Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
Cao Lệ Quyên
NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ CHUYỂN GEN LIÊN QUAN
ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN VÀO GIỐNG LÚA Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21
DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
Hà Nội - 2016
Công trình đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1.
PGS.TS. Phạm Xuân Hội
2.
PGS.TS. Đinh Đoàn Long
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án đƣợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Đại học
Quốc gia họp tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
vào hồi…giờ 00, ngày…tháng…năm…
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thƣ viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin - Thƣ viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Đặt vấn đề
Gần đây, do ảnh hƣởng của hiện tƣợng biến đổi khí hậu toàn
cầu, hạn hán xảy ra ngày càng thƣờng xuyên hơn, với mức độ ngày
càng trầm trọng, gây tác động lớn tới tổng sản lƣợng lƣơng thực quốc
gia, ảnh hƣởng tới công tác xuất khẩu lúa gạo, đe doạ trực tiếp tới an
ninh lƣơng thực trong khu vực và trên thế giới.Trong điều kiện khí
hậu toàn cầu biến đổi mạnh mẽ, việc tạo ra các giống cây trồng có
năng suất cao, đồng thời chống/chịu đƣợc với các điều kiện bất lợi
của môi trƣờng trở thành một trong những nhiệm vụ then chốt của
khoa học nông nghiệp. Tuy nhiên, cho đến này tất cả những giống
cây trồng chống chịu điều kiện môi trƣờng bất lợi đƣợc sử dụng
trong sản xuất đều đƣợc lai tạo dựa trên các phƣơng pháp chọn giống
truyền thống, hầu nhƣ chƣa có giống cây trồng chịu hạn nào đƣợc tạo
ra b ng phƣơng pháp công nghệ sinh học. Sang thế k
I, với sự
phát triển b ng nổ của sinh học phân tử và công nghệ tế bào, hai định
hƣớng chọn giống chịu hạn đang đƣợc các nhà khoa học đặc biệt
quan tâm là chọn giống phân tử và chọn giống chuyển gen.
Tính trạng chịu hạn là tính trạng đa gen (với sự tham gia của
hàng trăm gen khác nhau), vì vậy định hƣớng chọn giống phân tử
đang gặp khó khăn lớn trong việc quy tụ các tính trạng, gen quan
trọng liên quan đến chịu hạn. Gần đây, dựa trên những thành tựu
nghiên cứu về chức năng hệ gen thực vật, c ng với sự phát triển các
kỹ thuật microaray, proteomic..., các nhà khoa học đã phát hiện và
chứng minh vai trò quan trọng của nhóm gen điều khiển trong việc
tăng cƣờng tính chịu hạn ở thực vật. Nhóm gen điều khiển mặc d
không tham gia trực tiếp vào quá trình đáp ứng với điều kiện hạn của
thực vật nhƣng sự biểu hiện của chúng lại có vai trò điều hòa biểu
hiện của rất nhiều gen chức năng khác tham gia vào quá trình đáp
ứng hạn, dẫn tới làm tăng cƣờng khả năng chịu hạn ở thực vật. Phát
hiện này đã mở ra một hƣớng nghiên cứu rất mới cho lĩnh vực chọn
giống chuyển gen ở thực vật, đó là ch cần chuyển một hay một vài
gen điều khiển thay vì vài trăm gen chức năng vào cây để tăng cƣờng
tính chống chịu của cây trồng. Chính vì lí do này mà các nghiên cứu
phân lập, đặc tính hoá các gen điều khiển liên quan đến tính chịu hạn
đang trở thành định hƣớng nghiên cứu đầy tiềm năng trong việc chọn
tạo giống chịu hạn.
Ở Việt Nam, trong khoảng 10 năm trở lại đây, các nghiên
cứu về phân lập gen chịu hạn và tạo giống cây trồng chống chịu hạn
b ng công nghệ chuyển gen thực vật đã bắt đầu đƣợc một số phòng
thí nghiệm quan tâm. Tuy nhiên, hầu hết các chƣơng trình, dự án
nghiên cứu về gen chống chịu stress môi trƣờng nói chung và chống
chịu hạn nói riêng đều sử dụng các nguồn gen từ nƣớc ngoài hoặc
các gen đã đƣợc công bố bởi các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới.
Cho đến nay, chúng ta vẫn chƣa có một đề tài nghiên cứu cơ bản
hoàn ch nh nào về phân lập gen liên quan đến đáp ứng chống chịu
hạn ở thực vật. Từ đó, chúng tôi đề xuất và tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu phân lập và chuyển gen liên quan đến tính chịu hạn
vào giống lúa ở Việt Nam” với mục đích để tạo nguồn vật liệu, số
liệu quan trọng trong việc tạo ra các giống cây trồng chuyển gen có
khả năng chống chịu điều kiện hạn.
Mục tiêu nghiên cứu
i) Phân lập đƣợc gen mã hóa nhân tố phiên mã s R
1 /2
liên quan tính chịu hạn trên giống lúa Việt Nam.
ii) Tối ƣu hoá đƣợc quy trình biến nạp gen thông qua vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens trên một số giống lúa Việt Nam.
iii) Tạo ra đƣợc một số dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố
phiên mã
s R
1 /2
có kiểu hình tƣơng đồng cây đối chứng
(cây không chuyển gen) trong điều kiện bình thƣờng và có khả năng
chống/chịu (tiếp tục sinh trƣởng, cho thu hạt) khi bị xử l hạn trong
điều kiện phòng thí nghiệm.
Đối tƣợng v nội ung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các gen
OsDREB1A/2A mã hóa nhân tố điều hòa phiên mã liên quan tới tính
chịu hạn của giống lúa Việt Nam và vai trò, biểu hiện của các gen mã
hóa nhân tố phiên mã này trong các dòng chuyển gen dƣới sự điều
khiển của các promoter liên tục hoặc cảm ứng.
ác n i ung nghiên cứu chính
Nội dung 1: Phân lập gen hai gen OsDREB1A và OsDREB2A
liên quan đến tính chịu hạn từ thƣ viện c N
của giống lúa Việt
Nam; và thiết kế các cấu trúc chuyển gen thực vật (binary vector) cho
gen OsDREB1A/OsDREB2A dƣới sự điều khiển của promoter liên
tục (Ubiquitine)/cảm ứng (Lip9).
Nội dung 2: Tối ƣu hóa quá trình phát sinh callus và tái sinh
cây từ callus của một số giống lúa Việt Nam; và hoàn thiện kỹ thuật
biến nạp gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens trên
một số giống lúa Việt Nam có tiềm năng phát sinh callus và khả năng
tái sinh cao.
Nội dung 3:
iến nạp các cấu trúc biểu hiện nhân tố phiên
mã vào giống lúa Việt Nam và sàng lọc các dòng cây chuyển gen
(kiểu hình- so sánh với cây đối chứng, kiểu gen- xác định sự tồn tại
ổn định và số lƣợng cấu trúc biến nạp trong cây chuyển gen).
nguon tai.lieu . vn
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------
Cao Lệ Quyên
NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ CHUYỂN GEN LIÊN QUAN
ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN VÀO GIỐNG LÚA Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21
DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
Hà Nội - 2016
Công trình đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1.
PGS.TS. Phạm Xuân Hội
2.
PGS.TS. Đinh Đoàn Long
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án đƣợc bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án cấp Đại học
Quốc gia họp tại:
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
vào hồi…giờ 00, ngày…tháng…năm…
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thƣ viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm thông tin - Thƣ viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
Đặt vấn đề
Gần đây, do ảnh hƣởng của hiện tƣợng biến đổi khí hậu toàn
cầu, hạn hán xảy ra ngày càng thƣờng xuyên hơn, với mức độ ngày
càng trầm trọng, gây tác động lớn tới tổng sản lƣợng lƣơng thực quốc
gia, ảnh hƣởng tới công tác xuất khẩu lúa gạo, đe doạ trực tiếp tới an
ninh lƣơng thực trong khu vực và trên thế giới.Trong điều kiện khí
hậu toàn cầu biến đổi mạnh mẽ, việc tạo ra các giống cây trồng có
năng suất cao, đồng thời chống/chịu đƣợc với các điều kiện bất lợi
của môi trƣờng trở thành một trong những nhiệm vụ then chốt của
khoa học nông nghiệp. Tuy nhiên, cho đến này tất cả những giống
cây trồng chống chịu điều kiện môi trƣờng bất lợi đƣợc sử dụng
trong sản xuất đều đƣợc lai tạo dựa trên các phƣơng pháp chọn giống
truyền thống, hầu nhƣ chƣa có giống cây trồng chịu hạn nào đƣợc tạo
ra b ng phƣơng pháp công nghệ sinh học. Sang thế k
I, với sự
phát triển b ng nổ của sinh học phân tử và công nghệ tế bào, hai định
hƣớng chọn giống chịu hạn đang đƣợc các nhà khoa học đặc biệt
quan tâm là chọn giống phân tử và chọn giống chuyển gen.
Tính trạng chịu hạn là tính trạng đa gen (với sự tham gia của
hàng trăm gen khác nhau), vì vậy định hƣớng chọn giống phân tử
đang gặp khó khăn lớn trong việc quy tụ các tính trạng, gen quan
trọng liên quan đến chịu hạn. Gần đây, dựa trên những thành tựu
nghiên cứu về chức năng hệ gen thực vật, c ng với sự phát triển các
kỹ thuật microaray, proteomic..., các nhà khoa học đã phát hiện và
chứng minh vai trò quan trọng của nhóm gen điều khiển trong việc
tăng cƣờng tính chịu hạn ở thực vật. Nhóm gen điều khiển mặc d
không tham gia trực tiếp vào quá trình đáp ứng với điều kiện hạn của
thực vật nhƣng sự biểu hiện của chúng lại có vai trò điều hòa biểu
hiện của rất nhiều gen chức năng khác tham gia vào quá trình đáp
ứng hạn, dẫn tới làm tăng cƣờng khả năng chịu hạn ở thực vật. Phát
hiện này đã mở ra một hƣớng nghiên cứu rất mới cho lĩnh vực chọn
giống chuyển gen ở thực vật, đó là ch cần chuyển một hay một vài
gen điều khiển thay vì vài trăm gen chức năng vào cây để tăng cƣờng
tính chống chịu của cây trồng. Chính vì lí do này mà các nghiên cứu
phân lập, đặc tính hoá các gen điều khiển liên quan đến tính chịu hạn
đang trở thành định hƣớng nghiên cứu đầy tiềm năng trong việc chọn
tạo giống chịu hạn.
Ở Việt Nam, trong khoảng 10 năm trở lại đây, các nghiên
cứu về phân lập gen chịu hạn và tạo giống cây trồng chống chịu hạn
b ng công nghệ chuyển gen thực vật đã bắt đầu đƣợc một số phòng
thí nghiệm quan tâm. Tuy nhiên, hầu hết các chƣơng trình, dự án
nghiên cứu về gen chống chịu stress môi trƣờng nói chung và chống
chịu hạn nói riêng đều sử dụng các nguồn gen từ nƣớc ngoài hoặc
các gen đã đƣợc công bố bởi các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới.
Cho đến nay, chúng ta vẫn chƣa có một đề tài nghiên cứu cơ bản
hoàn ch nh nào về phân lập gen liên quan đến đáp ứng chống chịu
hạn ở thực vật. Từ đó, chúng tôi đề xuất và tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu phân lập và chuyển gen liên quan đến tính chịu hạn
vào giống lúa ở Việt Nam” với mục đích để tạo nguồn vật liệu, số
liệu quan trọng trong việc tạo ra các giống cây trồng chuyển gen có
khả năng chống chịu điều kiện hạn.
Mục tiêu nghiên cứu
i) Phân lập đƣợc gen mã hóa nhân tố phiên mã s R
1 /2
liên quan tính chịu hạn trên giống lúa Việt Nam.
ii) Tối ƣu hoá đƣợc quy trình biến nạp gen thông qua vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens trên một số giống lúa Việt Nam.
iii) Tạo ra đƣợc một số dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố
phiên mã
s R
1 /2
có kiểu hình tƣơng đồng cây đối chứng
(cây không chuyển gen) trong điều kiện bình thƣờng và có khả năng
chống/chịu (tiếp tục sinh trƣởng, cho thu hạt) khi bị xử l hạn trong
điều kiện phòng thí nghiệm.
Đối tƣợng v nội ung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các gen
OsDREB1A/2A mã hóa nhân tố điều hòa phiên mã liên quan tới tính
chịu hạn của giống lúa Việt Nam và vai trò, biểu hiện của các gen mã
hóa nhân tố phiên mã này trong các dòng chuyển gen dƣới sự điều
khiển của các promoter liên tục hoặc cảm ứng.
ác n i ung nghiên cứu chính
Nội dung 1: Phân lập gen hai gen OsDREB1A và OsDREB2A
liên quan đến tính chịu hạn từ thƣ viện c N
của giống lúa Việt
Nam; và thiết kế các cấu trúc chuyển gen thực vật (binary vector) cho
gen OsDREB1A/OsDREB2A dƣới sự điều khiển của promoter liên
tục (Ubiquitine)/cảm ứng (Lip9).
Nội dung 2: Tối ƣu hóa quá trình phát sinh callus và tái sinh
cây từ callus của một số giống lúa Việt Nam; và hoàn thiện kỹ thuật
biến nạp gen thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens trên
một số giống lúa Việt Nam có tiềm năng phát sinh callus và khả năng
tái sinh cao.
Nội dung 3:
iến nạp các cấu trúc biểu hiện nhân tố phiên
mã vào giống lúa Việt Nam và sàng lọc các dòng cây chuyển gen
(kiểu hình- so sánh với cây đối chứng, kiểu gen- xác định sự tồn tại
ổn định và số lƣợng cấu trúc biến nạp trong cây chuyển gen).