Tách dòng gen Shrunken 2 (Sh2) từ dòng ngô H14 và thiết kế vector chuyển gen pCAMBIA 1301-Ubi-Sh2

Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu một số kết quả thu được về tách dòng gen Sh2 bằng PCR từ dòng ngô H14 và xây dựng vector chuyển gen mang gen Sh2. Trình tự gen Sh2 tách dòng được từ dòng ngô H14 có độ tương đồng cao (99%) so với gen Sh2 đã công bố trên Ngân hàng Gen quốc tế (GenBank) có mã số NM_001127632.1. Gen Sh2 từ dòng ngô H14 sau đó được gắn thành công vào vector biểu hiện pCambia1301 cùng với promoter Ubiquitin (Ubi) để thiết kế vector chuyển gen mang gen Sh2: pCambia 1301-Ubi-Sh2 phục vụ cho chuyển gen.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tách dòng gen Shrunken 2 (Sh2) từ dòng ngô H14 và thiết kế vector chuyển gen pCAMBIA 1301-Ubi-Sh2TẠP CHÍ SINH HỌC 2013, 35(3se): 122-128 TÁCH DÒNG GEN SHRUNKEN 2 (Sh2) TỪ DÒNG NGÔ H14 VÀ THIẾT KẾ VECTOR CHUYỂN GEN pCAMBIA 1301-Ubi-Sh2 Nguyễn Thị Thu, Lê Hoàng Đức, Nguyễn Đức Thành* Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *nguyenducthanh_pcg@ibt.ac.vn TÓM TẮT: Gen Shrunken 2 (Sh2) đã được chứng minh là gen mã hóa cho tiểu phần lớn của enzyme ADP-glucose pyrophosphorylase nội nhũ, một enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp tinh bột ở nội nhũ. Đoạn gen này đã được nghiên cứu chuyển thành công vào cây ngô làm tăng hàm lượng tinh bột lên đáng kể so với cây đối chứng không chuyển gen. Với mục tiêu tạo các dòng ngô có năng suất, chất lượng cao, chúng tôi tiến hành nghiên cứu, tách dòng gen Sh2 và thiết kế vector phục vụ việc chuyển gen Sh2 vào một số dòng ngô trồng ở Việt Nam. Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu một số kết quả thu được về tách dòng gen Sh2 bằng PCR từ dòng ngô H14 và xây dựng vector chuyển gen mang gen Sh2. Trình tự gen Sh2 tách dòng được từ dòng ngô H14 có độ tương đồng cao (99%) so với gen Sh2 đã công bố trên Ngân hàng Gen quốc tế (GenBank) có mã số NM_001127632.1. Gen Sh2 từ dòng ngô H14 sau đó được gắn thành công vào vector biểu hiện pCambia1301 cùng với promoter Ubiquitin (Ubi) để thiết kế vector chuyển gen mang gen Sh2: pCambia 1301-Ubi-Sh2 phục vụ cho chuyển gen. Từ khóa: ADP-glucose pyrophosphorylase, dòng ngô H14, gen Shrunken 2, tách dòng gen, vector chuyển gen.MỞ ĐẦU phần nhỏ được mã hóa bởi gen Brittle 2 (Bt2) và Việc tăng năng suất cây trồng đặc biệt là các 2 tiểu phẩn lớn được mã hóa bởi gen Shrunkencây lương thực như ngô, lúa, lúa mì v.v. đang là 2 (Sh2). Chuyển gen Sh2 và Bt2 là một trongthách thức đối với các nhà chọn tạo giống cây những hướng nghiên cứu nhằm tăng khả năngtrồng. Hiện nay có hai hướng chủ yếu để tăng tổng hợp tinh bột, tăng năng suất cây trồng.năng suất cây trồng, đó là cải tiến phương thức Hiện nay ở Trung Quốc đã có công bố về việccanh tác và sử dụng giống mới dựa vào nỗ lực chuyển thành công hai gen này vào cây ngô làmcủa các nhà khoa học và chọn giống. Cho đến tăng khối lượng hạt ngô: khối lượng 100 hạtnay, các nhà khoa học thường nghiên cứu tạo tăng lên 15% so với các dòng không chuyển gengiống mới theo các hướng như: nghiên cứu đa và hàm lượng tinh bột tăng đến 74% so với 65%dạng di truyền nguồn gen, di truyền phân tử các ở cây không chuyển gen [6].tính trạng quan tâm, chọn lọc nhờ chỉ thị phân Trong bài báo này, chúng tôi trình bày cáctử và công nghệ gen. Cây ngô là cây trồng thu kết quả nghiên cứu tách dòng gen Sh2 từ dònghạt nên tăng năng suất cây chủ yếu phụ thuộc ngô H14 và thiết kế vector chuyển gen pCambiavào các yếu tố như: chiều dài bắp, số lượng hạt, 1301-Ubi-Sh2 phục vụ cho chuyển gen tăngkhối lượng của hạt. Để ứng dụng công nghệ gen cường tổng hợp tinh bột ở cây ngô.vào việc tăng năng suất cây ngô chúng ta cầnnghiên cứu các quá trình liên quan đến năng VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUsuất như: quá trình quang hợp, quá trình tổng Vật liệuhợp tinh bột, hoạt động của các gen điều khiểnquá trình tổng hợp sinh khối. Nhiều nghiên cứu Vật liệu để nghiên cứu tách dòng gen Sh2 làhóa sinh và phân tử đã làm sáng tỏ vai trò của các hạt (sau 10 ngày thụ phấn) của dòng ngôcác enzyme trong quá trình tổng hợp tinh bột. H14 do Viện Nghiên cứu ngô cung cấp. VectorCác nghiên cứu cho thấy, ADP-glucose pBT do phòng Công nghệ tế bào thực vật, Việnpyrophosphorylase (AGPase) là enzyme đóng Công nghệ sinh học cung cấp. Chủng vi khuẩnvai trò chìa khóa trong quá trình điều khiển tổng E. coli DH5α do hãng Invitrogen cung cấp. Đoạn gen Ubi được phân lập tại phònghợp tinh bột ở hạt ngũ cốc [1, 2, 3, 4, 5, 7, 10].Enzyme AGPase có cấu trúc tứ phân gồm 2 tiểu Di truyền tế bào thực vật, Viện Công nghệ sinh122 Nguyen Thị Thu, Le Hoang Duc, Nguyen Duc Thanhhọc và được công bố trên Genbank với mã số plasmid tái tổ hợp bằng phương pháp mô tảJX947345.1. Vector pCambia 1301 do phòng trong Sambrook et al. (1989) [9]. Plasmid đượcDi truyền tế bào thực vật, Viện công nghệ sinh cắt kiểm tra bởi enzyme cắt giới hạn BamHI vàhọc cung cấp. SacI (theo hưỡng dẫn của nhà sản xuất). Trình Cặp mồi đặc hiệu để nhân gen Shrunken 2 tự gen Sh2 từ dòng ngô H14 được xác định bởi(Sh2) được thiết kế bằng phần mềm Primer 3 [8] hãng Macrogen (Hàn Quốc). Kết quả đọc trìnhdựa trên trình tự gen Sh2 đã được công bố trên ...