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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Sản lượng đậu tương trên thế giới đạt hàng trăm triệu tấn/ năm. Tuy

nhiên, ở Việt Nam đậu tương chỉ đạt vài trăm nghìn tấn/ năm. Để đáp ứng nhu
cầu tiêu dùng và chế biến nước ta vẫn phải nhập khẩu đậu tương từ các nước
trên thế giới đặc biệt là Mĩ [62]. Thực trạng này cũng chứng tỏ một điều là diện
tích gieo trồng và năng suất đậu tương của nước ta còn thấp so với các nước
trong khu vực và trên thế giới. Một trong những nguyên nhân làm sụt giảm
năng suất cây trồng nói chung và đậu tương nói riêng chính là hạn hán [2]. Việt
Nam nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu, hơn nữa
nhiều tỉnh miền núi của nước ta có địa hình dốc cho nên tình trạng hạn hán cục
bộ xảy ra rất phổ biến. Đậu tương là cây tương đối mẫn cảm với điều kiện
ngoại cảnh và thuộc nhóm cây chịu hạn kém, vì thế hạn xảy ra sẽ làm giảm
năng suất của đậu tương [2], [3], [4]. Do đó, 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 bố trên Ngân hàng gen Quốc tế, trong đó có gen DREB.
DREB (Dehydration Responsive Element Binding) là một họ gen sản xuất
protein kích hoạt nhóm gen liên quan đến tính chịu hạn của thực vật nói chung
và của cây đậu tương nói riêng. Việc nghiên cứu về DREB đã thành công trên
các đối tượng như cây Arabidopsis [37], lúa mì [28], thuốc lá [38], hoa cúc
[35], hướng dương [23], ngô [47], lúa [24]… Trong phân họ DREB của đậu
tương, việc nghiên cứu gen DREB2 liên quan đến tính chịu hạn cho thấy đây là
nhóm gen đa dạng về cấu trúc, chức năng và các tác giả khuyến cáo cần tiếp tục
mở rộng nghiên cứu. Công bố đầu tiên về gen DREB2 ở cây đậu tương bởi
Chen và cộng sự (2006), với việc phân lập gen DREB2 từ mRNA có kích thước
480bp. Theo nhóm nghiên cứu, trong cây đậu tương, gen DREB2 tham gia tích
cực vào việc cải tiến khả năng chịu hạn của cây [22], [54].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

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 giống đậu tương DT 26 với một số
trình tự đã công bố.
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân lập gen DREB2 từ mRNA của giống DT 26 bằng kỹ thuật PCR.
- So sánh trình tự nucleotide của gen GmDREB2 với một số trình tự đã
công bố.
- So sánh trình tự amino acid suy diễn từ gen DREB2 với một số trình tự
đã công bố.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây đậu tƣơng
1.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm sinh học của cây đậu tương
Cây đậu tương hay đậu nành (Glycine max L. Merill) là một trong những
loại cây trồng được biết đến rất sớm. Bằng chứng về lịch sử, địa lý, khảo cổ
học đã chỉ ra, đậu tương có nguồn gốc từ Trung Quốc, được thuần hóa và trồng
làm thực phẩm vào khoảng thế kỉ XVII trước Công nguyên. Từ Trung Quốc,
đậu tương được đưa sang Triều Tiên, Nhật Bản, Nga, sang Đông Nam Á và
Nam Á qua con đường tơ lụa [4]. Ở Việt Nam đậu tương được trồng từ lâu đời,
sớm nhất là các tỉnh trung du, miền núi phía Bắc và miền Đông Nam Bộ. Hiện
nay, đậu tương được trồng ở Việt Nam có hai nguồn gốc, đó là các giống địa

phương và các giống nhập nội [3], [4].
Về phân loại thực vật học, cây đậu tương hay còn gọi là đậu nành, tên
khoa học Glycine max (L.) Merill (2n= 40) thuộc họ đậu (Fabaceae), họ phụ
cánh bướm (Papilinoideae) (Hymowitz và Newell, 1981). Các giống đậu tương
trồng ở Việt Nam thuộc loài Glycine max (L.) Merill (2n = 40) trong giống phụ
G.Soya, giống Glycine thuộc họ đậu (Fabaceae), họ phụ cánh bướm
(Papilinoideae) [2], [3].
Về hình thái, cây đậu tương có các bộ phận chính là rễ, thân, lá, hoa và
quả. Rễ cây đậu tương khác với rễ cây hoà thảo là có rễ chính và rễ phụ. Rễ
chính có thể ăn sâu 30-50cm và có thể trên 1m. Trên rễ chính mọc ra nhiều rễ
phụ, rễ phụ cấp 2, cấp 3 tập trung nhiều ở tầng đất 7-8 cm rộng 30-40 cm
2
[2].
Trên rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần. Đó là các u bướu nhỏ bám vào các rễ.
Nốt sần là kết quả cộng sinh của một số loại vi sinh vật có tên khoa học là
Rhizobium Japonicum với rễ cây đậu tương. Trong một nốt sần có khoảng 3-4
tỷ vi sinh vật, mà ta chỉ có thể nhìn thấy chúng qua kính hiển vi phóng đại 600 -
1000 lần [4]. Nốt sần đóng vai trò chính trong quá trình cố định Nito thành đạm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

dễ tiêu. Bộ rễ phân bố nông, sâu, rộng, hẹp, số lượng nốt sần ít hay nhiều phụ
thuộc vào giống, đất đai, khí hậu và kỹ thuật trồng [3].
Đậu tương là cây hai lá mầm thân thảo, ít phân cành, dạng bụi. Thân cây
có hình tròn, trên thân có nhiều lông tơ có tác dụng giảm thoát hơi nước và
chống bệnh. Thân non có thể có màu xanh hoặc màu tím, màu sắc thân non có
tương quan chặt chẽ tới màu sắc của hoa, thân xanh hoa trắng, thân tím hoa
tím. Thân có trung bình 14-15 lóng, các lóng ở phía dưới thường ngắn, các lóng
ở phía trên thường dài. Thân có nhiều dạng như đứng, bò, nửa bò và leo.
Đường kính thân thay đổi tùy theo giống và có liên quan chặt chẽ tới tính

chống đổ của cây. Số cành trên thân nhiều hay ít phụ thuộc vào giống và các kỹ
thuật canh tác. Có giống chỉ có 1 - 2 cành hoặc thậm chí không có cành. Các
cành mọc ra từ chồi ở các nách lá. Các chồi ở dưới thân chính sẽ phát triển
thành các chùm quả, các chồi ở giữa và ngọn thì phát triển thành các chùm hoa.
Các cành mọc ra ở đốt thứ nhất hay đốt thứ hai sẽ khỏe hơn các cành mọc ở
phía trên. Các cành cùng với thân sẽ tạo thành tán cây [2], [3], [4].
Đậu tương là cây hai lá mầm nên có ba loại lá: lá mầm, lá đơn, và lá thật.
Lá mầm cung cấp dinh dưỡng cho cây ở thời kì đầu, về sau rụng đi. Lá đơn
mọc đối là lá thật chưa hoàn chỉnh có khả năng quang hợp cho cây. Lá thật hay
lá kép có ba lá chét, nhưng cá biệt cũng có lúc có 4 đến 5 lá chét. Phiến lá có
nhiều hình dạng khác nhau, hình dạng của lá thay đổi theo từng giống, những lá
nhỏ và dài chịu hạn tốt nhưng cho năng suất thấp, những giống lá to thường
cho năng suất cao nhưng khả năng chịu hạn thường kém [4].
Đậu tương là cây tự thụ phấn, hoa đậu tương nhỏ không có mùi, có màu
tím, tím nhạt, hoặc màu trắng, hoa mọc từ nách lá hoặc ngọn. Một hoa có từ
1800-6800 hạt phấn tuỳ theo giống khác nhau, giống hạt to thì có bao phấn to
và nhiều hạt phấn. Hạt phấn thường hình tròn, số lượng và kích thước hạt phấn
tuỳ giống khác nhau, giống hạt to thường có hạt phấn to và nhiều hơn so với
giống có hạt nhỏ. Quả đậu tương thuộc loại quả ráp thẳng hoặc hơi cong, có

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

nhiều lông khi chín màu vàng hoặc xám. Một quả chứa từ 1 tới 5 hạt, nhưng
hầu hết các giống quả thường từ 2 đến 3 hạt. Hạt đậu tương không có nội nhũ
mà chỉ có một lớp mỏng bao quanh một phôi lớn. Hạt có hình tròn, ôvan, dẹt,
bầu dục Vỏ hạt nhẵn có thể có màu vàng đậm, vàng nhạt, xanh hoặc nâu, đen
nhưng phổ biến là hạt màu vàng [2], [3].
Đậu tương là cây trồng lấy hạt, cung cấp dầu quan trọng bậc nhất trong
các cây lấy dầu. Theo thống kê của FAO, cho thấy từ năm 1980 trở lại đây sản
lượng đậu tương trên thế giới tăng gấp 2 lần chủ yếu nhờ vào tăng năng suất và

diện tích [58]. Ở Việt Nam, hiện nay đậu tương được trồng trên cả bảy vùng
nông nghiệp, trong đó vùng núi phía Bắc có diện tích gieo trồng lớn nhất. Cây
đậu tương chiếm một vị trí khá quan trọng trong nền nông nghiệp nước ta, đặc
biệt ở vùng nông thôn khó khăn, kinh tế chưa phát triển. Tuy nhiên năng suất
đậu tương của nước ta thường thua kém nhiều so với các nước trên thế giới .
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây đậu tương
Đậu tương là cây trồng có giá trị kinh tế cao, là cây công nghiệp, cây
thực phẩm, cây cải tạo đất. Với ưu thế ngắn ngày, trồng được nhiều vụ trong
năm, có thể trồng thuần, trồng xen, luân canh gối vụ, trồng được nhiều vùng
sinh thái khác nhau. Vì vậy, sau lúa và ngô, cây đậu tương có vai trò đặc biệt
quan trọng trong nền nông nghiệp nhiệt đới [2], [3].
Giá trị về mặt thực phẩm: Đậu tương có hàm lượng protein cao hơn
trong gạo, thịt, cá và cao gấp hai lần các loại đậu đỗ khác. Trong hạt đậu tương
không có thành phần cấu tạo của cholesterol. Đậu tương được xem là cây cung
cấp dầu thực vật quan trọng. Lipid đậu tương chứa thành phần các acid béo
không no cao, tổng số chất béo chiếm khoảng 18%. Hạt đậu tương chứa nhiều
loại vitamin như: vitamin B1, B2, B6, vitamin E… Ngoài ra, nó còn chứa sắt,
canxi, photpho và các thành phần chất xơ tốt cho tiêu hóa [2].
Giá trị về mặt công nghiệp: Hiện nay trên thế giới, có các loại cây lấy
dầu quan trọng là đậu tương, bông, lạc, hướng dương, cải dầu, dừa, cọ…Trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

đó, đậu tương là cây cung cấp nguyên liệu hàng đầu cho công nghiệp ép dầu,
dầu đậu tương chiếm khoảng 50% dầu thực vật. Dầu đậu tương có chỉ số iốt
cao, nhiệt độ ngưng tụ từ -15 đến -18
o
C. Đậu tương còn là nguyên liệu quan
trọng cho các nghành công nghiệp khác như: chế biến cao su nhân tạo, mực in,
chất dẻo, tơ nhân tạo…[2].

Giá trị về mặt nông nghiệp: Trong nông nghiệp đậu tương được sử dụng
làm thức ăn gia súc. Đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc 1kg hạt đậu
tương đương với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi. Toàn cây đậu tương (than, lá,
quả, hạt) có hàm lượng đạm khá cao, cho nên các sản phẩm phụ như thân, lá
tươi có thể làm thức ăn cho gia súc rất tốt hoặc nghiền khô làm thức ăn tổng
hợp của gia súc. Ngoài ra, đậu tương còn có vai trò trong cải tạo đất trồng đem
lại hàm lượng đạm cao cung cấp cho cây trồng. Điều này có được là do hoạt
động cố định N
2
của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây. Nhờ khả
năng cố định đạm nên sau mỗi vụ thu hoạch thành phần hóa tính của đất trồng
được cải thiện rõ rệt, lượng đạm trong đất tăng và khu hệ vi sinh vật trong đất
cũng tăng. Vì vậy, việc luân canh trồng cây đậu tương với các loại cây trồng
khác có thể được xem là biện pháp cải tạo đất trồng hữu hiệu [2], [3].
1.1.3. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam
Đậu tương là một trong những cây trồng mang tính chiến lược đối với
những quốc gia có điều kiện phát triển vì có giá trị trao đổi rất cao trên thị
trường do nhu cầu sử dụng protein, dầu thực vật, thực phẩm chức năng và
nguyên liệu thức ăn chăn nuôi gia súc ngày càng tăng [3]. Đậu tương đứng thứ
4 sau lúa, ngô và lúa mỳ.
Trên thế giới, năm 2010 diện tích đậu tương chiếm 102,4 triệu ha, năng
suất bình quân 2,58 tấn /ha, sản lượng đạt 264,9 triệu tấn, tăng 9 triệu ha và
46,6 triệu tấn so với năm 2005 [59].
Diện tích đậu tương trên thế giới tập trung chủ yếu ở Mỹ, Brazil, Trung
Quốc, Argentina, Ấn Độ. Trong đó, nước Mỹ thường chiếm 1/3 diện tích đậu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

tương hằng năm (31 triệu ha). Năng suất và hàm lượng protein là chỉ tiêu phản
ánh tiến bộ nghiên cứu về đậu tương trên thế giới. Dự báo diện tích trồng đậu

tương trên thế giới có thể tăng nhiều vào cuối thập kỷ này do chính sách quản
lý và thương mại của các quốc gia, đặc biệt trong hoàn cảnh ngày càng có
nhiều quốc gia sử dụng các giống được cải tiến thông qua chỉ thị phân tử và
biến đổi gen.
Trong khu vực Châu Á, diện tích đậu tương ở Việt Nam đang tăng dần,
đã vượt qua Myanmar và đang đứng thứ 4 sau các nước Ấn Độ, Trung Quốc,
Triều Tiên [59]. Ở nước ta, cây đậu tương đã được trồng rất sớm từ khi còn là
một cây hoang dại sau đó được thuần hoá và đưa vào trồng như một cây có giá
trị kinh tế cao.
Trước cách mạng tháng 8 năm 1945, diện tích trồng đậu tương trong cả
nước là 30.000 ha, năng suất 410kg/ha. Sau cách mạng và trong kháng chiến
chống Mỹ, nhà nước chú ý đẩy mạnh sản xuất đậu tương nhưng kết quả đạt
được thấp. Từ sau năm 1975 trở lại đây, năng suất đậu tương đã tăng đáng kể
[59]. Theo cục xúc tiến thương mại, sản lượng đậu tương nước ta năm 2011
giảm 14% so với năm 2010, xuống còn 254,2 nghìn tấn [65]. Nguyên nhân chủ
yếu là do năng suất cây trồng còn thấp, chi phí sản xuất lại khá cao và công
nghệ thu hoạch còn rất lạc hậu. Ngoài ra có thể là do dịch bệnh hay do biến đổi
khí hậu và hạn hán. Tình hình sản xuất đậu tương của nước ta trong những năm
gần đây được thể hiện qua bảng 1.1
Bảng 1.1: Sản xuất đậu tƣơng Việt Nam từ 2007 - 2013

2007
2008
2009
2010
2011
2012

2013
Diện tích (nghìn ha)

190,1
192,1
146,2
197,8
173,6
200
230
Năng suất (tấn/ha)
1,45
1,39
1,46
002
1,46
1,5
1,52
Tổng sản lượng
(Nghìn tấn)
275,5
267,6
213,6
296,9
254,2
300
350
(Nguồn: Tổng Cục thống kê Việt Nam [59])

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Theo Ngô Thế Dân và cộng sự, (1999), thì cả nước đã hình thành 6 vùng
sản xuất đậu tương: Vùng Đông Nam bộ có diện tích lớn nhất (26,2% diện tích

đậu tương cả nước), Miền núi Bắc bộ 24,7%, Đồng bằng sông Hồng 17,5%,
Đồng bằng sông Cửu Long 12,4%. Tổng diện tích 4 vùng này chiếm 80% diện
tích trồng đậu tương cả nước, còn lại là đồng bằng ven biển miền Trung và Tây
Nguyên [2]. Ở nước ta, đậu tương chủ yếu được trồng theo vụ là vụ xuân, vụ
hè, vụ hè thu, vụ đông và vụ đông xuân. Trong đó, đậu tương được trồng nhiều
vào vụ đông xuân.
Những năm gần đây, cùng với việc nghiên cứu các công nghệ sinh học
và các loại đậu tương cao sản mới để tìm ra giống cho năng suất cao với chi phí
sản xuất thấp, các nhà 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 phần chủ yếu là protein, gluxit, lipid, các vitamin
và các chất khoáng [2], [3]. Tuy nhiên, nói đến đậu tương người ta quan tâm
chủ yếu đến protein và lipid. Hàm lượng protein trong hạt đậu tương chiếm tỷ
lệ cao. Thực tế cho thấy, tuy bị ảnh hưởng bởi kiểu gen và điều kiện canh tác
nhưng hàm lượng protein của đậu tương vẫn lớn hơn hàm lượng protein của
các loài thực vật khác. Nó được dự trữ trong các bào quan và có chức năng duy
nhất là cung cấp nguồn amino acid và nitơ cho quá trình nảy mầm của hạt,
protein dự trữ chủ yếu ở hạt đậu tương là albumin và globulin.
Dựa vào hệ số lắng người ta chia protein của hạt đậu tương thành 3 loại:
legumin, vixilin, enzyme và chất ức chế enzyme có bản chất protein. Trong hạt
đậu tương, protein dự trữ chiếm 70% tổng số protein. Ngoài ra là các enzyme,
các chất ức chế protease và lectin. Thành phần của protein gồm có albumin

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

(9,5%), globulin tan trong nước (75,8%), globulin tan trong NaCl là 3%,

glutelin- protein tan trong NaOH 0,2M là 11,7% [2], [3].
Protein của cây họ đậu nói chung, cây đậu tương nói riêng được coi là có
chất lượng tốt nhất trong các loại protein của thực vật, chúng chứa tất cả các
amino acid không thay thế, cần thiết cho cơ thể người [9]. Một điều đáng quan
tâm là hàm lượng lyzin ở đậu tương rất cao so với protein từ loại ngũ cốc khác,
nhưng hàm lượng các amino acid chứa gốc SH như metionin, cystein còn thấp.
Lipid là hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không có khả năng hòa
tan trong nước, nhưng tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực như ete,
benzene, toluene, ete dầu hỏa… Lipid còn là thành phần quan trọng của màng
sinh học, là nguồn năng lượng cung cấp cho cơ thể. Chất lượng lipid của hạt
đậu tương rất tốt, cho nên nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến
thực phẩm. Hạt đậu tương còn có các loại vitamin tan trong lipid, đặc biệt
vitamin E, ngoài ra trong hạt đậu tương còn chứa một số chất khác như hydrat
cacbon, muối khoáng, acid nucleic, kích tố sinh trưởng [2], [3].
Tóm lại, hạt đậu tương có giá trị dinh dưỡng rất cao, giá trị của nó được
đánh giá đồng thời về cả hàm lượng protein và lipid. Trong đó, hàm lượng
protein dự trữ là yếu tố quyết định làm cho đậu tương trở thành nguồn thực
phẩm quan trọng cho người và gia súc. Ngoài ra, đậu tương còn được dùng làm
thuốc chữa bệnh rất tốt, nhất là hạt đậu tương có màu đen.
1.2. Hạn và khả năng chịu hạn của cây
1.2.1. Hạn và ảnh hưởng của hạn đối với cây trồng
Hạn là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nước của thực vật do môi trường
gây nên làm ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của thực vật. Hạn cũng có
thể được định nghĩa là sự thiếu lượng nước do mưa hoặc nước tưới trong thời
gian dài dẫn đến sự cạn kiệt độ ẩm trong đất gây nên sự tổn thương cho cây
trồng. Khả năng thực vật có thể giảm thiểu mức tổn thương vì thiếu hụt nước
gọi là tính chịu hạn. Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển trong
điều kiện khô hạn gọi là cây chịu hạn [7], [9].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Ảnh hưởng của hạn đến cây trồng có thể phân biệt thành hai mức độ đó
là tế bào và cơ thể. Ở mức độ tế bào, hiện tượng hạn xảy ra khi mất một phần
nước trong các cơ quan ở giai đoạn nhất định của chu kỳ sống thực vật như
trong quá trình tạo hạt, hạt phấn, bào tử và không làm ảnh hưởng đến tế bào,
mô của cây. Đây là quá trình biến đổi trong tế bào có sự điều khiển của hệ
thống thông tin di truyền. Trong giai đoạn hình thành hạt tế bào bị mất nước,
khả năng chịu hạn tăng lên. Khả năng này đạt cực đại ở thời kỳ hạt chín và có
chiều hướng giảm dần khi hạt nảy mầm. Hạt khô còn có khả năng chống chịu
với hàng loạt các điều kiện ngoại cảnh bất lợi như nhiệt độ, gió…[6].
Đối với mức độ cơ thể, hạn gây ảnh hưởng đến đời sống của cây, có thể
dẫn đến hủy hoại cây cối và mất mùa. Hiện tượng này xảy ra khi trong môi
trường đất và không khí thiếu nước đến mức áp suất thẩm thấu của cây không
cạnh tranh được để lấy nước vào tế bào. Các thành phần thổ nhưỡng, nhiệt độ,
gió nóng hay thời tiết khí hậu chính là những yếu tố bất lợi đối với cơ thể thực
vật [6], [7].
Có hai loại hạn do môi trường tác động đến thực vật là hạn đất và hạn
không khí. Hạn đất thường xảy ra ở những vùng khí hậu hay thổ nhưỡng đặc
thù, trong đó đất phù sa giữ nước tốt nhất, cát giữ nước kém nhất. Hạn tác động
mạnh lên bộ rễ của cây trồng. Trong thời kì gieo hạt và nảy mầm hạt, lượng
nước trong đất không đủ sẽ gây ra héo mầm, có thể hủy hoại toàn bộ; Hạn
không khí thường xảy ra ở những vùng gió, nóng và nhiệt độ cao. Loại hạn này
thường tác động chủ yếu lên các bộ phận bên trên mặt đất như lá, hoa. Hạn do
tác động của môi trường dẫn đến hiện tượng mất nước trong cây ở các bộ phận
mô, tế bào khác [6], [7].
Như vậy, hạn tác động lên cây trồng theo hai hướng chính làm tăng nhiệt
độ cây và làm mất nước trong cây. Nước vừa là nguyên liệu vừa là môi trường
để các phản ứng trao đổi chất xảy ra. Mức độ thiếu hụt nước càng lớn thì càng
ảnh hưởng xấu đến năng suất cây, nếu thiếu nước nhẹ thì làm giảm tốc độ sinh
trưởng của cây [7], [9].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Những tác hại của hạn đối với thực vật được thống kê bao gồm những
biểu hiện sau: Thứ nhất hệ thống keo nguyên sinh chất bị biến đổi mạnh. Bởi vì
hạn làm thay đổi tính chất lý hóa và làm tăng độ nhớt của chất nguyên sinh,
làm chậm các hoạt động sống, giảm mức độ phân tán, khả năng thủy hóa và
tính đàn hồi của keo nguyên sinh. Hạn cũng làm thay đổi đặc tính hóa keo từ
trạng thái sol rất linh động sang trạng thái coaxecva hoặc gel kém linh động,
cản trở các hoạt động sống.
Thứ hai biểu hiện ở quá trình trao đổi chất, hạn làm đảo lộn hoạt động
tổng hợp khi đủ nước và chuyển sang phân giải khi thiếu nước. Quá trình phân
giải chính là phân giải protein và nucleic acid, kết quả là giải phóng và tích lũy
NH
3
gây độc cho cây và có thể làm cho cây chết.
Thứ ba, hạn dẫn đến hoạt động sinh lý bị kìm hãm. Thiếu nước sẽ ức chế
hoạt động quang hợp vì khí khổng đóng nên thiếu CO
2
, lục lạp có thể phân hủy,
ức chế sự tổng hợp diệp lục, lá bị héo khô rồi chết làm giảm diện tích quang
hợp. Sự vận chuyển sản phẩm quang hợp ra khỏi lá và về cơ quan dự trữ bị tắc
nghẽn. Thiếu nước sẽ làm tăng hô hấp vô hiệu, về sau giảm hô hấp nhanh, hiệu
quả sử dụng năng lượng của hô hấp rất thấp vì hô hấp sản sinh ra nhiệt là chính.
Cuối cùng làm quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật bị kìm
hãm. Thiếu nước thì đỉnh sinh trưởng không tiến hành phân chia được, quá
trình giãn của tế bào bị ức chế làm cho cây sinh trưởng chậm. Do đó, nước
được xem là yếu tố rất nhạy cảm trong sự sinh trưởng của tế bào. Thiếu nước
cũng ảnh hưởng đến quá trình phân hóa hoa và đặc biệt là quá trình thụ tinh.
Khi gặp hạn, hạt phấn không nảy mầm, ống phấn không sinh trưởng được, sự

thụ tinh không xảy ra và hạt bị lép .
1.2.2. Cơ sở sinh lý, sinh hóa và cơ chế phân tử liên quan đến tính chịu hạn
Khi cây gặp các điều kiện bất lợi về nước thì sẽ sử dụng các cơ chế khác
nhau để có thể sinh trưởng và thích ứng với môi trường. Các cơ chế này khá đa
dạng có thể chia làm ba cơ chế chủ đạo: cơ chế trốn thoát điều kiện hạn, cơ chế
tránh hạn, cơ chế chống chịu hạn [8], [9].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Cơ chế trốn thoát điều kiện hạn cho phép cây có thể hoàn thành chu kì
sống của mình trong giai đoạn được cung cấp đủ nước trước khi hạn xảy ra.
Các giống đậu tương ngắn ngày được trồng khá phổ biến ở khu vực Nam Mỹ
chủ yếu sử dụng cơ chế trên để thích ứng với các điều kiện bất lợi về nước.
Thường thì các giống có tính chín sớm, bắt đầu nở hoa vào cuối tháng tư và tạo
quả trong tháng 5, vì thế mà chúng có thể hoàn thành chu kì sinh sản của mình
trước khi tình trạng khan hiếm về nước xảy ra từ tháng sáu đến tháng tám [9].
Đối với cơ chế tránh hạn, các giống đậu tương có khả năng duy trì lượng
nước trong cơ thể trong giai đoạn hạn thông qua việc tăng khả năng hấp thu
nước từ rễ hoặc giảm quá trình thoát hơi nước ở các bộ phận khác nhau của
cây. Như vậy, quá trình trao đổi chất có thể diễn ra bình thường trong điều kiện
lượng nước bên ngoài rất thấp [9].
Khả năng chống chịu của thực vật dựa trên cơ chế điều chỉnh áp suất
thẩm thấu và sự biến đổi thành tế bào. Theo Bohnert và Jensen (1996), trong
môi trường thiếu nước cực đoan các cơ chế liên quan đến sự giữ nước của ba
vùng tế bào như: (i) Cơ chế ngăn cản ion, thải ion và biến đổi thành tế bào
(vùng ngoại bào và vùng tế bào); (ii) Cơ chế điều chỉnh áp suất thẩm thấu, khử
các gốc tự do, thay đổi tính chọn lọc, tăng cường bơm proton, điều tiết trao đổi
nước…; (iii) cơ chế dự trữ ion Ca
++
và Na

+
, thải ion K
+
, duy trì thế năng proton,
điều chỉnh áp suất thẩm thấu.
Tùy vào mức độ cực đoan của môi trường mà khả năng chịu hạn của
thực vật biểu hiện khác nhau như [9]: Giảm diện tích lá và rút ngắn thời gian
sinh trưởng để sử dụng nước một cách hợp lý trong điều kiện thiếu nước; Tăng
khả năng đâm sâu của bộ rễ để tận dụng nguồn nước ở tầng sâu đảm bảo tương
ứng cho nhu cầu thoát hơi nước của lá; Duy trì sức trương của tế bào thông qua
khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu để bảo vệ các chồi non khỏi bị khô hạn
trong điều kiện mất nước cực đoan; Kiểm soát mức độ thoát hơi nước trên bề
mặt lá thông qua điều tiết độ mở của khí khổng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Tính chịu hạn của cây trồng được hình thành trong quá trình tiến hóa tự
nhiên dưới tác động của điều kiện ngoại cảnh, hạn hán. Đối với bất kỳ điều
kiện bất lợi nào của tự nhiên mà ở đó sự sống còn có thể tồn tại và phát triển
được thì sẽ phải có những kiểu gen thích ứng có khả năng chống chịu được
ngoại cảnh đó [7]. Ngày nay, trên thực tế vẫn chưa tìm được gen thực sự quyết
định tính chịu hạn, mà mới chỉ tìm được gen liên quan đến tính chịu hạn.
1.2.3. Đặc tính chịu hạn của cây đậu tương
Trong các giống cây trồng lấy hạt thì cây đậu tương là cây tương đối
mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh, có nhu cầu về nước cao hơn các loài cây
khác. Đó chính là do trong hạt và cây đậu tương có hàm lượng protein và lipit
rất cao, để tổng hợp 1kg chất khô cần 500 - 530 kg nước. Trong quá trình nảy
mầm thì nhu cầu về 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 như: sự phát triển của bộ rễ, tính chín sớm tương đối, cũng
như bản chất di truyền của từng giống có khả năng sử dụng nước tiết kiệm
trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây. Căn cứ vào đặc điểm này, đậu
tương được chia làm hai nhóm [7]: Nhóm thứ nhất, chịu được sự mất nước
trong từng giai đoạn phát triển của cây. Và nhóm thứ hai, chịu được sự thiếu
nước trong tất cả giai đoạn phát triển của cây.
Ở giai đoạn cây con khi gặp hạn, đậu tương có thể dễ vượt qua hơn, còn
ở những giai đoạn sau như giai đoạn ra hoa, kết quả, hạt chín sữa mà gặp hạn
thì sẽ dẫn đến năng suất giảm đáng kể.
Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã có những thành công khi
nghiên cứu sâu hơn tính chịu hạn của cây đậu tương ở mức phân tử. Maitra và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Cushman (1994) đã phân lập được cDNA của dehydrin từ lá cây đậu tương khi
bị mất nước, ngoài ra các tác giả còn phân lập được cDNA của LEA nhóm D -
95 từ lá và rễ cây đậu tương khi bị hạn [39]. Misaka và cộng sự (1996), đã
nghiên cứu phân lập thành công cDNA của gen mã hóa cho cystatin từ cây đậu
tương. Đoạn cDNA này có kích thước 1175 nucleotide với trình tự mã hóa có
chiều dài 737 nucleotide bắt đầu từ vị trí 48 đến 785 mã hóa cho chuỗi
polypeptide dài 245 amino acid [41]. Jinn và cộng sự (1997) đã nghiên cứu về
sHSP nhóm 1 (15 - 18 kDa), đã nhận thấy chúng tăng lên lượng lớn trong mầm
đậu tương dưới tác động của nhiệt độ được tìm thấy dưới cấu trúc dạng hạt
trong nguyên sinh chất và trong nhân cùng với protein bị biến tính [29].
Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu phân lập các gen về khả
năng chịu nóng chịu hạn ở cây đậu tương. Năm 2009, Nguyễn Thúy Hường và
cộng sự đã 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
Một hướng nghiên cứu phát triển mạnh trong những năm gần đây đó là
tìm hiểu chức năng của gen, làm căn cứ để cải thiện hệ gen của sinh vật theo
hướng có lợi cho con người. Các gen chức năng có liên quan đến khả năng
chống chịu hạn của thực vật gồm nhiều loại. Một số loại thường được nghiên
cứu gần đây như: HSP và môi giới phân tử, LEA, LTP, P5CS, CYS,…
Nhóm HSP (Heat Shock Protein) và môi giới phân tử.
HSP có hầu hết ở các loại thực vật như: lúa mì, lúa mạch, lúa gạo, ngô,
đậu, hành, tỏi…HSP là protein được tổng hợp khi tế bào gặp điều kiện bất lợi
do môi trường như nóng, khô, muối cao Bình thường, HSP xuất hiện trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

quá trình sinh trưởng của các giai đoạn biệt hóa mô và cả trong thời kỳ sinh
trưởng của thực vật [29]. HSP được chia làm 6 nhóm khác nhau dựa vào khối
lượng phân tử là: HSP110, HSP90, HSP70, HSP60, HSP20, HSP8,5. Trong đó,
HSP70 và HSP60 có đại diện của chất môi giới phân tử (MGPT - gọi là
chaperonin). Môi giới phân tử (MGPT) hay chaperone được sử dụng lần đầu
tiên vào năm 1978 khi Laskey và các đồng nghiệp mô tả tính chất của
nucleoplasmin, protein nhân có tính acid. Protein môi giới phân tử là một nhóm
gồm nhiều loại protein khác nhau, nhưng có cùng chức năng tham gia tạo cấu
trúc không gian đúng cho protein mới tổng hợp từ bước đầu tiên đến bước cuối
cùng, ngay từ trong ribosome; chuyển protein qua màng; duy trì cấu trúc đặc
hiệu của protein; ngăn chặn sự hủy hoại protein chưa tạo cấu trúc đúng; khởi
đầu cho sự phân giải protein bị biến tính. Như vậy, protein môi giới phân tử có

chức năng rất quan trọng khi các tế bào gặp điều kiện cực đoan, nhất là sốc
nhiệt [7].
Công trình nghiên cứu đầu tiên về MGPT ở thực vật liên quan đến
enzyme riboluasebisphosphas caboxylase/ oxygenase (Rubisco). Rubisco xúc
tác phản ứng tổng hợp chất hữu cơ từ CO
2
tự do trong quá trình quang hợp. Để
tạo cấu trúc không gian đúng cho Rubisco cần một loại protein đặc hiệu gắn với
những tiểu đơn vị chính của phức chất này (Rubisco binding protein - RBP).
RBP chính là MGPT [25].
MGPT chia thành hai nhóm sau: HSP 70 là nhóm MGPT có hoạt tính
ATP - ase và có tính bảo thủ cao. Trong điều kiện cực đoan HSP có thể ngăn
chặn sự co cụm và kết tụ protein; HSP 60 (Chaperonin) là loại protein cấu tạo
từ các tiểu đơn vị có khối lượng 60 kDa và cũng có hoạt tính ATP - ase [25].
Ở cây đậu tương, gen HSP60 đã được nghiên cứu bởi nhóm tác giả Yang
và cộng sự (2008) đăng kí trên Ngân hàng gen Quốc tế với mã số EU036414,
có kích thước là 498 bp [54]. Cũng năm 2008, Lei và cộng sự đã phân lập gen
được GmHSP70 có kích thước 1683bp [30].