Luận án Nghiên cứu khả năng hấp thụ, tích lũy chì (Pb) và sự biểu hiện gen liên quan đến tính chịu chì (Pb) của cây Phát tài (Dracaena sanderiana)

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP THỤ, TÍCH LŨY CHÌ (Pb) VÀ SỰ BIỂU HIỆN GEN LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU CHÌ (Pb) CỦA CÂY PHÁT TÀI (Dracaena sanderiana)

Ngành:

Công Nghệ Sinh Học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Tài liệu này trình bày về nghiên cứu khả năng hấp thụ, tích lũy chì (Pb) và sự biểu hiện gen liên quan đến tính chịu chì (Pb) của cây Phát tài (Dracaena sanderiana). Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng (KLN) nói chung và chì (Pb) nói riêng là một trong những mối quan tâm lớn do độc tính cao và khả năng tích tụ lâu dài trong môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh thái. Các phương pháp xử lý ô nhiễm truyền thống thường tốn kém và chưa hiệu quả hoàn toàn.

Phương pháp phytoremediation, sử dụng thực vật để loại bỏ KLN, được xem là hướng đi triển vọng. Cây Phát tài (Dracaena sanderiana), có nguồn gốc từ châu Phi và được trồng phổ biến tại Việt Nam, đã được phát hiện có khả năng xử lý nhiều KLN. Tuy nhiên, các nghiên cứu về khả năng hấp thụ và tích lũy chì cũng như cơ chế phân tử liên quan đến tính chống chịu chì của loài cây này còn hạn chế, đặc biệt ở Việt Nam và trên thế giới.

Đề tài được thực hiện nhằm đánh giá khả năng sinh trưởng, tích lũy Pb và biểu hiện gen liên quan đến tính chống chịu Pb của cây Phát tài trong môi trường nhiễm độc Pb. Các mục tiêu cụ thể bao gồm xác định ngưỡng Pb gây độc, đánh giá khả năng sinh trưởng, hấp thụ và tích lũy Pb trong các bộ phận rễ, thân, lá, xác định vị trí phân bố Pb ở phạm vi tế bào và phản ứng mô thực vật, cũng như đánh giá mức độ biểu hiện của ba gen chống oxy hóa là GST, Cyt-Cu/Zn SOD và GPX. Tính mới của đề tài là nghiên cứu về khả năng hấp thụ, tích lũy và biểu hiện gen liên quan đến tính chịu Pb trên cây Phát tài, đồng thời xác định trình tự một phần của ba gen chống oxy hóa nêu trên.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

  • 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

    • Mục tiêu tổng quát
    • Mục tiêu cụ thể
    • Tính Mới của đề tài

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

  • 1.1. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CHÌ VÀ TÌNH HÌNH Ô NHIỄM Pb

    • 1.1.1. Các đặc tính của Pb
    • 1.1.2. Tình hình ô nhiễm Pb trên thế giới và ở Việt Nam
      • 1.1.2.1. Tình hình ô nhiễm Pb trên thế giới
      • 1.1.3.2. Tình hình ô nhiễm Pb ở Việt Nam

  • 1.2. PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG THỰC VẬT XỬ LÝ Ô NHIỄM (PHYTOREMEDIATION)

    • 1.2.1. Định nghĩa
    • 1.2.2. Phân loại

  • 1.3. KHẢ NĂNG HẤP THỤ, TÍCH LŨY, PHÂN BỐ VÀ CHỐNG CHỊU Pb CỦA THỰC VẬT

    • 1.3.1. Khả năng hấp thụ và tích lũy Pb của thực vật
      • 1.3.1.1. Cơ chế hấp thụ Pb của thực vật
      • 1.3.1.2. Thực vật siêu hấp thụ
      • 1.3.1.3. Khả năng tích lũy Pb ở thực vật
    • 1.3.2. Khả năng phân bố Pb của thực vật
    • 1.3.3. Khả năng chống chịu Pb của thực vật
      • 1.3.3.1. Cơ chế làm dày vách tế bào
      • 1.3.3.2 Cơ chế cô lập Pb
        • a. Cơ chế cô lập Pb trong gian bào
        • b. Cơ chế cô lập Pb trong không bào
      • 1.3.3.3 Cơ chế chống oxy hóa
      • 1.3.3.5. Ảnh hưởng của Pb đến thực vật

  • 1.4 Giới thiệu cây Phát tài (Dracaena sanderiana)

  • 1.5. Sự biểu hiện gen liên quan đến chống chịu Pb ở thực vật và kỹ thuật phân tử nghiên cứu biểu hiện gen

    • 1.5.1. Sự biểu hiện gen liên quan đến chống chịu Pb ở thực vật
    • 1.5.2. Kỹ thuật phân tử nghiên cứu biểu hiện gen

• CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU

  • 2.2. VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT NGHIÊN CỨU

    • 2.2.1. Vật liệu nghiên cứu
    • 2.2.2. Trang thiết bị và dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu
    • 2.2.3. Hóa chất nghiên cứu

  • 2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

    • 2.3.1. NỘI DUNG 1: CƠ SỞ CHỌN LỰA ĐỐI TƯỢNG VÀ pH THÍCH HỢP CHO NGHIÊN CỨU
      • 2.3.1.1. Sự tăng trưởng và khả năng tích lũy Pb của ba loài thực vật trong chi Dracaena trong điều kiện nhiễm độc Pb
      • 2.3.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp thụ và tích lũy Pb của cây Phát tài (Dracaena sanderiana)
    • 2.3.2. NỘI DUNG 2: KHẢ NĂNG HẤP THỤ VÀ TÍCH LŨY Pb CỦA CÂY PHÁT TÀI (Dracaena sanderiana)
      • 2.3.2.1. Chuẩn bị cây thí nghiệm
      • 2.3.2.2. Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm
      • 2.3.2.3. Chuẩn bị dung dịch Pb thí nghiệm
      • 2.3.2.4. Bố trí thí nghiệm
      • 2.3.2.5. Khảo sát các chỉ tiêu nghiên cứu
    • 2.3.3. NỘI DUNG 3: SỰ BIỂU HIỆN GEN CHỐNG OXY HÓA CỦA CÂY PHÁT TÀI (Dracaena sanderiana) TRONG ĐIỀU KIỆN NHIỄM ĐỘC CHÌ
      • 2.3.3.1. Vật liệu và bố trí thí nghiệm
      • 2.3.3.2. Ly trích RNA tổng số và tổng hợp cDNA
      • 2.3.4.3. Khuếch đại trình tự gen chống oxy hoá và gen Actin (ACT)
      • 2.3.3.4. Tạo dòng gen GST, Cyt-Cu/ZnSOD, GPX và ACT trên vi khuẩn Escherichia coli DH5a
        • a. Tạo vector pGEM-T Easy tái tổ hợp mang trình tự gen mục tiêu
        • b. Tạo tế bào E. coli DH5a khả nạp
        • c. Tạo tế bào E. coli DH5a tái tổ hợp mang trình tự gen mục tiêu
        • d. Chọn lọc dòng E. coli DH5a mang DNA tái tổ hợp
      • 2.3.3.5. Ly trích DNA plasmid và giải trình tự gen
      • 2.3.3.7. Xây dựng đường chuẩn cho phản ứng Real-time PCR
      • 2.3.3.9. Phân tích và đánh giá kết quả

  • 2.4. Phương pháp nghiên cứu

    • 2.4.4. Phương pháp khảo sát các chỉ tiêu sinh trưởng của cây
    • 2.4.5. Phương pháp khảo sát hình thái giải phẫu học của các mô ở các bộ phận rễ, thân và lá của cây Phát tài
    • 2.4.6. Phương pháp xác định sự phân bố chì trong các mô rễ, thân và lá
    • 2.4.7. Phương pháp xác định hàm lượng chì tổng trong rễ, thân và lá
    • 2.4.8. Phương pháp xác định hàm lượng chì tổng trong nước
    • 2.4.9. Phương pháp xác định hiệu quả loại bỏ chì
    • 2.4.10. Phương pháp xác định khả năng chống chịu, khả năng vận chuyển, khả năng tích lũy sinh học và loại bỏ sinh học chì của cây Phát tài

  • 2.5. Phân tích số liệu:

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. CƠ SỞ CHỌN LỰA ĐỐI TƯỢNG VÀ pH THÍCH HỢP CHO NGHIÊN CỨU

    • 3.1.1. SỰ TĂNG TRƯỞNG VÀ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY CHÌ (Pb) CỦA BA LOÀI THỰC VẬT THUỘC CHI DRACAENA
      • 3.1.1.1. Sự tăng trưởng của ba loài thực vật chi Dracaena
      • 3.1.1.2. Hàm lượng chì tích lũy trong ba loài thực vật chi Dracaena
      • 3.1.1.3. Khả năng loại bỏ chì trong nước của ba loài thực vật chi Dracaena
    • 3.1.2. ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP THỤ VÀ TÍCH LŨY Pb CỦA CÂY PHÁT TÀI (DRACAENA SANDERIANA)
      • 3.1.2.1 Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của cây Phát tài (Dracaena sanderiana) trong điều kiện nhiễm Pb 100 ppm
      • 3.1.2.2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng Pb tích lũy trong cây Dracaena sanderiana

  • 3.2. KHẢ NĂNG HẤP THỤ, TÍCH LŨY VÀ PHÂN BỐ CHÌ (Pb) CỦA CÂY PHÁT TÀI (DRACAENA SANDERIANA) TRONG MÔI TRƯỜNG NHIỄM ĐỘC Pb

    • 3.2.1. Sự sinh trưởng của cây Phát tài trong môi trường nhiễm độc Pb
    • 3.2.1.6. Khả năng chống chịu Pb của cây Phát tài
    • 3.2.2. Khả năng tích lũy Pb trong cây Phát tài (Dracaena sanderiana)
      • 3.2.2.1. Hàm lượng Pb trong rễ, thân và lá của cây Phát tài
      • 3.2.2.2. Khả năng vận chuyển Pb từ rễ lên thân lá của cây Phát tài
      • 3.2.2.3. Hiệu quả loại bỏ Pb
    • 3.2.3. Sự phân bố Pb trong phạm vi tế bào của cây Phát tài
      • 3.2.3.1. Sự phân bố Pb trong rễ
      • 3.2.3.2. Sự phân bố chì trong thân
      • 3.2.3.3. Sự phân bố chì trong lá
    • 3.2.4. Phản ứng của mô thực vật Phát tài trong điều kiện nhiễm độc Pb
      • 3.2.4.1. Phản ứng của các mô ở rễ
      • 3.2.4.2. Phản ứng của các mô ở thân
      • 3.2.4.3. Phản ứng của các mô ở lá

  • 3.3. SỰ BIỂU HIỆN GEN CHỐNG OXY HÓA Ở CÂY PHÁT TÀI

    • 3.3.1. Kiểm tra sản phẩm RNA ly trích của các mẫu nghiên cứu
    • 3.3.2. Khuếch đại trình tự gen chống oxy hoá ở cây Phát tài
    • 3.3.3. Tạo dòng gen chống oxy hóa
    • 3.3.4. Ly trích DNA tái tổ hợp
    • 3.3.5. Giải trình tự các gen chống oxy hóa
      • 3.3.5.1. Trình tự gen GST
      • 3.3.5.2. Trình tự gen Cyt-Cu/Zn SOD
      • 3.3.5.2. Trình tự gen GPX
    • 3.3.6. Đánh giá mức độ biểu hiện gen chống oxy hoá của cây Phát tài
      • 3.3.6.1. Đánh giá mức độ biểu hiện gen GST
      • 3.3.6.2. Đánh giá mức độ biểu hiện gen Cyt-Cu/Zn SOD
      • 3.3.6.3. Đánh giá mức độ biểu hiện gen GPX

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • Kết luận
  • Kiến nghị

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ