123doc luan an tien si nong nghiep nnghien cuu ho gen ma hoa nhan to phien ma tc

Luận án tiến sĩ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN DUY CƯỜNG NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2023 Luận án tiến sĩ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM TRẦN DUY CƯỜNG NGHIÊN CỨU HỌ GEN MÃ HOÁ NHÂN TỐ PHIÊN MÃ TCP TRONG ĐIỀU KIỆN BẤT THUẬN PHI SINH HỌC Ở CÂY ĐẬU CICER ARIETINUM Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. Trần Đăng Khánh 2. Trần Phan Lam Sơn HÀ NỘI - 2023 Luận án tiến sĩ i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Đăng Khánh và TS.

Trần Phan Lam Sơn. Trong luận án này, các kết quả được thực hiện trung thực, một phần nội dung đã được công bố trong các Tạp chí khoa học quốc tế uy tín và cũng đã nhận được sự đồng ý của tất cả các tác giả trong các bài báo. Các nội dung trong luận văn cũng chưa từng được sử dụng để công bố trong các công trình nghiên cứu để nhận học vị nào khác. Toàn bộ các trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Trần Duy Cường Luận án tiến sĩ ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới chương trình đào tạo hợp tác quốc tế IPA (International Program Associate) liên kết giữa Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam (VAAS, Việt Nam) và viện nghiên cứu RIKEN Nhật Bản. Trong suốt quá trình học tập và làm việc, mọi người đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành luận án này. Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Trần Đăng Khánh – Trưởng bộ môn Kỹ Thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp và TS. Trần Phan Lam Sơn, nguyên trưởng Nhóm nghiên cứu về đáp ứng với yếu tố bất lợi – Trung tâm Khoa học về nguồn tài nguyên bền vững, Viện RIKEN, Nhật Bản.

Các thầy đã hướng dẫn tận tình chỉ bảo, giúp đỡ với những điều kiện tốt nhất để tôi có thể hoàn thành công trình nghiên cứu luận án. Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thành viên thuộc Nhóm nghiên cứu về đáp ứng với yếu tố bất lợi của TS Trần Phan Lam Sơn. Mọi người đã hướng dẫn chi tiết và tạo mọi điều kiện để tôi có thể hoàn thành được công trình nghiên cứu này. Hơn nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Đào tạo Sau đại học – Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và lãnh đạo viện Di truyền Nông nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi để có thể hoàn thành tốt khoá học và hoàn thiện luận án.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình tôi, mọi người luôn luôn động viên tôi ngay từ những ngày đầu bắt đầu khoá học cho tới lúc tôi có thể hoàn thành được công trình nghiên cứu và luận án này. Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè, anh chị em và đồng nghiệp đã luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập tại Nhật Bản cũng như thời gian hoàn thiện luận án tại Việt Nam. Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Trần Duy Cường Luận án tiến sĩ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC BẢNG. x DANH MỤC HÌNH. xi MỞ ĐẦU.1 Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.

Tổng quan về cây đậu gà. Nguồn gốc, và phân bố của cây đậu gà. Đặc điểm hình thái cây đậu gà. Phân loại đậu gà.

Đa dạng di truyền đậu gà. Giá trị dinh dưỡng của cây đậu gà. Các nghiên cứu về cây đậu gà. Chọn tạo các giống đậu gà mang đặc điểm mong muốn.

Tình hình sản xuất cây đậu gà. Họ nhân tố phiên mã TCP. Nghiên cứu về các nhân tố phiên mã ở thực vật. Họ nhân tố phiên mã TCP.

Vai trò và chức năng của nhóm phiên mã TCP. Chọn tạo các giống đậu gà chống chịu stress bất thuận dựa trên các nhân tố phiên mã. 32 Luận án tiến sĩ iv Chương II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Vật liệu nghiên cứu. Hạt giống đậu gà và Arabidopsis. Hóa chất và các thiết bị nghiên cứu. Thời gian và địa điểm nghiên cứu nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Nhận dạng, xác định vị trí nhiễm sắc thể và phân tích các trường hợp sao chép gen của các gen CaTCP trong bộ gen cây đậu gà. Xác định đặc tính của các Protein của CaTCPs. Phân tích cấu trúc của gen CaTCP.

Dự đoán các yếu tố điều hoà Cis. Phân tích hiện tượng lặp gen ở họ gen mã hoá TCP trên đậu gà. Mức độ biểu hiện của gen mã hoá CaTCP bằng RT-qPCR và phân tích thống kê. Tách chiết RNA và tổng hợp cDNA, thiết kế mồi sử dụng cho phân tích sự biểu hiện gen TCP ở cây đậu gà.

Thiết kế cấu trúc vector biểu hiện gen CaTCP07 trong cây mô hình Arabidopsis. Đánh giá khả năng chịu hạn của cây chuyển gen Arabidopsis chứa gen 35S:CaTCP07. Thu mẫu tách RNA đánh giá mức độ biểu hiện của gen CaTCP07 trong cây chuyển gen. Đo mức độ rò rỉ ion.

Đo nhiệt độ bề mặt lá. Mức độ biểu hiện của một số gen liên quan đến mã hoá các enzyme chống oxy hoá. Phương pháp phân tích thống kê. 57 Chương III.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Xác định sự phân bố trên nhiễm sắc thể và sao chép gen của CaTCP 58 3. Phân tích cấu trúc của họ gen CaTCP ở cây đậu gà. Dự đoán các yếu tố điều hoà Cis.

Biểu hiện của các gen CaTCP trong các cơ quan khác nhau trong các giai đoạn phát triển. 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. Mức độ biểu hiện của các gen mã hoá TCP giữa hai giống đậu gà ILC482 và Hashem. Mức độ biểu hiện của các gen CaTCP ở lá và rễ của giống ILC482 và Hashem trong điều kiện xử lý hạn.

Mức độ biểu hiện của các gen CaTCP ở lá và rễ của giống ILC482 và Hashem trong điều kiện xử lý ABA. Kết quả thiết kế vector biểu hiện gen CaTCP07 trong cây mô hình Arabidopsis. Sàng lọc sơ bộ và lựa chọn các dòng cây Arabidopsis chuyển gen CaTCP07. Mức độ biểu hiện của gen CaTCP07 của cây Arabidopsis chuyển gen.

91 Luận án tiến sĩ vi 3. Khả năng chịu hạn của cây Arabidopsis chuyển gen 35S:CaTCP07 so với cây đối chứng WT. Khả năng bảo toàn tế bào và tốc độ thoát hơi nước bề mặt lá của cây chuyển gen. Sự biểu hiện của gen CaTCP07 giúp cây Arabidopsis chuyển gen phản ứng lại quá trình oxy hoá trong điều kiện hạn hán.

96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 99 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 129 Luận án tiến sĩ vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ tiếng anh Thuật ngữ tiếng việt ABA Abscisic acid Axit abscisic AFLP Amplified fragment length Đa hình chiều dài đoạn polymorphism khuếch đại AP2/ERF APETALA2/Ethylene response Các yếu tố liên kết đáp ứng element binding factors với ethylene APX Ascorbate peroxidase Ascorbate peroxidase bHLH basic Helix – Loop – Helix Vùng cơ bản Helix-Loop- Helix bZIP bZIP transcription factor Yếu tố phiên mã bZIP CAT Catalase Catalaza cDNA complementary DNA ADN bổ sung CDS Coding sequence Trình tự mã hóa CSD1 Copper/Zinc superoxide Copper/Zinc superoxide dismutase 1 dismutase 1 CTDB Chickpea transcriptome Cơ sở dữ liệu hệ phiên mã database cây đậu gà CYC Cycloidea Yếu tố điều hòa trong sự phát triển tính đối xứng của hoa.

DNA Deoxinucleic acid Axit deoxinucleic DREB Dehydration responsive Protein liên kết với yếu tố element-binding protein đáp ứng mất nước ERF Ethylene Responsive Factor Yếu tố phản ứng với Ethylene FB Flower bud stages Giai đoạn nụ hoa FL Flower stages Giai đoạn hoa Luận án tiến sĩ viii gDNA genomic DNA DNA nhiễm sắc thể GM Germination medium Môi trường nảy mầm GS germinating seedlings Hạt nảy mầm HSP90 heat shock protein 90 Protein sốc nhiệt 90 ITS Internal transcribed spacer Vùng mã hóa đoạn RNA không đóng vai trò chức năng trong vùng mã hóa các RNA ribosome nhân. kDa Kilodalton Đơn vị khối lượng nguyên tử L1/L2 Line1/Line2 Dòng1/dòng2 MAS Marker-assisted selection Chọn giống nhờ chỉ thị phân từ liên kết với tính trạng mục tiêu. mRNA Messenger RNA RNA thông tin mW Molecule Weight Trọng lượng phân tử MYB MYB transcription factor Yếu tố phiên mã MYB NAC NAM (no apical meristem), Yếu tố phiên mã NAC ATAF1/2, CUC2 (cup-shaped cotyledon) NF-Y Nuclear transcription factor-Y Nhân tố phiên mã Y NGS Next-Generation Sequencing Giải trình tự gen thế hệ mới PCF1/2 Proliferating Cell Nuclear Nhân tố kháng nguyên nhân Antigen Factor1/2 tế bào tăng sinh 1/2 PCR Polymerase chain reaction Phản ứng chuỗi polymerase qRT-PCR Quantitative real-time PCR PCR định lượng QTL Quantitative trait locus Locus tính trạng số lượng RD29A Responsive to desiccation 29A Đáp ứng với sự mất nước 29A Luận án tiến sĩ ix RNA Ribonucleic acid Axit ribonucleic RNA-seq RNA sequencing Phân tích giải trình tự RNA ROS Reactive oxygen species Các loại phản ứng oxi hóa SAM shoot apical meristem Mô phân sinh đỉnh chồi SNP single nucleotide Đa hình nucleotide đơn polymorphism SSR Simple Sequence Repeat Trình tự đơn lặp lại STMS Sequence-tagged trình tự vùng vi vệ tinh đích microsatellite sites TB1 Teosinte Branched1 Gen mục tiêu đặc hiệu chồi bên. TF Transcription factor Yếu tố phiên mã TF TCP Transcription Factor Teosinte Transcription Factor Teosinte Branched1/ Cycloidea/ Branched1/ Cycloidea/ Proliferating Cell Nuclear Proliferating Cell Nuclear Antigen Factor1/2 Antigen Factor1/2 WDS Water Deficit Stress stress thiếu hụt nước WRKY WRKY transcription factor Yếu tố phiên mã WRKY WT Wild-type Loài (cây) gốc, loài nguyên thủy, cây đối chứng không chuyển gen WW Well-watered Tưới nước đầy đủ YL Young leaf Lá non Luận án tiến sĩ x DANH MỤC BẢNG TT Bảng Nội dung Trang 2.1 Đột biến điểm gây ra sự thay thế đồng nghĩa và không 48 đồng nghĩa 2.2 Các cặp mồi sử dụng trong thí nghiệm được thiết kế 51 bằng phần mềm Primer3 3.1 Thông tin chi tiết của các gen CaTCP đã được xác 60 định 3.2 Đặc điểm nhận dạng CaTCP 63 3.3 Mức độ biểu hiện của các gen CaTCP ở lá trong hai giống 76 đậu gà ILC482 và Hashem trong điều kiện xử lý mất nước 3.