Luận án Nghiên cứu sự biểu hiện của gen mã hóa methionine sulfoxide reductase trong điều kiện stress mặn, hạn ở cây Arabidopsis và đậu tương

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN MÃ HÓA METHIONINE SULFOXIDE REDUCTASE TRONG ĐIỀU KIỆN STRESS MẶN, HẠN Ở CÂY ARABIDOPSIS VÀ ĐẬU TƯƠNG

Ngành:

Công nghệ Sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN MÃ HÓA METHIONINE SULFOXIDE REDUCTASE TRONG ĐIỀU KIỆN STRESS MẶN, HẠN Ở CÂY ARABIDOPSIS VÀ ĐẬU TƯƠNG" tập trung giải quyết vấn đề phản ứng của thực vật với các điều kiện môi trường bất lợi như stress mặn và hạn. Tài liệu nhấn mạnh rằng sự tích lũy các dạng ôxi nguyên tử hoạt động (ROS) là cơ chế chính gây tổn thương nội bào. Để đối phó, thực vật đã phát triển nhiều cơ chế, trong đó có họ enzyme methionine sulfoxide reductase (MSR), bao gồm MSRA và MSRB, có chức năng khử các gốc methionine bị ôxi hóa trở lại methionine, góp phần vào khả năng chống chịu stress.

Mục tiêu của luận án là xem xét vai trò của enzyme MSR trong khả năng đáp ứng điều kiện bất lợi ở thực vật, đồng thời tìm hiểu các protein giàu methionine (MRP) là đối tượng được MSR sửa chữa. Nghiên cứu được thực hiện trên cây mô hình Arabidopsis thaliana và đậu tương (Glycine max), bao gồm việc xác định, phân tích MRP và họ enzyme MSR, cũng như đánh giá mức độ biểu hiện gen của chúng dưới điều kiện stress mặn và hạn.

Kết quả nghiên cứu đã xác định được 121 MRP ở A. thaliana và 213 MRP ở đậu tương, nhiều gen trong số đó liên quan đến các quá trình tế bào quan trọng như điều hòa phiên mã RNA và dẫn truyền tín hiệu. Đáng chú ý, gen At3G55240 ở A. thaliana bị kìm hãm mạnh nhất dưới điều kiện stress và sự biểu hiện quá mức của nó làm tăng tính mẫn cảm của cây. Ở đậu tương, 13 gen GmMRP đã cho thấy sự đáp ứng với điều kiện hạn ở lá.

Luận án cũng xác định được 8 gen MSRA ở đậu tương, với các vị trí phân bố nội bào khác nhau (ví dụ: MSRA2 và MSRA5 ở lục lạp). Sự hiện diện của các yếu tố điều hòa cis- trên vùng promoter cho thấy các gen GmMSRA và GmMSRB có thể cảm ứng ánh sáng và đáp ứng với điều kiện bất lợi thông qua con đường tín hiệu hormone. Dữ liệu phân tích microarray và thực nghiệm chứng minh sự biến đổi đa dạng trong mức độ biểu hiện của các gen MSR dưới các điều kiện khác nhau, với GmMSRB5 được xác định là gen đáp ứng mạnh nhất với stress ngoại cảnh.

Những phát hiện này cung cấp dữ liệu khoa học có hệ thống về vai trò của MRP và enzyme MSR trong khả năng chống chịu stress phi sinh học của thực vật, mở ra hướng nghiên cứu ứng dụng để cải thiện chất lượng và tính chống chịu của cây trồng. Luận án đề xuất tiếp tục nghiên cứu các gen MRP chưa rõ chức năng và biểu hiện của họ gen MSRA ở đậu tương trong điều kiện bất lợi.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU (3 trang)

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu của luận án
  • 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

• CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI (34 trang)

  • Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến đời sống thực vật
  • Vai trò của enzyme methionine sulfoxide reductase và quá trình ôxi hóa methionine ở thực vật
  • Methionine và protein giàu methionine ở thực vật
  • Tiềm năng ứng dụng của enzyme methionine sulfoxide reductase trong chọn tạo giống nhằm nâng cao tính chống chịu ở cây trồng

• CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (13 trang)

  • 2.1. Vật liệu nghiên cứu
    • 2.1.1. Vật liệu cho nghiên cứu tin sinh học
    • 2.1.2. Vật liệu cho nghiên cứu thực nghiệm
  • 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
    • 2.2.1. Thời gian nghiên cứu
    • 2.2.2. Địa điểm nghiên cứu
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.3.1. Phương pháp tiếp cận bằng tin sinh học
      • a. Phương pháp tìm kiếm gen mã hóa protein giàu methionine ở Arabidopsis
      • b. Phương pháp tìm kiếm gen mã hóa protein giàu methionine ở đậu tương
      • c. Phương pháp phân loại chức năng của gen mã hóa protein giàu methionine ở Arabidopsis và đậu tương
      • d. Phương pháp phân tích đặc tính của protein giàu methionine ở Arabidopsis và đậu tương
      • e. Phương pháp xác định yếu tố điều hòa cis- trên vùng promoter của gen mã hóa MRP ở Arabidopsis
      • f. Phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa protein giàu methionine ở Arabidopsis
      • g. Phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa protein giàu methionine ở đậu tương
      • h. Phương pháp xác định gen mã hóa enzyme MSRA ở đậu tương
      • i. Phương pháp phân tích hiện tượng gen lặp ở họ gen mã hóa enzyme MSRA ở đậu tương
      • j. Phương pháp phân tích đặc tính protein của họ MSRA ở đậu tương
      • k. Phương pháp dự đoán yếu tố điều hòa cis- trên vùng promoter của gen mã hóa MSR ở đậu tương
      • l. Phương pháp phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa enzyme MSR ở đậu tương bằng thư viện dữ liệu trực tuyến
      • m. Phương pháp thiết kế mồi cho phản ứng qRT-PCR
    • 2.3.2. Phương pháp tiếp cận bằng thực nghiệm
      • a. Phương pháp đánh giá hình thái cây Arabidopsis chuyển gen
      • b. Phương pháp xử lý mẫu Arabidopsis trong điều kiện bất lợi
      • c. Phương pháp xử lý mẫu đậu tương trong điều kiện bất lợi
      • d. Phương pháp tách chiết RNA tổng số và tổng hợp cDNA từ mẫu đậu tương
      • e. Phương pháp định lượng qRT-PCR và phân tích thống kê số liệu

• CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (54 trang)

  • 3.1. Xác định và phân tích protein giàu methionine ở Arabidopsis
    • 3.1.1. Tìm kiếm, xác định và định danh gen mã hóa protein giàu methionine ở Arabidopsis
    • 3.1.2. Phân loại chức năng của protein giàu methionine ở Arabidopsis
    • 3.1.3. Phân tích đặc tính cơ bản của protein giàu methionine ở Arabidopsis
    • 3.1.4. Phân tích mức độ biểu hiện gen mã hóa MRP trên Arabidopsis trong điều kiện thường và điều kiện bất lợi
    • 3.1.5. Đánh giá mức độ đáp ứng của cây Arabidopsis thaliana chuyển gen biểu hiện quá mức gen At3G55240 với điều kiện bất lợi
  • 3.2. Xác định và phân tích protein giàu Methionine ở đậu tương
    • 3.2.1. Tìm kiếm, xác định và định danh gen mã hóa protein giàu methionine ở đậu tương
    • 3.2.2. Phân loại chức năng của gen mã hóa protein giàu methionine ở đậu tương
    • 3.2.3. Phân tích mức độ biểu hiện của gen mã hóa protein giàu methionine ở đậu tương
  • 3.3. Phân tích in silico họ gen mã hóa enzyme MSR ở đậu tương
    • 3.3.1. Xác định họ gen mã hóa enzyme MSRA ở genome cây đậu tương
    • 3.3.2. Phân tích hiện tượng lặp gen của họ gen mã hóa enzyme MSRA ở đậu tương
    • 3.3.3. Phân tích một số đặc tính cơ bản của họ enzyme MSRA ở đậu tương
  • 3.4. Đánh giá đặc tính của họ gen mã hóa enzyme MSR ở đậu tương
    • 3.4.1. Dự đoán yếu tố điều hòa cis- ở vùng promoter của họ gen mã hóa enzyme MSR ở đậu tương
    • 3.4.2. Đánh giá mức độ biểu hiện của gen mã hóa MSR ở đậu tương trong điều kiện thường và điều kiện ngoại cảnh bất lợi bằng tin sinh học
    • 3.4.3. Phân tích mức độ đáp ứng của gen mã hóa MSRB ở đậu tương trong điều kiện thường và điều kiện ngoại cảnh bất lợi bằng thực nghiệm

• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ (1 trang)

  • Kết luận
  • Đề nghị