Thạc Sĩ Đánh giá chất lượng hạt và nghiên cứu đặc điểm cấu trúc gen LTP ở đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek)

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek) là một trong ba cây đậu đỗ chính trong nhóm các cây đậu ăn hạt. Đây cũng là cây trồng có vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước, trong đó có Việt Nam [7], [11].
Trồng đậu xanh không những cung cấp nguồn thực phẩm giàu đạm, đáp ứng nhu cầu về dinh dưỡng của con người và vật nuôi mà còn có tác dụng cải tạo và bồi dưỡng đất, do rễ cây đậu xanh có các nốt sần chứa vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh [4], [5].
Hiện nay, các giống đậu xanh trồng ở Việt Nam chủ yếu là các giống có khả năng chịu hạn kém và thường bị nhiễm một số bệnh như: sâu keo, sâu xanh
Trong những năm gần đây, có một số công trình nghiên cứu về đậu xanh đã tiếp cận phân tích các đại phân tử protein và DNA như: nghiên cứu tính đa hình protein của các giống đậu xanh địa phương bằng kỹ thuật phân tích thành phần điện di protein dự trữ trong hạt, nghiên cứu hiện tượng đa dạng DNA được nhân bản ngẫu nhiên [6], [10], [17]. Một số nghiên cứu về khả năng chịu hạn đã được tiến hành trên một số loại cây trồng như đậu tương, ngô, lúa [1], [2], [9]. Các nghiên cứu đều thống nhất rằng đặc tính chịu hạn của cây trồng rất phức tạp do nhiều gen quy định, trong đó có gen LTP (Lipid Transfer Protein).
LTP là gen liên quan đến sinh tổng hợp lớp biểu bì. Khi gặp stress hạn, LTP kích thích tăng tổng hợp ngoại bì làm thực vật có thể giảm mất nước nhờ tăng độ dày của lớp vỏ ngoài [36]. Tuy nhiên, các nghiên cứu về mối liên quan giữa đặc điểm sinh lí, hoá sinh và sinh học phân tử của gen LTP với khả năng chịu hạn của cây đậu xanh còn hạn chế.
Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá chất lượng hạt và nghiên cứu đặc điểm cấu trúc gen LTP ở đậu xanh (Vigna radiata L.Wilczek)” nhằm phục vụ việc thiết kế vector chuyển gen mang gen LTP góp phần tạo cây đậu xanh chịu hạn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng hạt của các giống đậu xanh nghiên cứu thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh.
- Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây non của một số giống đậu xanh.
- Phân lập và nghiên cứu cấu trúc của gen LTP liên quan đến tính chịu hạn.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân tích một số đặc điểm hình thái như: màu gốc thân mầm, màu vỏ hạt, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt, chiều dài thân và rễ của các giống đậu xanh thu thập được ở giai đoạn cây non.
- Phân tích các chỉ tiêu hoá sinh sau: hàm lượng lipid, protein tan tổng số của các giống đậu xanh thu thập được.
- Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh thu thập được ở giai đoạn cây non.
- Tách chiết DNA tổng số của 1 số giống đậu xanh.
- Nhân gen LTP bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction).
- Tách dòng gen LTP của giống đậu xanh chịu hạn tốt và chịu hạn kém nhất.
- Xác định trình tự gen LTP.
- Phân tích cấu trúc gen LTP.
4. Ý nghĩa khoa học
Là cơ sở cho việc thiết kết vector chuyển gen nhằm tạo cây đậu xanh mang gen LTP.


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Danh mục những chữ viết tắt trong luận văn
Danh mục các bảng trong luận văn
Danh mục các hình trong luận văn
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
3. Nội dung nghiên cứu 2
4. Ý nghĩa khoa học 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY ĐẬU XANH 3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây đậu xanh 3
1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây đậu xanh 3
1.1.3. Sinh trưởng và phát triển của cây đậu xanh 7
1.1.4. Đặc điểm hoá sinh của hạt đậu xanh 8
1.1.5. Tầm quan trọng của cây đậu xanh 9
1.1.6. Tình hình nghiên cứu và sản xuất đậu xanh 10
1.2. GEN LTP VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÂY ĐẬU XANH 15
1.2.1. Hạn và tác động của hạn đối với cây trồng 15
1.2.2. Cơ sở hóa sinh và sinh học phân tử của tính chịu hạn 17
1.2.3. Protein vận chuyển lipid (LTP) và gen LTP (Lipid Transfer Protein) 21
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. VẬT LIỆU 24
2.2. HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ, ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 25
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.3.1. Phương pháp sinh lí, hoá sinh 26
2.3.2. Phương pháp sinh học phân tử 30
2.3.3. Phương pháp xử lí số liệu 35

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, HOÁ SINH HẠT CỦA CÁC GIỐNG ĐẬU XANH NGHIÊN CỨU 36
3.1.1. Đặc điểm hình thái và khối lượng 1000 hạt của các giống đậu xanh 36
3.1.2. Chiều dài rễ, thân của các giống đậu xanh ở giai đoạn cây non 38
3.1.3. Đặc điểm hoá sinh hạt của các giống đậu xanh 39
3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC GIỐNG ĐẬU XANH NGHIÊN CỨU Ở GIAI ĐOẠN CÂY NON 42
3.3. KẾT QUẢ PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH TRÌNH TỰ GEN LTP 46
3.3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số 46
3.3.2. Kết quả nhân gen LTP 47
3.3.3. Kết quả tinh sạch sản phẩm PCR 48
3.3.4. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli DH5α 48
3.3.5. Kết quả chọn lọc plasmid tái tổ hợp bằng clony-PCR 49
3.3.6. Kết quả tách plasmid từ các khuẩn lạc của 2 mẫu nghiên cứu 50
3.3.7. Kết quả xác định trình tự nucleotide của 2 mẫu nghiên cứu 51
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58