trình tự gen GmDREB2; Cmyc: Trình tự nucleotide mã hóa kháng nguyên Cmyc; NOS (Nos ter): Nopalinesynthase terminator (đoạn kết thúc)Các hóa chất được sản xuất bởi các hãngFermentas, Invitrogen, Merck, Sigma,Amersham Pharmacia Biotech, như: Yeastextract, trypton, tris HCl, EDTA, glycerol,kanamycin, rifamicine, cefotaxime...Các thiết bị chính dùng trong nghiên cứu gồmcó: Máy PCR System 9700 (AppiedBiosystem, Mỹ), máy điện di Powerpac300(Bio-Rad, Mỹ), máy xung điện Gen Plulser...Phương pháp nghiên cứuPhương pháp chuyển gen thông qua nách lámầm nhờ A.tumefaciens được tiến hành dựatrên nghiên cứu của Olhoft và cộng sự ...