Phân lập và so sánh đặc điểm cấu trúc gen GmDREB2 của một số giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau

69 645 1
Phân lập và so sánh đặc điểm cấu trúc gen GmDREB2 của một số giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHẠM THỊ THU MIỀN PHÂN LẬP VÀ SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GEN GmDREB2 CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƢƠNG CÓ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN KHÁC NHAU LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHẠM THỊ THU MIỀN PHÂN LẬP VÀ SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GEN GmDREB2 CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƢƠNG CÓ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN KHÁC NHAU Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 60.42.01.21 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. VŨ THỊ THU THỦY THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình công bố của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực chưa từng có ai công bố trong bất kì công trình nào. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014 Tác giả Phạm Thị Thu Miền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Thu Thủy đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện giúp đỡ để tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của GS. TS. Chu Hoàng Mậu, các cán bộ phòng thí nghiệm Di truyền học, trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Sinh - KTNN và các thầy cô giáo, cán bộ khoa đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên, khích lệ tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2014 Tác giả Phạm Thị Thu Miền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 3 3. Nội dung nghiên cứu 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cây đậu tương 4 1.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm sinh học của cây đậu tương 4 1.1.2. Giá trị kinh tế của cây đậu tương 6 1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam 7 1.1.4. Đặc điểm hóa sinh của hạt đậu tương 9 1.2. Hạn và khả năng chịu hạn của cây 10 1.2.1. Hạn và ảnh hưởng của hạn đối với cây trồng 10 1.2.2. Cơ sở sinh lý, sinh hóa và cơ chế phân tử liên quan đến tính chịu hạn 12 1.2.3. Đặc tính chịu hạn của cây đậu tương 14 1.3. Gen liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu tương 15 1.3.1. Các gen chức năng 15 1.3.2. Gen DREB và DREB2 20 Chƣơng 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1. Vật liệu 29 2.2. Hóa chất - Thiết bị 29 2.2.1. Hóa chất 29 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.2.2. Thiết bị 30 2.3. Phương pháp nghiên cứu 30 2.3.1. Phương pháp sinh học phân tử 30 2.3.1.1. Thiết kế mồi nhân gen DREB2 30 2.3.1.2. Phương pháp tách chiết RNA tổng số 30 2.3.1.3. Tổng hợp cDNA 31 2.3.1.4. Khuyếch đại gen DREB2 32 2.3.1.5. Thôi gel và tinh sạch sản phẩm thôi gel 33 2.3.1.6. Tách dòng gen và xác định trình tự nucleotid của gen 33 2.3.2. Phương pháp phân tích số liệu 36 2.4. Địa điểm nghiên cứu 36 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37 3.1. Đặc điểm sinh học của các giống đậu tương nghiên cứu 37 3.2. Kết quả phân lập gen DREB2 từ giống đậu tương DT 26 38 3.2.1. Kết quả tách RNA 38 3.2.2. Kết quả nhân bản gen DREB2 bằng phản ứng RT-PCR 39 3.2.3. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli chủng DH5α 41 3.2.4. Kết quả chọn dòng tế bào mang vector tái tổ hợp 42 3.2.5. Kết quả tách plasmid 43 3.2.6. Kết quả xác định trình tự nucleotide của gen DREB2 43 3.3. Kết quả phân tích gen DREB2 44 3.3.1. Cấu trúc gen DREB2 44 3.3.2. So sánh trình tự nucleotide 45 3.3.3. So sánh trình tự protein suy diễn 50 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53 1. Kết luận 53 2. Đề nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABA Abscisic acid DNA Deoxyribonucleic acid Bp Base pair (cặp base) Cs Cộng sự CYS Cystatins DREB Dehydration Responsive Element Binding Kb Kilo base HSP Heat shock protein (protein sốc nhiệt) LEA Lea Embryogenesis Abundant (protein tích lũy với số lượng lớn ở giai đoạn cuối của quá trình hình thành phôi) với số lượng lớn ở giai đoạn cuối của quá trình hình thành phôi) LTP Lipid transfer protein (protein vận chuyển lipit) PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng chuỗi polymeaza) PC5S Pyroline - 5 - carboxylate synthease (enzym tham gia trong quá trình tổng hợp proline) TAE Tris Acetate Ethylendiamin tetraacetic axit CBF C - repeat binding factor EREBP Ethylene Responsive Element binding protein ERF Ethylene Responsive Element binding factor Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Sản xuất đậu tương Việt Nam từ 2007 - 2013 8 Bảng 2.1: Danh sách các giống đậu tương nghiên cứu 29 Bảng 2.2: Trình tự cặp mồi nhân gen DREB2 30 Bảng 2.3: Thành phần phản ứng nhân gen DREB2 32 Bảng 2.4: Chu trình nhiệt cho phản ứng nhân gen DREB2 32 Bảng 2.5. Thành phần phản ứng ghép nối gen vào vector pBT 34 Bảng 3.1. Một số đặc điểm hình thái của 5 giống đậu tương nghiên cứu 37 Bảng 3.2. Đặc điểm cấu trúc gen DREB2 ở đậu tương 45 Bảng 3.3. Sự sai khác về trình tự nucleotide trên gen DREB2 của giống đậu tương DT 26 với các trình tự đã công bố 48 Bảng 3.4. Độ tương đồng và độ sai khác về gen DREB2 của giống DT 26 với các giống công bố trên ngân hàng gen 49 Bảng 3.5. Trình tự amino acid của gen DREB2 thay đổi của các giống đậu tương 51 Bảng 3.6. Độ tương đồng và độ sai khác về amino acid của protein DREB2 giống DT 26 với các giống công bố trên Ngân hàng gen. 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ mô tả gen và vùng mã hóa của gen GmDREB2 ở đậu tương 26 Hình 1.2. Sơ đồ mô tả protein GmDREB2 ở đậu tương 27 Hình 1.3. Trình tự amino acid của vùng AP2 của protein DREB2 ở đậu tương 27 Hình 1.4. Điểm liên kết với DNA của protein DREB2 27 Hình 2.1. Sơ đồ vector pBT 34 Hình 3.1. Hình ảnh 5 giống đậu tương nghiên cứu 37 Hình 3.2. Kết quả nhân gen DREB2 của giống đậu tương nghiên cứu 40 Hình 3.3. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli chủng DH5α 41 Hình 3.4. Sản phẩm colony-PCR nhân gen DREB2 trực tiếp từ các khuẩn lạc được chọn 42 Hình 3.5. Kết quả tách plasmide từ khuẩn lạc trắng 43 Hình 3.6. Trình tự nucleotide của gen DREB2 ở giống đậu tương DT26 44 Hình 3.7. So sánh trình tự nucleotide của gen DREB2 của giống DT 26 với các trình tự đã công bố 47 Hình 3.8. Sơ đồ hình cây mô tả mối quan hệ giữa các giống 49 Hình 3.9. So sánh trình tự protein DREB2 của DT26 với các trình tự protein đã được công bố 50 Hình 3.10. So sánh trình tự amino acid trong vùng AP2 của giống đậu tương DT26 với 5 giống đậu tương công bố trên Ngân hàng gen 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) thuộc cây họ đậu (Fabaceae), là cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Hạt đậu tương có hàm lượng protein từ 20% - 40%, dễ tan và chứa hầu hết các loại amino acid, đặc biệt là các loại amino acid không thay thế (lysin, triptophan, metionin ). Hàm lượng lipid từ 18 - 20%, có chứa tỷ lệ lớn các axit béo chưa no, có hệ số đồng hóa lớn (98%) và chỉ số iốt cao, tốt cho việc phòng chống bệnh bướu cổ ở người. Trong hạt đậu tương còn có nhiều loại vitamin khác như: Vitamin A, D, E, PP, K… cung cấp nguồn dinh dưỡng phong phú, cần thiết cho người và động vật [2], [3], [4]. Cây đậu tương là một trong những cây trồng quan trọng không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nhiều nước trên thế giới. Các sản phẩm rất quen thuộc của đậu tương như đậu phụ, nước tương, dầu ăn có vai trò hết sức quan trọng trong đời sống hằng ngày của con người. Các nhà khoa học đã nghiên cứu phát hiện ra khả năng phòng và điều trị bệnh ung thư, tim mạch trong hạt đậu tương. Đặc tính quan trọng nữa của đậu tương, đó là khả năng cải tạo đất do hệ rễ của chúng có nốt sần chứa vi khuẩn cố định đạm. Cùng với thân và lá làm thay đổi tính chất lý, hóa và tăng độ phì nhiêu cho đất. Chính vì vậy, trồng đậu tương ngoài việc đem lại hiệu quả kinh tế còn góp phần vào công cuộc cải tạo đất trồng trọt [4]. Ở Việt Nam, theo số liệu thống kê chính thức của Chính phủ, đậu tương được trồng ở 28 tỉnh trên khắp cả nước, trong đó 70% ở miền Bắc và 30% ở miền Nam. Khoảng 65% đậu tương nước ta được trồng ở vùng cao, những nơi đất không cần màu mỡ và 35% được trồng ở những vùng đất thấp ở khu vực Đồng bằng sông Hồng. Đậu tương được trồng ở nhiều địa phương trên khắp cả nước vào từng thời điểm khác nhau nên có cả vụ xuân, vụ hè và vụ đông [3]. [...]... năng chịu hạn của cây [22], [54] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nhằm tìm hiểu đặc điểm cấu trúc của gen DREB2 liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu tương, chúng tôi lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài: Phân lập và so sánh đặc điểm cấu trúc gen GmDREB2 của một số giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau 2 Mục tiêu nghiên cứu - Phân lập và so sánh gen DREB2 của. .. phân lập được gen P5CS ở đậu tương từ mRNA với kích thước 2148 bp và phân tích đặc điểm của gen P5CS phân lập từ cây đậu tương Gen P5CS là nhân tố giới hạn cho nhịp độ tổng hợp proline ở thực vật trong những điều kiện do hạn và mặn gây nên giống đậu tương địa phương của nhóm nghiên cứu Chu Hoàng Mậu và cộng sự (2008) [9] 1.3 Gen liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu tƣơng 1.3.1 Các gen chức năng. .. Chen và cộng sự (2007), đã phân lập gen GmDREB2 từ đậu tương và dựa trên sự giống nhau về miền AP2, gen GmDREB2 xếp vào phân họ A5 trong nhóm gen DREB Sự biểu hiện của gen GmDREB2 trong môi trường có xử lý bởi hạn hán, nồng độ muối cao, nhiệt độ thấp và ABA Sự biểu hiện của GmDREB2 ở cây thuốc lá chuyển gen được tích lũy cao hơn của hàm lượng proline [25] Đối với cây đậu tương, chức năng kích hoạt và. .. công tác tuyển chọn giống đậu tương có kiểu gen chịu hạn ngày càng được quan tâm nghiên cứu Khả năng chịu hạn của thực vật là tính trạng do nhiều gen quy định Cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm được một gen cụ thể nào thực sự quyết định tính chịu hạn, mà mới chỉ xác định được các gen liên quan đến tính chịu hạn của cây đậu tương [9] Các trình tự gen liên quan đến tính chịu hạn ở đậu tương đã được công... trúc gen GmDREB2 do Chen và cộng sự công bố năm 2006, cho thấy gen GmDREB2 phân lập từ mRNA của cây đậu tương có trình tự gồm 480 nucleotide, mã hóa cho 159 amino acid, với mã số đăng kí trên Ngân hàng gen Quốc tế là DQ054363 [22], [54] Sơ đồ gen được biểu diễn như hình sau: Hình 1.1 Sơ đồ mô tả gen và vùng mã hóa của gen GmDREB2 ở đậu tương [22] Hình 1.1 mô tả gen và vùng mã hóa gen GmDREB2 ở đậu tương. .. chọn giống Việt Nam còn quan tâm nghiên cứu các giống đậu tương địa phương có năng suất thấp nhưng lại có chất lượng hạt cao và có khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường như: nóng, lạnh, mặn, phèn, hạn Như vậy sẽ tạo ra một cơ hội rất lớn cho việc phát triển sản xuất đậu tương trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài 1.1.4 Đặc điểm hóa sinh của hạt đậu tương Hạt đậu tương có thành... mất nước và đáp ứng sự mất nước của tế bào Ở nấm men, GmDREBa và GmDREBb có khả năng kích hoạt quá trình phiên mã còn GmDREBc lại không có khả năng này Các protein GmDREBa và GmDREBb trong lá của cây đậu tương được tổng hợp bởi tác động của muối, hạn, mặn và lạnh Năm 2009, nhóm tác giả Charlson và cộng sự nghiên cứu phân lập gen DREB1 ở đậu tương từ DNA tổng số có kích thước là 705 bp với mã số FJ965342... nghiên cứu kĩ hơn cả Dehydrin có khả năng bền nhiệt và có thể giữ nguyên vẹn cấu trúc không bị thay đổi trong dung dịch nước ở nhiệt độ đến 1000C Cấu trúc phân tử của chúng giàu gốc Gly và Lys, không có gốc Cys và Trp Dehydrin có chức năng bảo vệ tế bào khi mất nước Năm 2005, Porcel và cộng sự đã phân lập gen LEA-D11 ở cây đậu tương và đăng ký trên ngân hàng gen NCBI với mã số AJ704824, kích thước 641... nước của đậu tương khá cao 50%, trong khi đó ở Ngô chỉ là 30%, lúa là 26% [2], [3] Nghiên cứu về các đặc tính chịu hạn của cây đậu tương về phương diện sinh lý và di truyền đã cho thấy rằng, các đặc tính này liên quan chặt chẽ đến đặc điểm hóa keo của nguyên sinh chất, đặc điểm của quá trình trao đổi chất Tính chịu hạn của cây đậu tương là tính trạng đa gen Chúng thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau. .. http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Chen và cộng sự (2007) đã nghiên cứu phân lập gen DREB5 từ mRNA ở cây đậu tương với kích thước là 927 bp; Cao và cộng sự (2008), phân lập và nhận dạng GmGβ1 liên quan tới protein GmDREB5 trong đậu tương [18] Li và cộng sự đã phân lập ba gen DREB (GmDREBa, GmDREBb và GmDREBc) từ cây đậu tương và cho rằng mỗi phân tử protein của các gen này chứa một miền AP2 gồm 64 amino acid . hạn của cây đậu tương, chúng tôi lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề tài: Phân lập và so sánh đặc điểm cấu trúc gen GmDREB2 của một số giống đậu tương có khả năng chịu hạn khác nhau . 2. Mục. PHẠM THỊ THU MIỀN PHÂN LẬP VÀ SO SÁNH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC GEN GmDREB2 CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƢƠNG CÓ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN KHÁC NHAU Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 60.42.01.21 . 3.1. Một số đặc điểm hình thái của 5 giống đậu tương nghiên cứu 37 Bảng 3.2. Đặc điểm cấu trúc gen DREB2 ở đậu tương 45 Bảng 3.3. Sự sai khác về trình tự nucleotide trên gen DREB2 của giống đậu

Ngày đăng: 02/11/2014, 22:31

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan