Luận án Nghiên cứu họ gen mã hoá nhân tố phiên mã TCP trong điều kiện bất thuận phi sinh học ở cây đậu Cicer arietinum

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM

Ngành:

Công nghệ sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM" tập trung vào việc xác định và phân tích chức năng của họ gen mã hoá nhân tố phiên mã TCP (CaTCP) liên quan đến tính chống chịu điều kiện bất lợi ở cây đậu gà. Đề tài xuất phát từ thực trạng biến đổi khí hậu toàn cầu gây ra các điều kiện bất lợi như hạn hán, lạnh, ngập mặn, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng. Cây trồng phản ứng với các stress phi sinh học bằng cách kích hoạt các nhân tố phiên mã (TFs) để chống chịu.

Luận án đã xác định tổng cộng 23 gen mã hoá TF CaTCP trong bộ gen cây đậu gà, phân tích cấu trúc và đặc tính của chúng, đồng thời phân loại chúng thành hai cụm chính. Nghiên cứu cũng dự đoán các yếu tố điều hoà Cis trong vùng promoter của các gen CaTCP, cho thấy sự phụ thuộc vào ánh sáng và phản ứng với các hormone stress như ABA.

Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng nhiều gen CaTCP có biểu hiện khác nhau trong các cơ quan và phản ứng mạnh mẽ với điều kiện mất nước và xử lý ABA. Đặc biệt, gen CaTCP07 được xác định là một ứng viên tiềm năng, biểu hiện tăng đáng kể ở cả lá và rễ trong điều kiện stress hạn và xử lý ABA ở cả hai giống đậu gà ILC482 và Hashem.

Thông qua thí nghiệm chuyển gen trên cây mô hình Arabidopsis, luận án đã chứng minh rằng việc biểu hiện quá mức gen CaTCP07 giúp tăng cường đáng kể khả năng chịu hạn của cây, thể hiện qua tỉ lệ sống sót cao hơn, tỉ lệ giảm sinh khối thấp hơn, mức độ dò rỉ ion thấp hơn và nhiệt độ bề mặt lá ổn định hơn so với cây đối chứng. Hơn nữa, sự biểu hiện quá mức CaTCP07 cũng thúc đẩy quá trình tổng hợp các enzyme chống oxy hóa (CSD1, APX1, CAT1), giúp cây phản ứng hiệu quả hơn với quá trình oxy hóa trong điều kiện hạn hán.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xác định các thành viên cụ thể của nhóm TF TCP ở đậu gà và chứng minh CaTCP07 là một gen ứng viên tiềm năng. Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên về nhóm TF CaTCP tại Việt Nam và trên thế giới, mở ra hướng ứng dụng kỹ thuật di truyền để chọn tạo cây trồng chống chịu hạn, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 3.1. Ý nghĩa khoa học
    • 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
  • 4. Những đóng góp mới của luận án

• Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

• Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Vật liệu nghiên cứu
    • 2.1.1. Hạt giống đậu gà và Arabidopsis
    • 2.1.2. Hoá chất và các thiết bị nghiên cứu
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.3.1. Nhận dạng, xác định vị trí nhiễm sắc thể và phân tích các trường hợp sao chép gen của các gen CaTCPs trong bộ gen cây đậu gà.
    • 2.3.2. Xác định đặc tính của các Protein CaTCPs
    • 2.3.3. Phân tích cấu trúc của gen CaTCPs
    • 2.3.4. Dự đoán các yếu tố điều hoà Cis
    • 2.3.5. Phân tích hiện tượng gen lặp ở họ gen mã hoá TCP trên đậu gà
    • 2.3.6. Mức độ biểu hiện của gen mã hoá CaTCP bằng RT-qPCR và phân tích thồng kê
    • 2.3.7. Tách chiết RNA và tổng hợp cDNA, thiết kế mồi sử dụng cho phân tích sự biểu hiện gen ở cây đậu gà
    • 2.3.8. Thiết kế cấu trúc vector biểu hiện gen CaTCP07 trong cây mô hình Arabidopsis
    • 2.3.9. Đánh giá khả năng chịu hạn của cây chuyển gen Arabidopsis chứa gen 35S:CaTCP07
    • 2.3.10. Thu mẫu để tác RNA kiểm tra mức độ biểu hiện của gen CaTCP07 trong cây chuyển gen dưới điều kiện xử lý mất nước
    • 2.3.11. Đo mức độ rò rỉ ion
    • 2.3.12. Đo nhiệt độ bề mặt lá
    • 2.3.13. Mức độ biểu hiện của một số gen liên quan đến mã hóa các enzyme chống oxy hóa
    • 2.3.14. Phương pháp phân tích thống kê

• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Xác định, phân bố nhiễm sắc thể và sao chép gen của CaTCP
  • 3.2. Phân tích cấu trúc của họ gen CaTCP ở Chickpea
  • 3.3. Dự đoán các yếu tố điều hoà Cis
  • 3.4. Biểu hiện của các gen CaTCP trong các cơ quan khác nhau trong quá trình phát triển
  • 3.5. Mức độ biểu hiện của các gen CaTCP trong lá và rễ của cây đậu gà trong điều kiện khử nước và xử lý ABA.
  • 3.6. Phân tích mức độ biểu hiện của các gen mã hoá TCP giữa hai giống đậu gà ILC482 và Hashem
    • 3.6.1. Mức độ biểu hiện của các gen CaTCPs ở lá và rễ của giống ILC482 và Hashem trong điều kiện xử lý hạn ở các thời điểm 2 giờ và 5 giờ
    • 3.6.2. Mức độ biểu hiện của các gen CaTCP ở lá và rễ của giống ILC482 và Hashem trong điều kiện xử lý ABA ở các thời điểm 2 giờ và 5 giờ sau khi xử lý.
  • 3.7. Kết quả phân lập và thiết kế vector biểu hiện gen CaTCP07 trong cây mô hình Arabidopsis
  • 3.8. Kết quả sàng lọc bước đầu và lựa chọn các dòng cây Arabidopsis chuyển gen CaTCP07
  • 3.9. Mức độ biểu hiện gen CaTCP07 của cây Arabidopsis chuyển gen
  • 3.10. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của cây Arabidopsis chuyển gen 35S:CaTCP07 so với WT
  • 3.11. Kết quả đánh giá khả năng bảo toàn tế bào cũng như tốc độ thoát hơi nước bề mặt lá của cây chuyển gen L1, L2 so với cây đối chứng không chuyển gen WT
  • 3.12. Sự biểu hiện quá mức của gen CaTCP07 giúp cây Arabidopsis chuyển gen phản ứng lại quá trình oxy hoá trong điều kiện hạn hán

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • Kết luận
  • Kiến nghị