Sự hiện diện và biểu hiện của gen Ds-Red ở Protocorm like body chuyển gen của phong lan Dendrobium cv. Burana White

Bài viết trình bày một số kết quả về nghiên cứu chuyển gen DsRed trước hết với tính chất là gen chỉ thị và hy vọng sản phẩm protein của gen này có thể sẽ tạo thay đổi ít nhiều màu sắc hoa của đối tượng phong lan thí nghiệm Dendrobium, từ trắng sang hồng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự hiện diện và biểu hiện của gen Ds-Red ở Protocorm like body chuyển gen của phong lan Dendrobium cv. Burana WhiteTẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 212-218SỰ HIỆN DIỆN VÀ BIỂU HIỆN CỦA GEN Ds-Red Ở PROTOCORM-LIKE BODYCHUYỂN GEN CỦA PHONG LAN Dendrobium CV. BURANA WHITENguyễn Hữu Hổ1*, Huỳnh Nguyên Phát2, Lê Tấn Đức1,Trần Thị Ngọc Hà1, Nguyễn Hữu Tâm1,3(1)Viện Sinh học Nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, (*)nguyenhuuho@itb.ac.vn(2)Đại học Khoa học tự nhiên, tp Hồ Chí Minh(3)Đại học Nebraska-Lincohn, Nebraska, Hoa KỳTÓM TẮT: Bốn dòng protocorm-like body (PLB) phong lan Dendrobium cv. Burana White mang genmục tiêu Ds-Red tạo biểu hiện phát sáng đỏ đã được chọn tạo qua biến nạp bằng phương pháp bắn gen.PLB (để tối khoảng 3 tháng, có màu trắng), qua cắt nhỏ thành các cụm có kích thước 3-5 mm, được sửdụng như mô đích để bắn. Vi hạt vàng (0,9 m), bao bởi hỗn hợp plasmid (tỷ số Mol 3:1, theo thứ tự) giữaplasmid pITB-DsRED mang gen Ds-Red tạo phát sáng đỏ với plasmid pITB-BAR mang gen bar tạo tínhkháng chất diệt cỏ phosphinothricin (PPT), được bắn vào PLB bằng hệ thống BIO-RAD PDS-1000/He.Sau bắn gen 2 ngày, PLB được cấy chuyển qua nhiều chu kỳ chọn lọc trên môi trường Knudson C (với 1mg/l BA) có chứa 1-3 mg/l PPT. Sự biểu hiện tạm thời của gen DsRed ở PLB (2 ngày sau bắn gen) đãđược kiểm tra với kết quả dương tính. Sự hiện diện của các gen DsRed, bar đã được kiểm tra bằng kỹthuật PCR với kết quả có sự hiện diện của các băng DNA tương ứng 350 bp và 500 bp. Biểu hiện phátsáng đỏ bền vững đã được kiểm tra, ghi nhận bằng mắt thường dưới ánh sáng tự nhiên/ánh sáng trắng vàghi nhận dưới ánh sáng vàng-xanh lục (yellow-green) (bước sóng khoảng 560 nm) qua quan sát PLB dướikính hiển vi soi nổi gắn kính lọc đỏ. Kết quả nghiên cứu này cho thấy protein DsRed là một chỉ thị thíchhợp trong nghiên cứu biến nạp di truyền ở lan Dendrobium và hệ thống này có thể được sử dụng trongnghiên cứu cơ bản đặc biệt trong nghiên cứu thay đổi màu sắc hoa do sản phẩm của gen chuyển. Đây làkết quả nghiên cứu đầu tiên về biến nạp gen DsRed được thực hiện thành công trên lan Dendrobium đếngiai đoạn tạo được PLB chuyển gen có khả năng phát ánh sáng đỏ rất mạnh.Từ khóa: Bắn gen, chuyển gen, Dendrobium, gen DsRed, phosphinothricin (PPT).MỞ ĐẦUĐến nay, các gen gfp, yfp, rfp thuộc nhómgen mã hóa protein phát sáng (fluorencentprotein gene) xanh lục, vàng, đỏ, theo thứ tự, từsinh vật biển [2, 11, 12] đã được các nhà khoahọc nghiên cứu trên nhiều khía cạnh như phânlập (isolation) và dòng hóa (cloning) gen; hợpnhất (integration) vào bộ gen sinh vật chủ quabiến nạp/tải nạp; biểu hiện (expression) và ditruyền của gen ở thể biến nạp sang các thế hệsau. Ở thực vật, gen phát sáng được nghiên cứusử dụng để biến nạp phổ biến nhất là gen gfp vàtiếp theo là gen rfp [2, 7]. Ngoài ra, còn có genluc (từ động vật đom đóm) cũng đã được nghiêncứu biến nạp.Thuộc nhóm gen rfp, gen DsRed [phân lậptừ bọt biển (marine sponge) Discosoma sp.] [5,7] được xem như một gen chỉ thị (reporter) sống(vital) có tiềm năng lớn, đã được sử dụng nhiềutrong nghiên cứu biến nạp di truyền trên độngvật [6, 19, 20], thực vật [5, 7, 13, 14, 17, 18] và212vi sinh vật [16]. Đối với nghiên cứu biến nạp ditruyền ở thực vật, ngoài ưu điểm tương tự gengfp là có thể quan sát sự phát sáng mà khôngcần hủy mẫu (non-destructive/non-invasive),gen DsRed còn có ưu điểm là tia sáng vàngxanh lục dùng kích thích protein DsRED có khảnăng xuyên thấu (penetration) mô sống tốt hơntia UV và tia xanh lam dùng kích thích proteinGFP; vì vậy, có thể dễ dàng ghi nhận ánh sángđỏ hơn so với việc ghi nhận ánh sáng xanh lụcphát ra từ mô chuyển gen gfp [12]. Ngoài ra, khigen DsRed biểu hiện mạnh, có thể nhận thấy môthực vật/động vật có màu hồng đỏ bằng mắtthường dưới ánh sáng tự nhiên [6, 13] và ưuđiểm này, theo chúng tôi, có thể được khai tháctrong nghiên cứu làm thay đổi màu sắc của môthực vật có màu trắng, ví dụ mô cánh hoa,tương tự nghiên cứu tạo hoa cây trồng chứaprotein GFP có khả năng phát sáng xanh lục(green fluorescent flower) [12].Trên cơ sở ưu điểm và tiềm năng của genNguyen Huu Ho et al.này như đã trình bày ở trên, trong công trìnhnày, chúng tôi trình bày một số kết quả vềnghiên cứu chuyển gen DsRed trước hết với tínhchất là gen chỉ thị và hy vọng sản phẩm proteincủa gen này có thể sẽ tạo thay đổi ít nhiều màusắc hoa của đối tượng phong lan thí nghiệmDendrobium, từ trắng sang hồng.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUVật liệuSử dụng giống phong lan thương mạiDendrobium cv. Burana White (có hoa màutrắng) được cung cấp bởi Vũ Ngọc Phượng,Phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Sinhhọc Nhiệt đới.Môi trường và điều kiện nuôi cấy môMôi trường nuôi, nhân protocorm-like body(PLB) dùng chuyển gen (môi trường số 1) gồmKnudson C [9] có 1 mg/l BA và 10% (v/v) nướcdừa; điều kiện nuôi cấy tối, nhiệt độ 25-28oC.Môi trường tạo vươn chồi từ PLB (môi trườngsố 2, với thành phần khoáng như trên) khôn ...