Nghiên cứu tạo dòng thuốc lá (nicotiana tabacum l ) mang gen GmDREB2 phận lập từ cây đậu tương

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG THẢO

NGHIÊN CỨU TẠO DÒNG THUỐC LÁ (NICOTIANA
TABACUM L.) MANG GEN GmDREB2 PHẬN LẬP
TỪ CÂY ĐẬU TƯƠNG

Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 60.42.01.21
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS.Vũ Thị Thu Thuỷ

Thái Nguyên, năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự
hướng dẫn của TS. Vũ Thị Thu Thủy, sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, cán bộ
Bộ môn Di truyền & Sinh học hiện đại Khoa Sinh học– Trường Đại học Sư
phạm- Đại học Thái Nguyên. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực. Các
kết quả chưa được công bố trong bất kỳ các công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận án này.
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2015
Tác giả

Nguyễn Thị Phương Thảo

XÁC NHẬN

XÁC NHẬN

CỦA KHOA CHUYÊN MÔN

CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Vũ Thị Thu Thủy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐiHTN




LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Vũ Thị Thu Thủy đã định
hướng khoa học, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất
trong suốt quá trình tôi tiến hành nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS.TS. Chu Hoàng Mậu đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành Bản luận văn thạc sĩ này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô, cán bộ Bộ môn Di truyền &
Sinh học hiện đại, khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái
Nguyên; xin cảm ơn chị Trần Thị Hồng - KTV phòng Công nghệ tế bào thực
vật, đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện các thí
nghiệm của đề tài.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn tới bạn bè cùng toàn thể gia đình đã động viên,
khuyến khích, giúp đỡ tôi, luôn quan tâm và là chỗ dựa cho tôi trong suốt quá
trình học tập và hoàn thành luận văn.
Thái Nguyên, tháng 11 năm 2015

Tác giả

Nguyễn Thị Phương Thảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐiiHTN




MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan ........................................................................................................ i
Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................... iii
Danh mục chữ cái viết tắt ................................................................................... iv
Danh mục bảng .................................................................................................... v
Danh mục hình.................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................ 3
1.1. Cây thuốc lá và hệ thống tái sinh cây thuốc lá ......................................... 3
1.1.1 Cây thuốc lá ............................................................................................ 3
1.1.2 Hệ thống tái sinh và chuyển gen cây thuốc lá. ....................................... 4
1.2. Tính chịu hạn và gen liên quan đến tính chịu hạn ở thực vật................... 6
1.2.1. Hạn và tác hại của hạn lên thực vật ....................................................... 6
1.2.2 Đặc tính chịu hạn của thực vật .............................................................. 8
1.2.3. Gen liên quan đến tính chịu hạn .......................................................... 10
1.2.4. Gen DREB và gen DREB2 .................................................................. 12
1.3. Phương pháp tạo cây trồng chuyển gen.................................................. 18
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 26

2.1. Vât liêu hoá chất va thiết bi .................................................................... 26
2.1.1. Vật liệu................................................................................................. 26
2.1.2. Hóa chất ............................................................................................... 26
2.1.3. Thiết bị................................................................................................. 26
2.1.4. Đia điêm nghiên cưu............................................................................ 26
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 27
2.2.1. Phương pháp tạo nguyên liệu biến nạp .............................................. 27

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐiiHi
TN




2.2.2. Phương pháp chuyển gen vào cây thuốc lá thông qua A. tumefaciens 27
2.2.3. Phân tích sự có mặt của cấu trúc mang gen GmDREB2 bằng phương
pháp PCR 29
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................... 32
3.1. Kết quả tạo nguyên liệu biến nạp ........................................................... 32
3.2. Kết qua chuyên vector mang cấu trúc GmDREB2 vào thuốc la ............ 33
3.2.1. Đồng nuôi cấy với dung dịch A. tumefaciens và cảm ứng tạo cum chồi ..
34
3.2.2. Tạo rễ và chuyển cây ra môi trường tự nhiên..................................... 37
3.3. Kết quả kiểm tra sự có mặt của gen chuyển trong các dòng thuốc lá
chuyển gen bằng kỹ thuật PCR ..................................................................... 39
KÊT LUÂN VA ĐÊ NGHI ............................................................................. 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 43
PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐivHT

N




DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
ABA

Abscisic acid AS

Acetosyringone A.tumefacines
Agrobacterium tumefacines BAP
6-Benzyl Amino Purine
bp

Base pair (cặp base) DNA

Deoxyribonucleic Acid dNTP
Deoxynucleic triphosphate
DREB

Dehydration Responsive Binding protein

ĐC

Đối chứng

EDTA

Ethylene Diamine Tetra-acetate Acid

IAA

Indoleacetic acid

IBA

Indole-3 butyric acid

LB

Luira and Bertani

LEA

Late Embryogenesis Abundant

MS

Môi trường cơ bản theo Murashige và Skoog (1962)

PCR

Polymerase chain reaction

RM

Môi trường ra rễ

TAE

Tris Acetate EDTA

Taq

Thermus aquaticus

Ti-plasmid

Plasmid tạo khối u

Vir

Virulence region

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
ĐivHTN




DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Thành phần dung dịch đệm chiết DNA tổng số................................ 29
Bang 2.2. Trinh tư nucleotide cua căp mồi PCR khuếch đai đoan GmDREB2 ...
30
Bảng 2.3. Thành phần phản ứng PCR với cặp mồi đặc hiệu nhân gen GmDREB2
... 31
Bảng 2.4. Chu trình nhiệt cho phản ứng nhân gen GmDREB2 ......................... 31
Bảng 3.1. Kết quả cảm ứng chồi từ mảnh lá thuốc lá ....................................... 36

Bang 3.2. Kết qua tạo rễ và tái sinh cây thuốc lá ở thí nghiệm và đối chứng ... 38

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ5HTN




DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Cây thuốc lá giai đoạn trưởng thành và giai đoạn ra hoa .................... 3
Hình 1.2 Cấu trúc Ti - Plasmid.......................................................................... 22
Hình 1.3. Mô hình chuyển gen gián tiếp nhờ A. tumefaciens ........................... 23
Hình 3.1. Tạo nguyên liệu biến nạp .................................................................. 32
Hình 3.2. Vùng T-DNA của vector pBI121 - GmDREB2................................. 33
Hinh 3.3. Hình ảnh nhiễm khuẩn mẫu và đồng nuôi cấy .................................. 35
Hình 3.5. Hình ảnh tạo rễ trên môi trường kháng sinh chọn lọc ....................... 38
Hinh 3.6. Cac dong thuốc la chuyển gen ơ thế hê T0 trồng trên châu trong nha
lươi ..................................................................................................................... 39
Hình 3.7. Kết qua điện di kiêm tra san phâm PCR nhân đoan GmDREB2 tư 17
dong cây thuốc lá chuyên gen............................................................................ 40


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một trong những hiện tượng thay đổi của môi trường ảnh hưởng tới sự
sinh trưởng và phát triển của thực vật là tình trạng hạn. Hạn hán có ảnh hưởng
xấu ở các mức độ khác nhau trong suốt quá trình hay từng giai đoạn sống của
cơ thể thực vật dẫn đến làm giảm năng suất cây trồng, chậm phát triển và gây
chết. Hiện nay trên thế giới diện tích đất nông nghiệp bị hạn hán ngày càng

tăng. Ở Việt Nam tình trạng hạn hán trở nên báo động trong năm 2015, diện
tích đất nông nghiệp không có nước để sản xuất này càng tăng cao.
Khả năng chịu hạn của thực vật là tính trạng do nhiều gen quy định. Hiện
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 thực vật. Nhiều 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. 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.
Hiện nay, nhờ những tiến bộ mới trong kỹ thuật di truyền mà người ta đã
tạo ra các giống cây trồng có khả năng chịu hạn bằng cách lai giống, đột biến
thực nghiệm, công nghệ tế bào, chuyển gen. Chọn tạo giống cây trồng có thể
được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như chọn dòng biến dị
soma, lai giống, gây đột biến thực nghiệm, sử dụng công nghệ tế bào và chuyển
gen...

Đã có nhiều giống cây trồng đã được chọn tạo như các giống lúa chịu

hạn của tác giả Đinh Thị Phòng [17], các dòng lúa chịu nóng của Nguyễn Thị
Tâm [19] Các dòng lạc chịu hạn cũng đã được tạo ra bằng cách gây đột biến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ1HTN




thực nghiệm- tác giả Vũ Thị Thu Thủy [23]... Chuyển gen là kỹ thuật cho phép

đưa một hay một số gen nhất định nào đó vào hệ gen của cây chủ được quan
tâm để tạo ra những cây trồng biến đổi gen nhằm cải thiện một số đặc tính
hay tính trạng theo hướng có lợi cho con người . Chuyển gen đang là hướng
nghiên cứu có nhiều triển vọng, đã được tiến hành thực nghiệm trên nhiều
giống cây trồng như: cà chua, lúa, ngô, đậu tương... và được áp dụng ở nhiều
nước trên thế giới. Trong đó chuyển gen gián tiếp thông qua vi khuẩn
Agrobacterium tumefacines (A.tumefacines) tỏ ra ưu thế hơn cá kỹ thuật
chuyển gen khác do ít tốn kém, quy trình đơn giản, nhanh chóng, dễ áp dụng
trên nhiều đối tượng cây trồng.
Do hệ thống tái sinh cây thuốc lá tương đối đơn giản và thời gian phân
hóa từ mô thành cây hoàn chỉnh khá ngắn nên trong những nghiên cứu về
chuyển gen các nhà khoa học thường chọn cây thuốc lá làm cây mô hình.
Xuất phát từ cơ sở trên chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành nghiên cứu đề
tài: “Nghiên cứu tạo dòng thuốc lá (Nicotiana tabacum L.) mang gen
GmDREB2 phận lập từ cây đậu tương”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Tạo được dòng thuốc lá chuyển gen mang gen GmDREB2 phân lập từ
cây đậu tương.
3. Nội dung nghiên cứu
(1) Nghiên cứu tạo nguyên liệu biến nạp từ cây thuốc lá giống K326.
(2) Nghiên cứu lây nhiễm A. tumefaciens mang vector chuyển gen vào mảnh lá
thuốc lá. Tái sinh in vitro, chọn lọc và tạo các dòng cây thuốc lá chuyển gen.
(3) Phân tích sự có mặt của gen chuyển trong các dòng cây chuyển gen ở thế hệ
T0 bằng kỹ thuật PCR

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ2HTN

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây thuốc lá và hệ thống tái sinh cây thuốc lá
1.1.1 Cây thuốc lá
Cây thuốc lá có tên khoa học là: Nicotiana tabacum L. thuộc ngành hạt
kín, lớp 2 lá mầm, phân lớp Cúc, bộ Cà, họ Cà. Họ này có trên dưới 85 chi với
tổng số trên 1800 loài. Một số loài trong họ này được trồng rộng rãi như khoai
tây, cà chua, ớt và các loại cà, trong đó có chi Nicotiana.
.

Hình 1.1. Cây thuốc lá giai đoạn trưởng thành và giai đoạn ra hoa
(Hình ảnh chụp tại vườn thực nghiệm khoa Sinh học trường ĐH Sư phạm)

Rễ thuốc lá là một hệ thống gồm rễ cái (rễ trục) và rễ nhánh (rễ bên) và rễ
hấp phụ. Ngoài ra thuốc lá còn có rễ bất định mọc ở cổ rễ, sát mặt đất. Rễ trụ
được hình thành từ trục của rễ cái, thường có độ xiên 30 – 40 độ. Rễ hấp thu
được phát triển trên các rễ nhánh. Có nhiệm vụ cung cấp nước và các chất dinh
dưỡng cho cây. Rễ bất định mọc từ thân, những rễ bất định ở phần sát gốc dễ
phát sinh thành rễ hút khi có độ ẩm không khí cao. Rễ thuốc lá tập trung dày đặc
ở lớp đất 0 – 30 cm, phát triển theo các hướng. [3].
Các dạng thuốc lá trồng có dạng thân đứng, tiết diện thân tròn, chiều cao
thân cây có thể đạt từ 1 – 3m, chia làm nhiều đốt, mỗi đốt mang một lá. Đường
kính thân đạt 2 – 4 cm, nách lá trên thân có chồi sinh trưởng gọi là chồi nách.
Có 2 loại chồi nách: Chồi nách chính và chồi nách phụ [3]. Trên thân chính của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ3HTN

cây thuốc lá có nhiều lá. Lá thuốc lá có các hình dạng chủ yếu là: hình trứng,
hình tim, hình elip, hình mũi mác [3].
Hoa thuốc lá là hoa đơn, lưỡng tính, có năm cánh, nhị cái ở giữa, xung
quanh có 5 nhị đực thường mọc cao hơn nhị cái. Thuộc loại hoa tự hữu hạn,
được hình thành do sự phân hóa đỉnh sinh trưởng thân. Chính giữa chùm hoa có
hoa trung tâm và có các nhánh hoa mọc từ trục chính của chùm hoa [3].
Quả thuốc lá được hình thành trên đài hoa. Mỗi cây có 100 – 150 quả
trên mỗi chùm hoa, có những cây hoặc những giống có tới 400 – 500 quả trên
chùm hoa. Mỗi quả có hai ngăn, khi chín chúng thường tách ra. Hạt thuốc lá rất
nhỏ, khối lượng 1000 hạt của các giống thuốc lá vàng sấy lò là 0,07 – 0,10
gam, trong mỗi gam hạt có từ 10000 đến 15000 hạt [3].
1.1.2 Hệ thống tái sinh và chuyển gen cây thuốc lá
Tất cả các tế bào của một cơ thể đều mang bộ máy thông tin di truyền
giống nhau. Do đó chúng có tiềm năng tổng hợp nên các protein giống nhau.
Các tế bào được lấy từ bất kỳ mô sống nào của cơ thể thực vật (bao phấn, đỉnh
sinh trưởng, lá mầm, đoạn thân, rễ...) đều có thể được kích thích để tái sinh
thành cây hoàn chỉnh đặc trưng cho loài, phát triển và ra hoa kết quả bình
thường, thông qua phát sinh cơ quan hoặc hình thành phôi vô tính, miễn là
chúng được nuôi cấy trong điều kiện dinh dưỡng thích hợp và bổ sung các chất
kích thích sinh trưởng cần thiết [62]. Các loại mô đã phân hóa tách từ cơ thể
thực vật có khả năng tái sinh trực tiếp thành cây hoàn chỉnh, hoặc là chúng phát
triển thành tế bào mô sẹo. Đó là loại tế bào không phân hóa, phân chia liên tục
và có khả năng phân hóa thành phôi, chồi để tạo cây hoàn chỉnh. Khả năng đó
gọi là tính toàn năng của tế bào. Tính toàn năng chính là cơ sở của kĩ thuật nuôi
cấy mô tế bào, là cơ sở của công nghệ tế bào thực vật đang ngày càng phát triển
và hoàn thiện.
Các nhà khoa học đã phát hiện thấy 5 nhóm chất điều tiết sinh trưởng ở
thực vật đó là auxin, cytokinin, ethylen, giberelin, axit absixic. Những chất này

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ4HTN




được phân thành các nhóm dựa vào tính tương đồng về cấu trúc và chức năng
sinh lý, tuy nhiên về chức năng nhiều khi chúng có tác động chồng chéo và hỗ
trợ nhau. Còn một số nhóm khác điều khiển từng giai đoạn sinh trưởng nhất
định. Trong nuôi cấy mô tế bào người ta thường sử dụng ba nhóm chát điều tiết
sinh trưởng là dẫn xuất của auxin, cytokinin và giberelin [24], [27]
Tái sinh cây được xem là khâu mấu chốt quyết định thành công trong
nuôi cấy mô và chuyển gen ở thực vật. Nguồn mẫu ban đầu dùng cho tái sinh
cây rất đa dạng như : phôi hữu tính, lá non, lá mầm, phần trụ của lá mầm, đoạn
thân... Các mẫu này được sử dụng trong hệ thống tái sinh thông qua hai con
đường: tái sinh trực tiếp hoặc qua giai đoạn mô sẹo và tái sinh thông qua hình
thành phôi soma trên các môi trường thích hợp.
Theo con đường thứ nhất, sự tái sinh chồi trực tiếp từ các mẫu vật như lá
mầm, nách lá mầm, mảnh lá là một phương pháp có hiệu quả được sử dụng
trong tái sinh và chuyển gen một số loài thực vật. Giai đoạn cảm ứng tạo chồi
là giai đoạn quan trọng trong quá trình phát triển chồi trực tiếp từ nách lá mầm.
Môi trường cảm ứng tạo chồi ở thực vật thường sử dụng các chất kích thích
sinh trưởng nhóm auxin và cytokinin như IBA, IAA, BAP... Trong đó, BAP là
kích thích sinh sinh trưởng thuộc nhóm cytokinin được sử dụng nhiều trong
môi trường cảm ứng tạo chồi ở thực vật [30], [72]. Sự tái sinh thông qua giai
đoạn mô sẹo thường bắt đầu từ các mẫu vật như phôi trục, lá non, đoạn thân...
Tuy nhiên, mô sẹo được tạo thành cho tỉ lệ đa chồi rất thấp thường là một hoặc
hai chồi, điều này không có ý nghĩa trong chuyển gen.
Con đường tái sinh thứ hai, chồi được tái sinh thông qua hình thành phôi
soma. Các phôi soma thường là sự biến đổi của khối mô sẹo, chúng có cấu trúc

tương tự như phôi hữu tính. Hệ thống tái sinh cây thông qua phôi soma được sử
dụng khá phổ biến trong nuôi cấy in vitro do khả năng tái sinh cây khá cao và
giảm được đáng kể hiện tượng khảm của cây chuyển gen [16].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ5HTN




Đối với cây thuốc lá, gen thường được chuyển thông qua trung gian A.
tumefaciens hoặc thông qua các phương pháp chuyển giao DNA trực tiếp như
xung điện hoặc bắn gen bằng vi đạn... Trong lịch sử, cả hai phương pháp đã
được sử dụng để chuyển DNA, tuy nhiên phương pháp chuyển gen qua trung
gian Agrobacterium được áp dụng rộng rãi hơn, thời gian tái sinh cây chuyển
gen ngắn hơn, kết quả các locus gen chuyển từ việc nhiễm khuẩn A.tumefacines
ít phức tạp hơn so với việc được tạo ra bằng các phương pháp chuyển gen trực
tiếp, do đó làm giảm nguy cơ tái sắp xếp gen chuyển và bất hoạt gen. Do đó
thuốc lá thường được chọn làm cây mô hình.
Trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều thành công trong chuyển gen
cây thuốc lá. Gen cryIII được chuyển vào cây thuốc lá và cây khoai tây để
kháng sâu Colorado potato beetle (leptiontarsa deeecemlineata) do Perlak và cs
thực hiện năm 1993 [64]. Liu và cs đã chuyển gen DREB4 vào cây thuốc lá
[57]. Nguyễn Thị Thu Ngà (2014) sử dụng cây thuốc lá để chuyển gen mã hóa
nhân tố phiên mã NAC2 bằng phương pháp xung điện, thành công đã được
minh chứng bằng sự có mặt của protein do gen chuyển tạo ra bằng kĩ thuật lai
Western [16]. Nghiên cứu của Phạm Thị Vân và cs (2009) đã tạo cây thuốc lá
chuyển gen kháng virus TMV bằng kĩ thuật RNAi [25]. Gen kháng kanamycine
cũng được chuyển thành công vào mô thuốc lá là nghiên cứu của Nguyễn Liên
Chi và cs (1989) [3].

1.2. Tính chịu hạn và gen liên quan đến tính chịu hạn ở thực vật
1.2.1. Hạn và tác hại của hạn lên thực vật
Hạn là tình trạng mất nước ở cây nguyên nhân có thể do nhiều lý do: như
sự thiếu nước trong môi trường hay do nhiệt độ thấp, đốt nóng, nồng độ muối
khoáng trong môi trường quá cao.
Có ba hình thức hạn gặp ảnh hưởng đến cây trồng là hạn đất, hạn không
khí và hạn tổ hợp [11].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ6HTN




Hạn đất xảy ra khi lượng nước trong đất thiếu nhiều không đủ cho rễ hút để
cung cấp cho cây. Vì thế, cây có thể bị héo và chết. Tuy nhiên, cũng có những
trường hợp đủ nước mà cây vẫn héo, nguyên nhân là do hạn sinh lý gây nên.
Hạn không khí thường xẩy ra khi không khí trong môi trường có nhiệt độ cao
và độ ẩm thấp, ví dụ như gió nóng Israel, gió Lào ở miền Trung nước ta... làm
cho cây thoát hơi nước quá mạnh, vượt xa mức bình thường và dẫn tới hiện
tượng mất nước, do rễ hút vào không đủ bù lượng nước mất đi, làm các bộ
phận non của cây thiếu nước. Hạn tổ hợp là sự phối hợp thiếu nước trong đất
và không khí. Tác hại của hạn lên thực vật
Thiếu nước sẽ gây nên các hậu quả rất lớn đối với hoạt động sống của
cây. Trước tiên ảnh hưởng đến sự cân bằng nước của cây, từ đó ảnh hưởng
đến các chức năng sinh lý khác như quang hợp, hô hấp, dinh dưỡng khoáng và
cuối cùng là ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của thực vật dẫn đến
giảm năng suất.
Khi gặp hạn trạng thái của chất nguyên sinh trong tế bào thay đổi mạnh,
ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của chất nguyên sinh như tính thấm, mức độ

thủy hóa keo, thay đổi pH, độ nhớt, dẫn đến sự thay đổi vị trí các thành phần
cấu tạo nên chất nguyên sinh, cuối cùng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất
bình thường của cơ thể [5]. Trong thời gian cây bị hạn, hàm lượng nước tự do
trong lá giảm xuống nhưng hàm lượng nước liên kết lại tăng lên. Chất nguyên
sinh của tế bào có tính đàn hồi lớn thì cây có khả năng chịu hạn cao [ 28].
Hạn còn ảnh hưởng đến hô hấp. Trong thời gian khô hạn, ở những cây
trung sinh thường tăng cường hô hấp. Nhờ gia tăng hô hấp mà cây giữ được độ
ngậm nước của keo nguyên sinh chất [5]. Sự tăng cường quá trình thủy phân
khi gặp điều kiện khô hạn là nguyên nhân tăng cường hô hấp trong cây. Khi
mất nước ban đầu hô hấp tăng, nhưng sau đó giảm đột ngột, nếu tình trạng
thiếu nước kéo dài [28].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ7HTN




Thiếu nước ảnh hưởng đến quang hợp. Hạn hán đã ảnh hưởng xấu đến quá
trình hình thành diệp lục, phá hoại lạp thể nên hiệu suất quang hợp giảm xuống
nhanh chóng [28].
Hạn ảnh hưởng đến hoạt động hút khoáng của hệ rễ, dẫn đến tình trạng
thiếu những nguyên tố dinh dưỡng quan trọng trong quá trình trao đổi và tổng
hợp các chất hữu cơ khác nhau trong cơ thể thực vật [5]. Hạn ảnh hưởng trực
tiếp đến quá trình sinh trưởng các tế bào, đặc biệt là trong pha giãn của tế bào,
từ đó mà ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của toàn cây [28].
1.2.2 Đặc tính chịu hạn của thực vật
Mỗi loài cây trồng có một ghới hạn nhất định đối với các nhân tố sinh thái
của môi trường như: nhiệt độ, nước, phèn, độ mặn...Hạn tác động lên cây theo
hai hướng chính làm tăng nhiệt độ cây và gây mất nước trong cây. Trong

những nhân tố sinh thái của môi trường thì nước là một nhân tố ghới hạn quan
trọng của cây trồng là sản phẩm khởi đầu, trung gian và cuối cùng của các quá
trình chuyển hóa diễn ra trong cơ thể thực vật.
Cơ sở sinh lý của tính chịu hạn
Nước có ý nghĩa quyết định đến đời sống của thực vật. Thiếu nước cây sẽ
chết non hoặc giảm sức sống, giảm năng suất. Do sự thiếu nước của môi
trường, nhiệt độ thấp hay cao... có thể gây ra hiện tượng mất nước của cây. Để
đáp ứng sự thiếu hụt nước trong điều kiện cực đoan, cây bắt buộc phải có
những cơ chế thích ứng đặc biệt giúp cây duy trì sự tồn tại khi bị hạn.
Khi gặp hạn thực vật luôn có những biến đổi về mặt sinh lý, sinh hoá để
nhằm không mất nước. Có hai cơ chế bảo vệ để thực vật tồn tại trên môi trường
thiếu nước đó là vai trò của bộ rễ và khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu.
Vai trò của bộ rễ: Những cây chịu hạn có bộ rễ khỏe, dài, mập, có sức
xuyên sâu giúp cây hút được nước ở tầng đất sâu. Bộ rễ lan rộng, có nhiều rễ
phụ và có nhiều mô thông khí, cùng với hệ mạch dẫn phát triển giúp cho
việc thu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ8HTN




nhận và cung cấp nước tới các bộ phận khác của cây trong điều kiện khó khăn
về nước. Thực vật nói chung và cây đậu tương nói riêng khi ở giai đoạn cây
non thường chịu tác động mạnh của hạn vì bộ rễ phát triển chưa đầy đủ còn yếu.
Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu (ASTT): Là một đặc tính quan
trọng của tế bào khi mất nước do nóng hạn. Khi tế bào bị mất nước dần dần,
các chất hòa tan sẽ được tích lũy trong tế bào chất (như: đường, axit hữu cơ,
amino acid, các ion chủ yếu là ion K+...), các chất này có tác dụng điều chỉnh
áp suất thẩm thấu . Những thực vật tồn tại trên môi trường cân bằng về áp suất

thẩm thấu đòi hỏi phải có khả năng chống lại điều kiện khắc nghiệt đó. Trong
điều kiện khô hạn ASTT được điều chỉnh tăng lên giúp cho tế bào thu nhận
được những phân tử nước từ đất. Bằng cơ chế như vậy thực vật có thể chịu
được sự mất nước trong thời gian ngắn [11].
Ngoài ra, thực vật còn có khả năng chống chịu bằng những biến đổi về
hình thái như lá cuộn lại thành ống, lá có nhiều lông, cutin dày để giảm thoát
hơi nước [5].
Cơ sở sinh hóa và di truyền của tính chịu hạn
Khi phân tích thành phần hóa sinh của các cây chịu hạn, các nghiên cứu
đều cho rằng, khi gặp hạn có hiện tượng tăng lên về hoạt độ enzyme, hàm
lượng ABA, hàm lượng proline, nồng độ ion K+, các loại đường, axit hữu
cơ,...giảm CO2, protein và axit nucleic [2],[4],[13],[17].
Nghiên cứu sự đa dạng và hoạt động của enzyme trong điều kiện gây hạn
đã được nhiều tác giả quan tâm. Trần Thị Phương Liên (1999) nghiên cứu đặc
tính hóa sinh của một số giống đậu tương có khả năng chịu nóng, hạn đã nhận
xét rằng áp suất thẩm thấu cao ảnh hưởng rõ rệt tới thành phần và hoạt độ
protease, kìm hãm sự phân giải protein dự trữ [11]. Một số nghiên cứu trên các
đối tượng như lạc, lúa, đậu xanh, đậu tương... cho thấy, có mối tương quan
thuận giữa hàm lượng đường tan và hoạt độ α - amylase, giữa hàm lượng
protein và hoạt độ protease [10],[16],[22]... Đường tan là một trong những chất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ9HTN




tham gia điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong tế bào. Sự tăng hoạt độ α - amylase
sẽ làm tăng hàm lượng đường tan, do đó làm tăng áp suất thẩm thấu và tăng
khả năng chịu hạn của cây trồng [14],[17].
Những thay đổi hóa sinh khác do hạn gây ra cũng đã được nhiều tác giả

quan tâm nghiên cứu, trong đó có sự biến đổi hàm lượng proline. Nghiên cứu
khả năng chịu hạn của một số giông lúa cạn địa phương ở vùng núi phía Bắc,
tác giả Chu Hoàng Mậu và cs đã nhận xét, khả năng chịu hạn của cây lúa cạn
phụ thuộc tuyến tính vào hàm lượng proline [15]. Xử lý bằng dung dịch
sorbitol 5% đối với một số dòng lúa tái sinh từ mô sẹo chịu mất nước, tác giả
Đinh Thị Phòng cho thấy, hàm lượng proline của các dòng chọn lọc khi bị xử
lý sorbitol tăng lên và vượt xa so với đối chứng [17].
1.2.3. Gen liên quan đến tính chịu hạn
Tính chịu hạn là tính trạng đa gen, được biểu hiện khác nhau trong các giai
đoạn phát triển của cây. Trên thực tế vẫn chưa tìm được gen thực sự quyết định
tính chịu hạn mà mới chỉ tìm thấy các gen liên quan đến tính chịu hạn. Có thể
chia các gen liên quan đến tính chịu hạn làm hai nhóm: (1) Các gen liên quan
đến khả năng chịu hạn của thực vật; (2) Nhóm gen mã hóa protein điều khiển
hoạt động phiên mã của các gen liên quan đến tính chịu hạn.
Nhóm thứ nhất, các gen liên quan đến khả năng chịu hạn tiếp tục được
chia nhỏ thành các nhóm: (i) Các gen tham gia vào quá trình bảo vệ thành tế
bào; (ii) Các gen tham gia vào quá trình tổng hợp các chất điều hòa áp suất
thẩm thấu và (iii) Các gen liên quan đến sự phát triển bộ rễ. Một số gen được
nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây là: LEA, P5CS, NCED, PLD...[32],
[40],[46].
Gen LEA (Late Embryogenesis Abundant) là một trong những nhóm gen
liên quan tới sự mất nước của thực vật. Bình thường, sản phẩm của gen LEA
được tạo ra với lượng lớn trong giai đoạn muộn của quá trình hình thành phôi.
Khi tế bào bị mất nước protein LEA được tổng hợp nhiều hơn, mức độ phiên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ10HTN

mã của LEA được điều khiển bởi ABA. Biểu hiện mạnh của gen LEA sẽ làm
giảm độ mất nước và tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào [32], [45].
Nhóm gen P5CS mã hóa tổng hợp pyrroline 5 carboxylate synthetase.
Biểu hiện của gen P5CS mạnh sẽ làm tăng hàm lượng proline trong cây, theo
đó tăng áp suất thẩm thấu của tế bào và khả năng chống chịu với các yếu tố bất
lợi của cây được cải thiện [8],...
Gen NCED mã hóa tổng hợp 9 - cis epoxycarotenoid dioxygenase. Theo
nghiên cứu của Guerrini và đtg (2005), sự bất lợi của điều kiện về hạn, muối
làm cho gen điều khiển tổng hợp 9-cis epoxycarotenoid dioxygenase biểu hiện
mạnh hơn. Hoạt động của 9-cis epoxycarotenoid dioxygenase sẽ biến đổi
neoxathin thành xathoxin, đây chính là giai đoạn trước khi hình thành ABA. Do
đó, hoạt động của NCED được xác nhận có mối liên quan với khả năng chống
chịu của thực vật [46].
Gen PLD mã hóa phospholipase D. Hoạt động của phospholipase D
mạnh mẽ tạo một phân tử phospholipid và một gốc chứa nhóm hydroxyl tự do,
hoạt động của các PLD được khẳng định có liên quan đến hạn [40],[48],[75].
Nhóm thứ hai, các gen mã hóa protein điều khiển phiên mã có khả năng
hoạt hóa hoặc ức chế biểu hiện của các gen liên quan đến tính chịu hạn. Cơ chế
hoạt động thông qua việc bám vào trật tự DNA trên vùng khởi động gen
(promoter) và tương tác với RNA polymerase tạo thành phức hợp khởi đầu quá
trình phiên mã. Nhóm gen mã hóa các yếu tố phiên mã chiếm khoảng 8 - 10%
trong hệ gen mỗi loài và đóng vai trò quan trọng trong mọi hoạt động sống như
quá trình sinh trưởng phát triển và chống chịu với bất lợi môi trường. Các nhà
khoa học đã xác định nhóm gen liên quan đến tham gia vào quá trình phiên mã
DREB, NAC, MYB.... [67], [73].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ11HTN

1.2.4.Các nhân tố phiên mã và gen DREB
Nhân tố phiên mã trong tế bào được kí hiệu là TF (transcription factor).
Đặc điểm đặc trưng của các nhân tố phiên mã là có hai vùng hoạt động: (1)
Vùng hoạt hoá các protein chức năng và (2) vùng liên kết với các trật tự DNA
đặc hiệu trên promoter. TF là các protein có khả năng nhận biết các trình tự cis
– yếu tố điều hòa sự phiên mã đặc hiệu trên promoter và hoạt hóa sự phiên mã.
Yếu tố cis chứa trình tự hộp GC là một trình tự dài 11 bp (5’C/AACACGTGGCA – 3’) nằm ở phía trước của rất nhiều gen mã hóa cho các
tiểu đơn vị nhỏ của ribulose biphosphate carboxylase [39], [77]. Các protein
tham gia điều khiển biểu hiện gen có chức năng trong việc phản ứng với nhờ
các tiết tấu trình tự có khả năng gắn với DNA như bZIP, MYB, MYC…
Vùng khởi động gen của hầu hết các gen liên quan đến tính chịu hạn
thường chứa một hoặc nhiều trật tự DNA đặc hiệu. Các trật DNA phổ biến là
ABRE (ABA responsive element) và DRE/ CRT (Dehydration responsive
element/ C repeat), NAC, MYB... Trong điều kiện cực đoan, các nhân tố phiên
mã sẽ gắn với các trật tự trên và biểu hiện phụ thuộc hoặc không phụ thuộc vào
nồng độ ABA [77].
Trong điều kiện biểu hiện của các nhân tố phiên mã phụ thuộc vào ABA,
thì ABA được xem là chất có vai trò chủ yếu phối hợp với một hệ thống điều
hòa cho phép thực vật đối phó với điều kiện thiếu nước. Các nhân tố phiên mã
phụ thuộc vào ABA được xác định gần đây gồm MYB, MYC, bZIP ...[40]. Ở
Arabidopsis, MYB gồm nhiều loại và được kí hiệu là AtMYB. Nghiên cứu của
Abe và cs (2008) xác định loại AtMYB2 nhận biết trình tự TGGTTAG trên
promoter để hoạt hóa gen rd22 trong điều kiện mất nước [29]. Gen AtMYB60
biểu hiện trong tế bào khí khổng đã giúp thực vật vượt qua được tình trạng mất
nước [12]. MYC có thể nhận biết trình tự CAxxTG trên promoter (x là một
nucleotit bất kì) [12]. bZIP (nhân tố phiên mã AREB/ABF) có trình tự gắn đặc
hiệu là ACGT [44].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –

Đ12HTN




Với các nhân tố phiên mã sự biểu hiện không phụ thuộc ABA, các nhân
tố được xác định gần đây phải kể đến như DRE, NAC... Theo Ernst (2004)
NAC liên kết với một đoạn gồm 21bp trong promoter 35S của virus khảm súp
lơ, trung tâm là hai đoạn CGTA và CGTC [42]. Theo Trần và cs (2004), hai
đoạn trên được xem như các motif trung tâm của gen cảm ứng bởi hạn ERD1
(Early response to dehydration 1) ở Arabidopsis [73]. DRE là tên của trình tự
dài 9 bp nằm trên promoter là TACCGACAT [36]. Trong đó, vùng quan trọng
nhất của tiết tấu trình tự DRE là vùng lặp lại giàu C là CCGAC. Các yếu tố gắn
với trình tự DRE được gọi là DREBs. Nhân tố DREB chứa các vùng bảo thủ
như các protein EREBP (ethylene responsive binding protein - tham gia biểu
hiện ethylene) và AP2 (Apetala2 - tham gia vào quá trình biểu hiện ở thực vật
có hoa). Các protein này còn được ký hiệu là nhân tố gắn với CRT (CRT
binding factor – CBF). Chúng phản ứng rất nhanh với trạng thái cực đoan,
trước khi xuất hiện lượng ABA đáng kể [39].
DREB (Dehydration Responsive Binding protein) là họ gen tổng hợp
protein được tìm thấy trong thực vật khi gặp điều kiện bất lợi như hạn, mặn và
lạnh. Các nhà khoa học cho rằng, DREB là nhân tố phiên mã tham gia tích cực
vào quá trình kích hoạt nhanh hoạt động của các gen tham gia chống lại các
điều kiện bất lợi từ môi trường như hạn hán, mặn và lạnh... Khi nghiên cứu cấu
trúc protein họ DREB đã cho thấy chúng có chứa vùng bảo thủ duy nhất để gắn
với trình tự DNA đặc hiệu là AP2/ERF. Các miền AP2/ERF khá bảo thủ và có
khoảng 60 amino acid [36], [52]. DREB đã được các nhà khoa học trên thế giới
quan tâm và nghiên cứu từ những năm 80 của thế kỷ XX, tập trung vào các
giống cây trồng như hoa cúc [54], hướng dương [39], ngô [64], lúa [41]… và
đã thu được nhiều kết quả trong việc cải thiện khả năng chống chịu của thực vật

trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Ngoài ra, các nhà khoa học Trung
Quốc, Đức, Pháp, Mỹ… đã nghiên cứu giải trình tự gen DREB trên các đối
tượng cây trồng khác nhau như Arabidopsis [56], lúa mì [50], thuốc lá [57]…và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ13HTN




so sánh trình tự gen của các loài cây trồng với hoang dại thấy sự sai khác giữa
chúng. Từ đó, các nhà khoa học nghiên cứu tạo ra các giống cây trồng mới có
khả năng chống chịu cao hơn nhờ phương pháp chuyển gen.
Ở cây Arabidopsis, trên cơ sở số lượng và sự giống nhau của các miền
gắn vào DNA, 145 nhân tố phiên mã được phân thành 5 nhóm: AP2 (14 gen),
RAV (6 gen), DREB (56 gen), ERF (còn gọi là EREBP, 65 gen) và nhóm gen
khác (4 gen). Trên cơ sở tương tự và đặc tính cấu trúc của chuỗi amino acid, 10
họ gen DREB (kí hiệu từ DREB2 đến DREB11) được phân thành 5 nhóm,
nhóm thứ nhất gồm DREB3, DREB4, DREB4 và DREB5; nhóm thứ hai gồm
W5, DREB6, DREB7 và DREB1; nhóm thứ ba gồm DREB2 và DREB8; nhóm
thứ tư gồm có DREB9 và DREB10; nhóm thứ năm gồm DREB11, ERF1 và
ERF2 [56], [68]. Hai gen DREB2A và DREB2B chỉ biểu hiện trong điều kiện
hạn và hoạt hoá các gen chức năng tham gia vào tính chịu hạn của thực vật.
Tuy nhiên, biểu hiện của các gen DREB2A và DREB2B không làm tăng tính
kháng hạn của các cây Arabidopsis chuyển gen, điều này chứng tỏ nhóm gen
này cần quá trình sửa đổi sau phiên mã ví dụ như qua quá trình phosphoryl hóa
để chuyển protein sang dạng hoạt hoá [49]. Gen DREB2A được thay đổi cấu
trúc để loại bỏ 30 amino acid tương ứng với trật tự từ 136 đến 165 để tạo ra
dạng DREB2ACA. Kết quả, sự biểu hiện của gen DREB2ACA giúp cây chuyển
gen Arabidopsis tăng cường đáng kể tính chịu hạn. Các phân tích sử dụng kỹ
thuật DNA microarray và Northern blot đã chứng minh là gen DREB2ACA điều

khiển sự biểu hiện của rất nhiều gen chức năng tham gia vào tính kháng hạn ở
thực vật [49], [56].
Ở lúa (Oryza sativa L.) gen DREB, kí hiệu là OsDREB, Dubouzet và
cộng sự (2003), đã nghiên cứu phân lập 5 họ gen DREB: OsDREB1A,
OsDREB1B, OsDREB1C, OsDREB1D và OsDREB2A. Biểu hiện của
OsDREB1A và OsDREB1B được gây ra bởi lạnh, còn biểu hiện của
OsDREB2A được gây ra bởi hạn và muối cao. Qua biểu hiện của OsDREB1A
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ14HTN




trong Arabidopsis chuyển gen làm tăng khả năng chịu hạn, mặn và lạnh. Các
phân tích sử dụng kỹ thuật ADN microarray và Northern blot đã chứng minh là
OsDREB1A rất hữu ích trong việc tạo cây một lá mầm biến đổi gen có khả
năng chịu hạn hán, mặn và lạnh. Gen OsDREB1A (được đăng kí trên Ngân
hàng gen Quốc tế với mã số AF300970) có chiều dài 909 nucleotide, gồm phần
mã hóa gen có chiều dài 720 nucleotide mã hóa 240 amino acid, phần không
mã hóa đầu 5’ có chiều dài 80 nucleotide và phần không mã hóa gen đầu 3’ có
chiều dài 109 nucleotide [41].
Ở Ngô (Zea May), Quin và cộng sự (2007), đã phân lập gen
ZmDREB2A có chiều dài 1283 bp gồm phần mã hóa gen có chiều dài 954 bp
mã hóa cho 318 amino acid, phần không mã hóa gen đầu 5’ có chiều dài 400 bp
và phần không mã hóa gen đầu 3’ có chiều 204 bp [66].
Diaz-Martin và cộng sự (2008), đã phân lập gen DREB2 từ mRNA của
cây hướng dương (Helianthus annuus) và công bố trên ngân hàng gen quốc tế
với mã số AY508007 có kích thước 1301 bp, mã hóa cho 314 amino acid [39].
Javad và cộng sự (2009) đã phân lập 4 gen DREB từ mRNA đặc trưng
của bốn giống lúa mì Alvand, Bayat, Darab1 và Shahi ở Iran và đã công bố

trình tự gen trên ngân hàng gen quốc tế với mã số lần lượt là FC556845,
FC556846, FC556847, FC556850 có kích thước là 500 bp, với sự tương đồng
về trình tự gen của bốn giống này khá cao là 99%. Nghiên cứu protein suy
luận của các gen này, cho thấy, chúng có chứa vùng AP2 với ba chuỗi β –
sheet và một đường xoắn ốc, gồm 57 amino acid bảo tồn vị trí vali ne thứ 14
và glutamic thứ 19 [50].
Liu và Feng (2008) đa phân lâp gen DREB4 tư mRNA ở cây thuốc la
và đã công bố trình tự gen trên ngân hàng gen quốc tế với mã số EU727158 co
kich thươc la 699 bp, mã hóa cho 232 amino acid, trong đó vùng AP2 chứa 59
amino acid [57]. Các tác giả này cũng đã phân lập gen DREB2 từ mRNA ở cây
thuốc lá và công bố trình tự gen trên ngân hàng gen quốc tế với mã số
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ15HTN




EU727156 có kích thước là 648 bp, mã hóa cho 215 amino acid, trong đó vùng
AP2 chứa 59 amino acid [57].
Liu và cộng sự (2007) đã nghiên cứu gen DREB2 ở cây hoa cúc
(Dendranthema vestitum, kí hiệu DvDREB2A). DvDREB2A được phân lập có
chứa một khung đọc mở (open reading frame - ORF) dài 1471 bp mã hóa 366
amino acid và được xếp vào phân họ DREB2 dựa trên sự liên kết nhiều trình tự.
Trong đó, trình tự protein điển hình chứa AP2/EREBP với các điểm gắn DNA
gần khu vực đầu N. Trong một phân tích, protein DvDREB2A đã bị ràng buộc
bởi yếu tố DRE (AGCCGAC) và kích hoạt sự biểu hiện của HIS3 và giải
phóng lacZ. Các thí nghiệm cho thấy mức độ biểu hiện của DvDREB2A đã bị
ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, hạn hán, độ mặn cao. Như vậy, gen
DvDREB2A là một yếu tố mới của các yếu tố phiên mã DREB, có thể đóng một
vai trò quan trọng trong việc tăng khả năng chịu áp lực môi trường [54].

Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu ở cây đậu tương về protein DREB và
thu được thành quả nhất định cho khoa học như: Liu và cộng sự (2005) đã
nghiên cứu phân lập gen DREB3 từ mRNA ở cây đậu tương với kích thước 819
bp, mã hóa cho 272 amino acid, trong đó vùng AP2 chứa 60 amino acid và được
công bố trình tự gen trên Ngân hàng gen Quốc tế với mã số DQ055133 [55].
Chen và cộng sự (2007) đã nghiên cứu phân lập gen DREB5 từ mRNA ở
cây đậu tương với kích thước là 927 bp [36]; Cao và cộng sự (2008), phân lập
và nhận dạng GmGβ1 liên quan tới protein GmDREB5 trong đậu tương [33].
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 [52]. Thực nghiệm đã chứng minh cả 3
protein này đều liên quan đến sự 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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ16HTN




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 trên Ngân hàng gen Quốc tế [38], [35].
Ở Việt Nam, Nguyễn Vũ Thanh Thanh và cộng sự, (2008), đã nghiên
cứu phân lập gen DREB1 ở đậu tương từ DNA tổng số có kích thước 705 bp
với mã số đăng kí trên Ngân hàng gen Quốc tế HE647689 [65].
Tsui-Hung Phang và cộng sự, (2008), đã tổng kết phân họ DREB ở đậu

tương bao gồm các gen biểu hiện không phụ thuộc vào ABA là GmDREBa,
GmDREBb, GmDREBc, GmDREB1, GmDREB2, GmDREB3, GmDREB5,
GmDREB6, GmDREB7 [69].
Như vậy nhóm gen DREB có nhiều chủng loại, kích thước khác nhau,
tham gia vào quá trình chịu hạn của thực vật. Trong đó, có nhóm DREB2 là
nhóm tham gia tích cực vào việc chống hạn. Gen DREB2 được biểu hiện trong
môi trường có xử lý bởi hạn hán, nồng độ muối cao, nhiệt độ thấp.
Nakashima và cs đã xác định được ở cây Arabidopsis gen DREB2 có liên
quan đến sự mất nước và độ mặn cao trong biểu hiện gen. Trong cây
Arabidopsis, gen biểu hiện bởi nhân tố phiên mã DRE/CRT là DREB2A và
DREB2B. Khi phân tích thấy rằng, cả hai gen này được biểu hiện bởi sự mất
nước và độ mặn cao. Mức độ biểu hiện của hai gen rất cao ở rễ trong điều kiện
nồng độ muối cao và biểu hiện ở thân, rễ khi cây bị mất nước. Gen DREB2A
nằm trên NST số 5 và DREB2B nằm trên NST số 3 cả hai gen bị gián đoạn bởi
một intron duy nhất tại các vị trí giống hệt nhau [63].
Khi nghiên cứu về tính đa dạng di truyền trong điều kiện khô hạn của một
nhóm đậu tương hoang dã được tìm thấy dọc theo dãy núi Andes ở Nam Mĩ và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu –
Đ17HTN