So sánh trình tự đoạn mã hóa của gen GmEXP1 liên quan đến sự kéo dài rễ ở một số giống đậu tương địa phương

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC




NGUYỄN KIỀU LINH





SO SÁNH TRÌNH TỰ ĐOẠN MÃ HÓA CỦA GEN
GmEXP1 LIÊN QUAN ĐẾN SỰ KÉO DÀI RỄ Ở MỘT SỐ
GIỐNG ĐẬU TƢƠNG ĐỊA PHƢƠNG



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2013


Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC




NGUYỄN KIỀU LINH




SO SÁNH TRÌNH TỰ ĐOẠN MÃ HÓA CỦA GEN
GmEXP1 LIÊN QUAN ĐẾN SỰ KÉO DÀI RỄ Ở MỘT SỐ
GIỐNG ĐẬU TƢƠNG ĐỊA PHƢƠNG


Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60.42.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. Chu Hoàng Mậu




Thái Nguyên - 2013


Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trình bày trong luận văn này là do tôi
tìm hiểu, nghiên cứu và và một số kết quả là sự cộng tác với các cộng sự khác
trong nhóm nghiên cứu. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận án là trung
thực và các tài liệu trích dẫn đều ghi rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn



Nguyễn Kiều Linh

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

ii
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS Chu Hoàng Mậu đã tận tình
hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học
tập, nghiên cứu và hoàn thành Bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh,
Trƣởng khoa Khoa học Sự sống, Trƣờng Đại học Khoa học - Đại học Thái
Nguyên đã hết lòng giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin
cảm ơn Nghiên cứu sinh Lò Thanh Sơn, Giảng viên trƣờng Đại học Tây Bắc đã
nhiệt tình giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện thí nghiệm của đề tài.
Tôi cũng xin cảm ơn các Thầy, Cô và cán bộ phòng thí nghiệm Di
truyền và Công nghệ gen thuộc khoa Sinh – Kỹ thuật Nông nghiệp, Trƣờng

Đại học Sƣ phạm – Đại học Thái Nguyên; cảm ơn các cán bộ Phòng thí
nghiệm sinh học, khoa Khoa học Sự sống, Trƣờng Đại học Khoa học- Đại
học Thái Nguyên và đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu.
Và cuối cùng, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân và bạn
bè – những ngƣời luôn ở bên tôi những lúc khó khăn nhất, luôn động viên tôi,
khuyến khích tôi trong cuộc sống và trong công việc.
Tác giả luận văn


Nguyễn Kiều Linh


Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

iii
MỤC LỤC


Trang
Trang bìa phụ

Lời cam đoan………………………………………………………….
i
Lời cảm ơn…………………………………………………………….
ii
Mục lục………………………………………………………………
iii
Những chữ viết tắt…………………………………………………….
iv
Danh mục các bảng…………………………………………………

v
Danh mục các hình……………………………………………………
vi
MỞ ĐẦU……………………………………………………………
1
1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………
1
2. Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………
2
3. Nội dung nghiên cứu………………………………………………
2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU………………………………
3
1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG……………………………………………
3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và vị trí của cây đậu tƣơng …………….
3
1.1.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học cây đậu tƣơng…………….
4
1.1.3. Giá trị kinh tế của cây đậu tƣơng……………………………….
9
1.2. TÁC ĐỘNG CỦA HẠN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA
CÂY ĐẬU TƢƠNG…………………………………………………

10
1.2.1. Đặc tính chịu hạn của đậu tƣơng……………………………….
10
1.2.2. Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu………………………
11
1.2.3. Mối liên quan giữa tính chịu hạn và sự phát triển của bộ rễ cây

đậu tƣơng………………………………… …………………………

13
1.3. EXPANSIN VÀ GEN EXPANSIN Ở CÂY ĐẬU TƢƠNG…….
15
1.3.1. Expansin………………………………………… ……………
15
1.3.2. Gen GmEXP1 ở cây đậu tƣơng
17

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

iv
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……
21
2.1. VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ………………………
21
2.1.1. Vật liệu………………………………… ……………………
21
2.1.2. Hóa chất và thiết bị…………………………………………….
23
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu…………………………………………
23
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………
24
2.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn cả cây đậu tƣơng trong điều kiện
hạn nhân tạo ở giai đoạn nảy mầm và giai đoạn cây non…………….

24
2.2.2. Các phƣơng pháp sinh học phân tử…………………………….

24
2.2.3. Phƣơng pháp xác định và phân tích trình tự nucleotide của gen
32
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………….
33
3.1. SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÁC GIỐNG ĐẬU TƢƠNG
NGHIÊN CỨU………………………………………………………

33
3.2. TRÌNH TỰ ĐOẠN MÃ HÓA CỦA GEN GmEXP1 PHÂN LẬP
TỪ HAI GIỐNG ĐẬU TƢƠNG SL2 VÀ SL4……………………….

35
3.2.1. Kết quả tách chiết RNA tổng số từ lá non của 5 giồng đậu
tƣơng………………………………… ………………………………

35
3.2.2. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli
DH5α………………………………… ………………………………

36
3.2.3. Kết quả tách plasmid từ các khuẩn lạc của hai mẫu nghiên cứu.
38
3.2.4. Kết quả xác định và so sánh trình tự nucleotide, acid amine của
gen GmEXP1………………………………… ………………………

40
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ………………………………………….
47
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………

48
Tài liệu Tiếng Việt
48
Tài liệu Tiếng Anh
49



Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

v
NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

ASTT
Áp suất thẩm thấu
Bp
Cặp bazơ
cDNA
Sợi DNA bổ sung đƣợc tổng hợp từ mRNA nhờ
Enzym phiên mã ngƣợc
DHA
Docosa Hexaenoic acid
DNA
Deoxyribonucleic acid
dNTP
Deoxynucleotide
DT84
Giống đậu tƣơng DT84
Đtg
Đồng tác giả

Đ8
Giống đậu tƣơng Đ8
ĐVN14
Giống đậu tƣơng ĐVN14
GmEXP1
Glycine max expansin gene 1
HSG
Heat Shock Granules - Hạt sốc nhiệt
HSP
Heat Shock protein - Protein sốc nhiệt
HSPL
Hệ số pha loãng
LEA
Late embryogenesis abundant
(Protein đƣợc hình thành với số lƣợng lớn trong
quá trình hình thành phôi)
MGPT
Môi giới phân tử - Molecular chaperone
MW
Molecular weight - Khối lƣợng phân tử
RNA
Ribonucleic acid
SL4
Giống đậu tƣơng Sơn La 4
SL2
Giống đậu tƣơng Sơn La 2

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

vi
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng
Tên bảng
Trang
2.1
Nguồn gốc các giống đậu tƣơng nghiên cứu
21
2.2
Trình tự cặp mồi sử dụng để nhân đoạn mã hóa của gen
GmEXP1

25
2.3
Thành phần cho phản ứng tổng hợp cDNA
26
2.4
Thành phần của phản ứng PCR

26
2.5
Chu kỳ nhiệt cho phản ứng PCR
27
2.6
Thành phần phản ứng gắn gen vào vector tách dòng pBT
28
2.7
Thành phần phản ứng colony – PCR
30
2.8
Chu trình nhiệt của phản ứng colony – PCR
31
3.1
Kích thƣớc rễ của 5 giống đậu tƣơng ở giai đoạn hạt nảy
mầm 5 ngày tuổi (giai đoạn lá mầm)
34
3.2
Kích thƣớc rễ của 5 giống đậu tƣơng ở giai đoạn 1 lá thật
35
3.3
Hệ số tƣơng đồng và hệ số sai khác của các giống đậu
tƣơng SL2. SL4, giống đậu tƣơng trên GenBank mã số
AF516879 dựa trên trình tự đoạn mã hóa của gen
GmEXP1
43
3.4
Vị trí sai khác trong trình tự nucleotid đoạn mã hóa của
gen GmEXP1 ở 3 giống đậu tƣơng
43

3.5
Hệ số tƣơng đồng và hệ số sai khác về trình tự acid
amine suy diễn
45
3.6
Vị trí sai khác trong trình tự acid amine của protein do
gen GmEXP1 mã hóa ở 3 giống đậu tƣơng
46

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

vii
DANH MỤC CÁC HÌNH

Bảng
Tên hình
Trang
2.1
Hình ảnh hạt các giống đậu tƣơng nghiên cứu
22
2.2
Sơ đồ vector pBT
29
3.1
Hình ảnh các giống đậu tƣơng ở giai đoạn nảy mầm
33
3.2
Rễ của các giống đậu tƣơng ở giai đoạn lá mầm
34
3.3

Rễ của các giống đậu tƣơng ở giai đoạn 1 lá thật
35
3.4
Hình ảnh điện di sản phẩm RT-PCR khuếch đại đoạn mã
hoá của gen GmEXP1 từ 5 giống đậu tƣơng.
36
3.5
Đĩa nuôi cấy dòng tế bào khả biến E.coli 5α
GmEXP1
37
3.6
Hình ảnh điện di sản phẩm Colony-PCR từ khuẩn lạc
38
3.7
Hình ảnh điện di kiểm tra kết quả tách plasmid tái tổ hợp
39
3.8
Hình ảnh điện di sản phẩm cắt kiểm tra plasmid tái tổ
hợp bằng enzym BamHI
39
3.9
So sánh trình tự nucleotide đoạn mã hóa của gen
GmEXP1 giữa giống đậu tƣơng SL2 và SL4 với đoạn mã
hoá của gen GmEXP1 của giống đậu tƣơng có mã số
AF516879 trong Ngân hàng gen quốc tế
41
3.10
So sánh trình tự amino acid mã hoá bởi gen GmEXP1
của 3 giống đậu tƣơng SL2 và SL4 với giống công bố
trong Ngân hàng gen quốc tế

44


Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cây đậu tƣơng (Glycine max (L) Merrill) là một trong những cây trồng
quan trọng không chỉ ở Việt Nam mà còn đối với nhiều quốc gia trên thế giới.
Đậu tƣơng là loại cây trồng thuộc họ đậu, có ý nghĩa về mặt kinh tế và dinh
dƣỡng đồng thời còn có ý nghĩa quan trọng trọng việc cải tạo độ phì và sử
dụng lâu bền nguồn tài nguyên đất. Hạt đậu tƣơng chứa 30% - 56% protein,
chứa nhiều loại acid amine không thay thế (lysin, trytophan, metionin,
cystein, leucin ), 12% - 15% lipit, và các vitamin (B1, B2, C, D, E, K ) cần
thiết cho cơ thể ngƣời và động vật [1], [9], [10]. Một đặc tính quan trọng nữa
của đậu tƣơng là có nốt sần ở rễ tạo khả năng cố định nitơ không khí, vì vậy
trồng đậu tƣơng góp phần bảo vệ đất và bảo vệ môi trƣờng.
Nƣớc ta có hệ sinh thái đa dạng, khí hậu giữa các vùng, miền lại không
giống nhau. Địa hình có đến 75% là đồi núi thƣờng có mùa khô hanh ở miền
bắc. Những năm gần đây diễn biến khí hậu ngày càng phức tạp lƣợng mƣa
phân bố không đồng đều giữa các vùng và giữa các thời kỳ trong năm nên hạn
hán và nắng nóng kéo dài. Đậu tƣơng là cây tƣơng đối mẫn cảm với điều kiện
ngoại cảnh và thuộc nhóm cây chịu hạn kém, công tác chọn tạo các giống đậu
tƣơng có kiểu gen chống chịu ngày càng đƣợc quan tâm nghiên cứu [10].
Cây đậu tƣơng có thể gieo trồng trên nhiều loại đất khác nhau, nhƣng
không thể phát triển bình thƣờng trên đất ngập úng. Tùy theo điều kiện cung
cấp nƣớc mà rễ đậu tƣơng có thể sớm phát triển xuống sâu; ở đất nặng thì rễ
tập trung ở lớp đất mặt. Độ ẩm đất thích hợp cho cây đậu tƣơng sử dụng nằm
trong khoảng từ 75 - 90% và những giá trị độ ẩm đất nhỏ hơn 75% sẽ kìm
hãm sự phát triển và sinh trƣởng của các cơ quan của cây. Vào thời kỳ nở

hoa, yêu cầu độ ẩm của cây đậu tƣơng tăng lên. Kết quả nghiên cứu cho thấy,

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
2
khi độ ẩm đất đạt giá trị bằng hoặc nhỏ hơn 75% thì sự sinh trƣởng của các cơ
quan ở cây đậu tƣơng bắt đầu bị kìm hãm. Thời kỳ nảy mầm, nếu đủ độ ẩm để
hạt mọc mầm đều, nếu khô hạn kéo dài sẽ làm hạt thối và hạt nẩy mầm đòi
hỏi độ ẩm thích hợp từ 60 - 65%. Khả năng chịu hạn của cây đậu tƣơng liên
quan đến hai cơ chế chính đó là sự phát triển bộ rễ và sự điều chỉnh áp suất
thẩm thấu. Để không bị mất nƣớc thì cây chịu hạn có bộ rễ dài, khỏe, rễ lan
rộng với số lƣợng lớn, có khả năng xuyên sâu nhƣ vậy mới hút đƣợc nƣớc
trong đất ở nhƣng nơi sâu. Cây đậu tƣơng còn non phải chịu sự tác động
mạnh của hạn hán vì bộ rễ còn non và chƣa phát trển đầy đủ.
Xuất phát từ lý do trên chúng tôi đã xây dựng và nghiên cứu đề tài: “So
sánh trình tự đoạn mã hóa của gen GmEXP1 liên quan đến sự kéo dài rễ ở
một số giống đậu tương địa phương” với mục đích tạo nguồn nguyên liệu để
thiết kế vector phục vụ chuyển gen nhằm nâng cao khả năng chịu hạn của cây
đậu tƣơng.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định đƣợc sự sai khác về trình tự gen GmEXP1 liên quan đến sự kéo
dài rễ của một số giống đậu tƣơng địa phƣơng.
3. Nội dung
Đánh giá khả năng kéo dài rễ của một số giống đậu tƣơng ở giai đoạn
nảy mầm và cây non.
Phân lập, tách dòng và xác định trình tự gen GmEXP1 từ hai giống đậu
tƣơng địa phƣơng SL2 và SL4.
So sánh sự sai khác về trình tự nucleotide của đoạn mã hóa thuộc gen
GmEXP1 và trình tự acid amine suy diễn của hai giống đậu tƣơng SL2 và SL4
với trình tự công bố trên Ngân hàng gen quốc tế.

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và vị trí của cây đậu tƣơng
Đậu tƣơng là một trong những loại cây trồng mà loài ngƣời đã biết sử
dụng và trồng trọt từ lâu đời, vì vậy nguồn gốc của cây đậu tƣơng cũng sớm
đƣợc xác minh. Những bằng chứng lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều công
nhận rằng đậu tƣơng có nguyên sản ở Châu Á và có nguồn gốc từ Trung
Quốc. Cây đậu tƣơng đƣợc thuần hoá ở Trung Quốc qua nhiều triều đại tiền
phong kiến và đƣợc đƣa vào trồng trọt. Đậu tƣơng thuộc chi Glycine, họ đậu
Leguminos, họ phụ cánh bƣớm Papilionnoideae và bộ Phaseoleae. Là loại cây
quan trọng bậc nhất trong các cây họ Ðậu (Fabaceae). Đậu tƣơng còn đƣợc
gọi là đậu nành là một cây trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao. Cây đậu
tƣơng có tác dụng nhiều mặt, sản phẩm của nó làm thực phẩm cho con ngƣời,
thức ăn cho gia súc, nguyên liệu cho nông nghiệp, hàng xuất khẩu. Vì thế cây
đậu tƣơng đƣợc gọi là “ông Hoàng trong các loại cây họ đậu”.
Để có vị trí nhƣ vậy là nhờ đậu tƣơng có những đặc tính ƣu việt hơn
những giống đậu khác, đó là: Hàm lƣợng protein và lipit cao: protein từ 32%
đến 52%, lipit từ 12% đến 25%, glucid (10-15%), chứa nhiều loại vitamin ,
là nguồn năng lƣợng quan trọng cho con ngƣời và vật nuôi. Đậu tƣơng có
thành phần dinh dƣỡng cao, hàm lƣợng protein trung bình khoảng 35,5-40%
trong khi đó hàm lƣợng protein trong gạo chỉ 6,2-12%, ngô 9,8-13,2%, thịt bò
21%, thịt gà 20%, cá 17-20% và trứng 13-14,8%. Lipit từ 15-20%.
Hydratcacbon từ 15-16%, nhiều loại sinh tố và muối khoáng quan trọng cho sự
sống. Hạt đậu tƣơng là loại thực phẩm duy nhất mà giá trị của nó đƣợc đánh giá

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
4
đồng thời cả protit và lipit. Protein của đậu tƣơng có phẩm chất tốt nhất trong số
các protein có nguồn gốc thực vật [1].
Hàm lƣợng acid amine có chứa lƣu huỳnh nhƣ methionin và sisterin của
đậu tƣơng cao gần bằng hàm lƣợng các chất này có trong trứng gà. Đậu tƣơng
có sự cân đối của các loại acid amine cần thiết. Protein dễ tiêu hóa hơn thịt và
không có các thành phần tạo colesteron. Đậu tƣơng có chứa lexithin, có tác
dụng làm cho cơ thể trẻ lâu, tăng thêm trí nhớ, tái tạo các mô, làm cứng
xƣơng và tăng sức đề kháng của cơ thể. Hạt đậu tƣơng có chứa hàm lƣợng
dầu béo cao hơn các loại đậu đỗ khác nên đƣợc coi là cung cấp dầu thực vật
quan trọng. Lipit của đậu tƣơng chứa một tỉ lệ cao, mùi vị thơm nhƣ axit
lioleic chiếm 52-65%, oleic từ 25-36%, linolenolic khoảng 2-3%. Đặc biệt
trong hạt đậu tƣơng đang nảy mầm hàm lƣợng vitamin tăng lên nhiều, đặc
biệt là vitamin C ngoài ra còn các thành phần khác nhƣ vitamin PP và nhiều
chất khoáng khác nhƣ Ca, P, Fe
Ở Việt Nam, đậu tƣơng đƣợc trồng từ lâu đời, sớm nhất là các tỉnh
trung du, miền núi phía Bắc và miền Đông Nam Bộ. Hiện nay, các giống đậu
tƣơng đang đƣợc gieo trồng trong nƣớc có hai nguồn gốc, đó là tập đoàn các
giống địa phƣơng và các giống nhập nội [2], [ 8 ].
1.1.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học của cây đậu tƣơng
Thân
Thân cây đậu tƣơng thuộc thân thảo có hình tròn, trên thân có nhiều lông
nhỏ. Thân khi còn non có màu xanh hoặc tím, khi về già chuyển sang màu
nâu nhạt, màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ với màu sắc của
hoa sau này.Nếu thân lúc còn non có màu xanh thì hoa màu trắng và nếu khi
cây còn non thân có màu tím thì hoa màu tím đỏ.

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn

5
Thân trung bình có 14-15 lóng, các lóng ở phía dƣới thƣờng ngắn, các
lóng ở phía trên thƣờng dài(vì những lóng phía trên phát triển từ ngày 35-40
trở đi vào lúc cây đang sinh trƣởng nhanh nên lóng thƣờng dài). Tùy theo
giống và thời vụ gieo mà chiều dài lóng có sự khác nhau thƣờng biến động từ
3-10 cm. Cây đậu tƣơng trong vụ hè có lóng dài hơn vụ xuân và vụ đông.
Chiều dài của lóng góp phần quyết định chiều cao của thân. Thân cây đậu
tƣơng thƣờng cao từ 0,3-1,0m. Giống đậu tƣơng dại cao từ 2-3m. Thực tế
cũng có những giống không có lông tơ. Những giống có mật độ lông tơ dày,
màu sẫm có sức kháng bệnh, chịu hạn và chịu rét khỏe. những giống không
có lông tơ thƣờng sinh trƣởng không bình thƣờng, sức chống chịu kém. Thân
có lông tơ nhiều hay ít, dài hay ngắn, dày hay thƣa là một đặc điểm phân biệt
các giống với nhau. Căn cứ vào sự sinh trƣởng và đặc điểm của thân ngƣời ta
chia ra làm 4 loại.
+ Loại mọc thẳng: thân cứng, đƣờng kính thân lớn, thân không cao lắm, đốt
ngắn, quả nhiều tập trung thƣờng là những giống ra hoa hữu hạn.
+ Loại bò: thân chính phân cành rất nhỏ, mềm, phủ trên bề mặt đất thành đám
dây, thân rất dài, đốt dài, quả nhỏ phân tán.
+ Loại nửa bò: là loại trung gian giữa hai loại mọc thẳng và mọc bò.
+ Loại mọc leo: thân nhỏ rất dài, mọc bò dƣới đất hay leo lên giá thể khác
Thân đậu tƣơng có khả năng phân cành ngay từ nách lá đơn hoặc kép. Căn cứ
vào tính sinh trƣởng của thân cành và đặc điểm ra hoa ngƣời ta chia giống đậu
tƣơng ra làm hai loại.
+ Sinh trƣởng hữu hạn: Khi ngọn thân hoặc ngọn cành đã ra hoa thì không
tiếp tục sinh trƣởng nữa hay cành không cao lên nữa, loại này thƣờng trồng
lấy hạt.

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
6
+ Sinh trƣởng vô hạn: Khi đậu tƣơng ra hoa kết quả và cả khi sắp chín thân

cành vẫn tiếp tục sinh trƣởng, thƣờng là loại mọc bò.
Từ lúc mọc đến khi cây có 5 lá thật (3 lá kép) khoảng 25 – 30 ngày sau
khi gieo, thân sinh trƣởng với tốc độ bình thƣờng.
Khi cây đã có 6-7 lá thật (4-5 lá kép) thân bắt đầu phát triển mạnh. Sự
khác biệt của cây đậu tƣơng với cây trồng khác là cây ra hoa rộ lại là lúc thân
cành phát triển mạnh nhất. Đây là giai đoạn hai quá trình sinh trƣởng, sinh
dƣỡng cho nên cần cung cấp đầy đủ dinh dƣỡng trƣớc khi vào thời kỳ này và
tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển thuận lợi.
Lá
Cây đậu tƣơng có 3 loại lá:
+ Lá mầm (lá tứ diệp): lá mầm mới mọc có màu vàng hay xanh lục khi tiếp
xúc với ánh sáng thì chuyển sang màu xanh. Hạt giống to thì lá mầm chứa
nhiều dinh dƣỡng nuôi cấy mầm, khi hết chất dinh dƣỡng lá mầm khô héo.
+ Lá nguyên (lá đơn): xuất hiện sau khi mọc từ 2-3 ngày và mọc phía trên lá
mầm. Lá đơn mọc đối xứng nhau, lá đơn to xanh bóng là lá biểu hiện cây sinh
trƣởng tốt, lá đơn to xanh đậm biểu hiện của một giống có khả năng chịu rét,
lá đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện cây sinh trƣởng không bình thƣờng.
+ Lá kép: Mỗi lá kép có 3 lá chét, có khi 4-5 lá chét. Lá kép mọc so le, có
màu xanh tƣơi, khi già biến thành màu vàng nâu. Cũng có giống khi quả chín
lá vẫn giữ đƣợc màu xanh. Phần lớn lá có nhiều lông tơ. Lá có nhiều hình
dạng khác nhau tùy theo giống. Những giống lá nhỏ và dài chịu hạn khỏe
nhƣng thƣờng cho năng suất thấp, những giống lá to chịu hạn kém nhƣng
thƣờng cho năng suất cao hơn. Nếu hai lá kép đầu to và dày thƣờng biểu hiện
giống có khả năng chống chịu rét. Số lƣợng lá kép nhiều hay ít, diện tích lá to
hay nhỏ chi phối rất nhiều đến năng suất và phụ thuộc vào thời vụ gieo trồng.

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
7
Các lá mằm ở chùm hoa nào giữ vai trò chủ yếu cung cấp dinh dƣỡng cho
chùm hoa ấy.

Rễ
Rễ đậu tƣơng gồm rễ cái và nhiều rễ con, rễ cái ăn sâu 20-30 cm nhƣng ở
độ sâu 7-8cm rễ cái chỉ to bằng rễ con. Rễ con tập trung nhiều ở độ sâu 6-
20cm và phát triển dồi dào. Rễ phát triển mạnh về cả chiều ngang và độ sâu,
các rễ mọc sau phát triển về chiều ngang. Ở độ sâu 2-3cm khi gặp phải rễ cây
bên cạnh thì chuyển hƣớng ăn sâu xuống đất.
Rễ cây đậu tƣơng khác với rễ cây hoà thảo là có rễ chính và rễ phụ, rễ
chính có thể ăn sâu 30-50 cm 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 7-8cm, rộng 30-40 cm
2
.
Trên rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần. Bộ rễ phân bố sâu, rộng hẹp, số
lƣợng nốt sần ít hay nhiều phụ thuộc vào giống, đất đai, khí hậu và kỹ thuật
trồng. Quá trình phát triển của bộ rễ có thể phân ra làm 2 thời kỳ.
+ Thời kỳ thứ nhát: Phát triển rễ đầu tiên, thời kỳ này rễ cái và rễ phụ đầu tiên
phát triển mạnh, kéo dài ra và sinh ra nhiều rễ con, thời kỳ này thƣờng kéo dài
từ 30-40 ngày sau mọc.
+ Thời kỳ thứ hai: Lớp rễ đầu tiên phát triển chậm dần, rễ con không nhú ra
nữa, thậm chí có một số rễ còn bị khô đi. Lúc này gốc thân gần cổ rễ có các
rễ phụ nhỏ kéo dài ra và phát triển cho tới gần thu hoạch. Số lƣợng có thể 30-
40 rễ phụ ăn ở gần mặt đất. Lớp rễ này có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ chất
dinh dƣỡng cho sự phát triển của thân, lá và làm quả.
Trên bộ rễ của cây đậu tƣơng có rất nhiều nốt sần, đó là các u bƣớu 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 tƣơng. Trong 1 nốt sần có

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
8
khoảng 3-4 tỉ vi sinh vật mà ta chỉ có thể nhìn thấy chúng qua kính hiển vi. Vi
sinh vật thƣờng có dạng hình que hoặc hình cầu.

- Đặc điểm nốt sần: Nốt sần ở rễ đậu tƣơng thƣờng tập trung ở tầng đất từ 0-
20cm, nốt sần ít dần và sâu hơn nữa thì có ít hoặc không có. Nốt sần đóng vai
trò chính trong quá trình cố định đạm khí trời cung cấp cho cây lƣợng đạm
khá lớn khoảng 30-60kg/ha. Nốt sần có thể dài 1cm, đƣờng kính 5-6mm, mới
hình thành có màu trắng sữa, khi tốt nhất có màu hồng (màu globulin có cấu
tạo gần giống hemoglobin trong máu có Fe).
- Quá trình hình thành nốt sần: Trong đất luôn có nhiều loại vi sinh vật
thƣờng tập trung xung quanh bộ rễ, mặt khác xung quanh rễ do canh tác tạo
điều kiện đất đai thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Cây họ đậu điều tiết ra
các chất nhƣ gluxit, đƣờng galacto… đã hấp dẫn các loại vi sinh vật trong đó
có vi sinh vật nốt sần vào rễ cây họ đậu. Nốt sần phát triển đến một giai đoạn
nhất định thì cố định đạm. Bản thân nốt sần hút N còn vi sinh vật nhƣ chất
xúc tác, khi già vi sinh vật đi ra ngoài. Quá trình hình thành nốt sần kéo dài
16-21 ngày, phát triển nhiều mạnh nhất vào lúc đậu tƣơng ra hoa và làm quả.
Quan hệ giữa vi sinh vật nốt sần với cây đậu tƣơng là mối quan hệ cộng
sinh, cây cung cấp chất dinh dƣỡng cho vi khuẩn hoạt động, ngƣợc lại vi
khuẩn lại tích hợp nitơ tự do của không khí chuyển sang đạm hữu cơ cây có
thể sử dụng đƣợc. Cây đậu tƣơng càng nhiều chất dinh dƣỡng cho vi sinh vật
hoạt động thì vi sinh vật càng phát triển và tích lũy đạm đƣợc càng nhiều cho
cây sinh trƣởng và phát triển tốt.
Hoa, quả
Đậu tƣơng là cây tự thụ phấn, đậu tƣơng có hoa mọc từ nách lá, hoa
nhỏ, không có mùi thơm, hoa màu trắng, tím hoặc tím nhạt. Hình dáng quả
đậu tƣơng là loại quả thẳng hoặc hơi cong, bề ngoài vỏ quả ráp có nhiều lông,

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
9
khi chín màu vàng hoặc xám. Hạt có hình tròn, dẹt, bầu dục bề mặt ngoài chỉ
có một lớp vỏ mỏng bao quanh một phôi lớn. Vỏ hạt nhẵn, màu sắc hạt đa số
là màu vàng [2].

Đặc điểm sinh thái học của cây đậu tương
Nhiệt độ thích hợp ở giai đoạn nẩy mầm và giai đoạn cây con là từ 24
– 30
0
C, độ ẩm ở giai đoạn nẩy mầm khoảng từ 75 – 80% nhƣng đến giai đoạn
cây non độ ẩm lại giảm xuống 50 – 60%. Nhiệt độ 24 –34
0
C là nhiệt độ thích
hợp cho giai đoạn ra hoa kết trái, ở giai đoạn này nhu cầu độ ẩm tăng gần nhƣ
giai đoạn nẩy mầm từ 70 -80%, sang đến giai đoạn quả chín nhiệt độ thích
hợp giảm còn 20 – 25
0
C và độ ẩm cũng giảm mạnh xuống mức 35 – 45%. Ở
cây đậu tƣơng lƣợng mƣa cần phải đạt từ 700 mm là tốt nhất. Đa số các giống
đậu tƣơng có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau nhƣ: đất phù sa, đất xám,
đất giồng cát, những loại đất này thƣờng có thành phần cơ giới nhẹ, độ
PH từ 5-8 [8].
1.1.3. Giá trị kinh tế của cây đậu tƣơng
Giá trị kinh tế đậu tƣơng trong công nghiệp: là nguyên liệu của ngành
công nghiệp khác nhau nhƣ chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng,
chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt nóng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không
nhƣng chủ yếu dùng để ép dầu. Hiện nay trên thế giới đậu tƣơng là cây đứng
đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu tƣơng chiếm 50% tổng
lƣợng dầu thực vật. Đặc điểm của dầu đậu tƣơng là khô chậm, chỉ số iot cao,
ngƣng tụ -15 đến 18
0
C. Từ dầu ngƣời ta chế ra hàng trăm sản phẩm công
nghiệp khác nhƣ làm nến, xà phòng
Giá trị kinh tế đậu tƣơng trong nông nghiệp:
- Làm thức ăn gia súc: Đậu tƣơng là nguồn thức ăn tốt cho gia súc 1kg hạt đậu

tƣơng tƣơng đƣơng với 1,38 đơn vị thức ăn chăn nuôi. Toàn cây đậu tƣơng

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
10
(thân, lá, quả hạt) có hàm lƣợng đạm khá cao cho nên các sản phẩm phụ nhƣ
thân, lá tƣơi có thể làm thức ăn gia súc tốt vì nó có thành phần dinh dƣỡng
khá cao nhƣ N: 6,2%, P
2
O
5
: 0,7%, K
2
O: 2,4%.
- Cải tạo đất: Đậu tƣơng là cây luân canh cải tạo đất tốt, 1ha trồng đậu tƣơng
nếu sinh trƣởng tốt để lại trong đất từ 30-60kg N. Nếu bố trí cây đậu tƣơng vào
cơ cấu cây trồng hợp lý sẽ có tác dụng tốt đối với cây trồng sau, góp phần tăng
năng suất cả hệ thống cây trồng và giảm chi phí cho việc bón N. Thân lá đậu
tƣơng dùng bón ruộng hay phân hữu cơ rất tốt bởi hàm lƣợng N trong thân
chiếm 0,05 %, trong lá chiếm 0,19%.[1], [2], [8].
1.2. TÁC ĐỘNG CỦA HẠN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÂY ĐẬU
TƢƠNG
1.2.1. Đặc tính chịu hạn của cây đậu tƣơng
Hạn và tác động hạn đến sinh trưởng của thực vật
Hạn là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nƣớc của thực vật do môi trƣờng
gây nên làm ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và phát triển của thực vật. Hạn hán là
nguyên nhân chính của sự mất mùa và làm giảm năng suất cây trồng. Có loại
hạn thực do thiếu nƣớc trong môi trƣờng gây nên nhƣng cũng có loại hạn sinh
lý là loại hạn không phải do môi trƣờng thiếu nƣớc, mà do cây không hút
đƣợc nƣớc trong môi trƣờng có nhiệt độ thấp, do nồng độ dung dịch môi
trƣờng quá cao. Khi hạn cây bị stress nƣớc dẫn đến nhiều gây nên hiện

tƣợng co nguyên sinh và làm cho cây bị héo. Khi thiếu nƣớc do hạn hán sự
cung cấp nƣớc cho rễ không đủ trong đêm để thủy hoá các mô đã bị thiếu
nƣớc ban ngày, các lông hút bị tổn thƣơng lớp ngoài vùng vỏ bị phủ suberin
đã làm giảm áp suất rễ để đẩy cột nƣớc lên trong mạch gỗ. Đặc biệt khi thiếu
nƣớc sẽ hình thành nhiều bọt khí trong mạch gỗ phá vỡ tính liên tục của cột
nƣớc nên cột nƣớc trong mạch gỗ không đƣợc đẩy lên liên tục [8].

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
11
Cây có rễ mỏng hơn có thể phát triển sâu hơn - một tính trạng có thể khai
thác ở các vùng đất bị ảnh hƣởng bởi hạn hán và thiếu thốn dinh dƣỡng.
Nghiên cứu mới cho thấy, những rễ ngô có ít tế bào vỏ hơn trong lớp ngoài
của rễ thì hiệu quả hơn khi tiếp cận nƣớc và chất dinh dƣỡng. Rễ ngô có sự
khác biệt tự nhiên về số lƣợng tế bào vỏ trong rễ của chúng. Sự khác biệt này
có thể đƣợc lựa chọn ƣu tiên để trồng trọt trên loại đất mà rễ sâu là một lợi
thế.
Khi thiếu nƣớc tăng trƣởng của lá và quang hợp đều giảm nhƣng quang
hợp giảm ít hơn so với giảm tăng trƣởng lá. Điều này khiến cho phần
lớn sản phẩm quang hợp đƣợc chuyển xuống rễ làm cho bộ rễ phát triển mạnh.
Mặt khác khi thiếu nƣớc lớp đất mặt thƣờng khô trƣớc và cứng nên rễ thƣờng
có khuynh hƣớng phát triển theo chiều sâu. Nhƣ vậy việc phát triển bộ rễ là
hình thức thích nghi với hạn.
Khi cây bị hạn, trong tế bào các gen hoạt động tổng hợp các sản phẩm
tham gia vào quá trình giữ nƣớc của tế bào, đó là các chất thẩm thấu, các
enzyme, môi giới phân tử…[11], [24]. Hai cơ chế chính tác động đến tính
chịu hạn của cây đậu tƣơng là điều chỉnh áp suất thẩm thấu (ASTT) và sự
phát triển của bộ rễ [5], [6], [10].
1.2.2. Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu (ASTT)
Một trong những đáp ứng ở mức độ hóa sinh thƣờng thấy ở thực vật khi
cây gặp tình trạng khan hiếm về nƣớc đó là khẳ năng điều chỉnh áp suất thẩm

thấu trong tế bào. Áp suất thẩm thấu đƣợc định nghĩa là sự tích lũy chủ động
các chất trao đổi trong mô, tế bào của thực vật để duy trì sức căng của tế bào
và mô khi lƣợng nƣớc bên ngoài tế bào giảm. Áp suất thẩm thấu có thể duy trì
cƣờng độ thoát hơi nƣớc của khí khổng và quá trình quang hợp trong các
trƣờng hợp thế năng nƣớc thấp, làm chậm quá trình úa lá, giảm quá trình héo
lá, kích thích rễ phát triển và tăng cƣờng khả năng hút nƣớc từ đất.

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
12
Một đặc tính quan trọng của tế bào khi mất nƣớc do nóng hạn đó là
nhờ vào khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu. Khả năng điều chỉnh áp suất
thẩm thấu để duy trì cân bằng thế nƣớc giữa tế bào với môi trƣờng là hình
thức thích nghi với hạn hán của nhiều cây. Khi đất khô hạn, áp suất thẩm thấu
của dung dịch đất rất cao, cây muốn hút đƣợc nƣớc vào phải điều chỉnh
áp suất thẩm thấu theo hƣớng tăng lên cao hơn áp suất thấm thấu của môi
trƣờng để có thể hút đƣợc nƣớc. Sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu bằng cách
tích tụ các chất hoà tan trong tế bào làm tăng áp suất thẩm thấu của dịch bào.
Để nâng cao tính chịu hạn của cây trƣớc hết phải xác định khả năng
chịu hạn của chúng, tuỳ mức độ chịu hạn mà có biện pháp tác động thích hợp.
Các nhà khoa học cũng nhận thấy rằng sự khác nhau về khả năng duy trì áp
suất thẩm thấu không ảnh hƣởng nhiều đến năng suất trong điều kiện hạn cục
bộ hay khi gieo trồng trong điều kiện tƣới tiêu đầy đủ. Kết quả này có thể bắt
nguồn từ nguyên nhân là do tập tính sinh trƣởng, mức độ hạn và các đặc tính
của các giống nghiên cứu. Khả năng duy trì áp suất thẩm thấu giữ vai trò quan
trọng đó là khả năng duy trì áp suất thẩm thấu của bộ rễ do ảnh hƣởng đến
sức căng của rễ sẽ giúp cho việc đâm sâu vào các lớp đất và vì vậy khả năng
thu nhận nƣớc sẽ đƣợc cải thiện hơn cho cây trong điều kiện hạn. Có nhiều
phƣơng pháp xác định tính chịu hạn của cây, có thể dựa vào những đặc điểm
gián tiếp đến khả năng chịu hạn của cây nhƣ hình thái giải phẫu, đặc điểm
sinh lý đặc trƣng của cây chịu hạn: nhƣ cƣờng độ thoát hơi nƣớc, sức

hút nƣớc của tế bào, độ thiếu nƣớc của cây, khả năng chịu héo của lá gặp
điều kiện hạn hán mà cây vẫn sinh trƣởng phát triển tốt, năng suất vẫn bình
thƣờng gần nhƣ khi không bị hạn thì cây đó có khả năng thích nghi với hạn
cao, có thể chọn là giống cây chịu hạn [3], [4], [10].


Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
13
1.2.3. Mối liên quan giữa tính chịu hạn và sự phát triển bộ rễ của cây đậu
tƣơng
Để nghiên cứu đặc tính chịu hạn về mặt sinh lý, hoá sinh và cấu trúc tế
bào, ngƣời ta nhận thấy rằng hàng loạt những biến đổi ở những mức độ khác
nhau trong các giai đoạn phát triển, liên quan đến sản phẩm biểu hiện của
nhiều gen. Cơ sở sinh lý, hóa sinh và sinh học phân tử của đặc tính chịu hạn
của cây đậu tƣơng đƣợc thể hiện ở (1) khả năng thích nghi của bộ rễ trong
điều kiện hạn hán thể hiện ở sự phát triển và khả năng đâm xuyên của bộ rễ,
khả năng cố định nitơ của cây đậu tƣơng trong điều kiện hạn; (2) các tính
trạng liên quan đến sự thích ứng của lá cây đậu tƣơng trong điều kiện hạn nhƣ
cƣờng độ thoát hơi nƣớc của khí khổng, cƣờng độ thoát hơi nƣớc của biểu bì,
mật độ lông tơ của lá và hiệu quả sử dụng nƣớc; (3) bản chất phân tử của mối
liên quan giữa sự phát triển và khả năng đâm xuyên của rễ với khả năng chịu
hạn của cây đậu tƣơng [4], [5], [10].
Khả năng thích nghi của bộ rễ trong điều kiện hạn
Bộ rễ là một trong những bộ phận quan trọng của cây thực hiện
nhiệm vụ lấy nƣớc cung cấp cho các hoạt động sống và phát triển của cơ thể
thực vật. Ở cây đậu tƣơng sự thích nghi với các điều kiện hạn hán chủ yếu
thông qua việc phát triển rễ trụ để có thể tìm kiếm các nguồn nƣớc từ các lớp
đất sâu. Bên cạnh đó hệ thống rễ sợi cũng phát triển giúp cho cây hƣớng tới
các lớp đất có độ ẩm cao và tìm kiếm các chất dinh dƣỡng nhƣ phospho. Một
trong những nhân tố chính ảnh hƣởng đến độ sâu của rễ đậu tƣơng là tỉ số kéo

dài rễ trụ (taproot elongation rate). Do rễ trụ đƣợc hình thành đầu tiên ở đậu
tƣơng, chính vì thế việc xác định các giống đậu tƣơng có đặc tính kéo dài rễ
trụ nhanh sẽ cho phép xác định khả năng đâm sâu của rễ. Sự khác nhau về
tính trạng kéo dài bộ rễ ở các giống đậu tƣơng đã đƣợc nghiên cứu khá chi tiết
ở trong điều kiện nhà lƣới. Những nghiên cứu tiếp theo trên các giống có tỉ số

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
14
kéo dài rễ trụ cao cho thấy những giống này có thể lấy nƣớc ở chiều sâu trên
120 cm so với các giống còn lại. Một vài nghiên cứu cũng đã đƣợc thực hiện
đối với hệ thống rễ nhánh của cây đậu tƣơng cho thấy trong điều kiện hạn số
lƣợng rễ nhánh trên đơn vị chiều dài rễ trụ tăng đáng kể, nhƣng chiều dài và
đƣờng kính rễ trụ không thay đổi. Hạn chế về nƣớc ở cây đậu tƣơng thƣờng
làm tăng sinh khối của rễ, từ đó làm tăng tỉ lệ rễ/thân. Nghiên cứu cho thấy ở
cây đậu tƣơng đƣợc tƣới nƣớc có bộ rễ ngắn hơn so với cây đậu tƣơng không
đƣợc tƣới nƣớc, ngoài ra các nhà khoa học cũng nhận thấy mối tƣơng quan rất
chặt chẽ đối với nhiều tính trạng rễ nhƣ khối lƣợng khô, chiều dài, cấu trúc và
số lƣợng rễ nhánh thƣờng đƣợc dùng để đánh giá và nhận dạng các giống đậu
tƣơng có tính chịu hạn. Ở cây đậu tƣơng, khi hạn hán xảy ra ở các giai đoạn
sớm hay muộn của giai đoạn sinh trƣởng sinh sản làm tăng mạnh sự phát triển
bộ rễ, đặc biệt là hệ thống rễ ở các lớp đất sâu. Các kết quả từ các nghiên cứu
đƣợc trình bày trên đây cho thấy những tính trạng liên quan đến bộ rễ có thể
sử dụng để cải thiện tính chịu hạn của cây đậu tƣơng bằng các phƣơng pháp
nhân giống thông thƣờng.
Khả năng cố định nitơ ở các loài cây họ đậu thƣờng rất nhạy cảm đối với tình
trạng nƣớc ở trong đất. Trong điều kiện hạn, cây đậu tƣơng không chỉ giảm
khả năng cố định CO
2
, giảm sự phát triển lá mà khả năng cố định nitơ cũng bị
ảnh hƣởng nghiêm trọng. Kết quả này làm giảm sinh tổng hợp protein vốn là

thành phần quan trọng của hạt đậu tƣơng và năng suất của cây trồng. Nhiều
nhân tố hạn chế khả năng cố định nitơ trong điều kiện hạn đã đƣợc xác định ở
cây đậu tƣơng bao gồm khả năng sử dụng O
2
giảm, nguồn carbon tới các nốt
sần giảm, hoạt tính của enzym sucrose synthase giảm, hàm lƣợng ure và acid
amine tự do tăng. Tính trạng thiếu nƣớc trong đất cũng dẫn tới sự tích lũy urê
ở lá cây đậu tƣơng và hậu quả này chính là nhân tố ức chế quá trình hình
thành nốt sần [3] ,[10].

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
15
1.3. EXPANSIN VÀ GEN EXPANSIN Ở CÂY ĐẬU TƢƠNG
Đặc tính chịu hạn ở cây đậu tƣơng là tính trạng đa gen và các gen liên
quan đến tính chịu hạn của đậu tƣơng đƣợc chia làm hai nhóm: (i) các gen mà
sản phẩm của chúng tham gia trực tiếp hình thành đặc tính chịu hạn của cây
(ii) các gen mà sản phẩm tham gia điều hòa của nhóm gen chịu hạn.
Phản ứng của cây trồng đối với điều kiện khô hạn còn có sự tham gia
của các gen thúc đẩy cây trồng nhận biết stress và truyền tín hiệu stress (stress
signal). Các gen đƣợc kích hoạt trong thời kỳ khô hạn bao gồm các gen mã
hóa protein kiểm soát quá trình truyền các tín hiệu stress và kiểm soát sự biểu
hiện của gen. Cây trồng có sự phản ứng độc lập để ứng phó với điều kiện khô
hạn, do nhiều gen khác nhau quy định, tạo ra mạng lƣới các gen dày đặc và
phức tạp, giúp cây chống lại với các stress từ ngoại cảnh, nhƣ nhiệt độ quá
lạnh hoặc quá nóng, đất có độ mặn cao [10], [32].
1.3.1. Expansin
Trong quá trình tăng trƣởng tế bào thực vật tiết ra một loại protein gọi
là expansin. Expansin là những protein ngoại bào làm nới lỏng thành tế bào
thực vật và đƣợc coi là loại protein chủ yếu có ảnh hƣởng đến việc kéo dài tế
bào rễ ở thực vật. Các nhà khoa học có nhiều những thành công trong việc

nghiên cứu vai trò của bộ rễ, cây có bộ rễ dài, khoẻ thì có khả năng lấy đƣợc
nƣớc ở dƣới các lớp đất sâu. Expansin đƣợc mã hoá bởi multigene, mỗi gen
thƣờng đƣợc thể hiện những vị trí cụ thể ở mỗi loại tế bào. Mỗi Expansin ở
mỗi vị trí xúc tác bởi endoglucanases. Ngoài các enzym và các tác nhân khác
cũng làm tăng cƣờng sự mở rộng thành tế bào, sự kéo dài tế bào gây ra bởi
môi trƣờng có tính axit và expansin với vai trò mở rộng thành tế bào đã tìm
thấy ở nhiều đối tƣợng thực vật khác nhau nhƣ tảo, rêu, dƣơng xỉ, cây hạt
trần. Expansin tác động đến thành tế bào thực vật giữ vai trò trong việc làm

Số hóa bởi trung tâm học liệu www: \\lrc-tnu.edu.vn
16
giãn dài tế bào, tăng kích thƣớc tế bào đây cũng là chức năng sinh học của nó.
Các protein thực vật đƣợc tạo thành từ 4 loại expansin α, expansin β, expansin
A(EXLA) expansin B(EXP B) [7]. Protein này liên kết chặt chẽ với các thành
tế bào để mở thành tế bào và chống stress. Protein β nhƣ chất xúc tác của sự
tăng trƣởng axít, kích thích bởi độ pH ngoại bào. Tất cả expansin bao gồm hai
miền, miền một xúc tác protein trong hydrolase – glycoside 45 (GH 45). Miền
hai đƣợc thể hiện ở mức độ cao trong phấn hoa. Bằng chứng thực nghiệm cho
thấy rằng expansin nới lỏng thành tế bào, expansin thƣờng dài 250 – 275 aa
đƣợc tạo thành từ hai miền bởi tín hiệu peptide. Tất cả các protein α expansin
có độ pH tối ƣu để mở rộng thành tế bào. Cả hai expansin α và protein
expansin β đƣợc kích hoạt bởi chất khử. Điều này cho thấy thành tế bào có sự
oxi hoá khử đƣợc vận chuyển bằng cách vận chuyển điện tử qua màng tế bào.
Vai trò sinh học của expansin rất đa dạng nhƣ nới lỏng thành tế bào, làm mềm
trái cây [13], [23], [29].
Mức độ kéo dài tế bào thực vật đƣợc giới hạn bởi thành tế bào thực vật.
Thành tế bào bao gồm polysacharide, protein, hợp chất phenolic và các vật
liệu khác, thành tế bào thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc ra tăng
kích thƣớc và hình dạng của các tế bào thực vật. Để thay đổi thành tế bào
trong tế bào thực vật bao gồm nhiều thành phần tế bào chẳng hạn nhƣ

expansin, endoglucanases, endotransglycosylases xylolucan và gốc droxyl
(cosgrove 1999, 2000 a, 2000 b) [16], [17], [18]. Expansin đƣợc coi là thành
phần chính cho sự kéo dài tế bào rễ. Các gen GmEXP1 và GmEXP2 là hai
thành viên của expansin Multigene trong đậu tƣơng. Phân tích hệ gen DNA
trên gel blot để ƣớc tính số lƣợng gen expansin trong bộ gen đậu tƣơng. Gen
GmEXP2 là gen đơn bản sao [19], [32], [34].