Nghiên cứu đặc điểm một số gen điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin liên quan đến tính chịu hạn của cây ngô nếp địa phương

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
––––––––––––––––––

PHẠM THỊ THANH NHÀN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ GEN ĐIỀU
HÒA SINH TỔNG HỢP ANTHOCYANIN LIÊN
QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA CÂY NGÔ NẾP
ĐỊA PHƯƠNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

tnu.edu.vn/

-


2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
––––––––––––––––––

PHẠM THỊ THANH NHÀN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM MỘT SỐ GEN ĐIỀU
HÒA SINH TỔNG HỢP ANTHOCYANIN LIÊN
QUAN ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN CỦA CÂY NGÔ NẾP
ĐỊA PHƯƠNG
Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ TRẦN BÌNH

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

/>

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
––––––––––––––––––
THÁI NGUYÊN - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả
cộng tác với các tác giả khác. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là
trung thực, một phần đã được đăng trên các Tạp chí khoa học chuyên
ngành, trong Kỷ yếu hội nghị Công nghệ sinh học và trên GenBank, với sự đồng
ý cho phép của các đồng tác giả. Phần kết quả còn lại chưa được ai công bố.
Tác giả

NCS. Phạm Thị Thanh Nhàn

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


4

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Lê Trần Bình đã tận tình
hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thiện luận án.
Tôi xin được trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ, đặc biệt là PGS.TS. Chu Hoàng
Hà, TS. Lê Văn Sơn, ThS. Hoàng Hà và ThS. Lê Hoàng Đức thuộc Phòng Công nghệ tế
bào thực vật, Phòng Công nghệ ADN ứng dụng, Phòng Thí nghiệm trọng điểm
công nghệ gen thuộc Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện tốt nhất, hướng dẫn kỹ thuật thí nghiệm và góp
ý chuyên môn để tôi hoàn thành được đề tài này. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của
các đồng tác giả.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh- Kỹ thuật nông nghiệp,
Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên, cùng các cán bộ trong khoa đã tạo

điều kiện, động viên tôi trong học tập và hoàn thiện luận án, đặc biệt là sự giúp
đỡ của các Thầy, Cô trong Bộ môn Di truyền- SHHĐ như GS.TS. Chu Hoàng Mậu,
PGS.TS. Nguyễn Thị Tâm, CN. Nguyễn Thị Hồng Chuyên (Phòng thí nghiệm Hóa Sinh),
CN. Nguyễn Ích Chiến (Phòng thí nghiệm Di truyền & Công nghệ gen).
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Trường, Phòng Quản lý đào tạo Sau
Đại học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi
để tôi hoàn thành đề tài này.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo cùng các cán bộ của
Viện Nghiên cứu Ngô Đan Phượng- Hà Nội đã tạo điều kiện cung cấp các giống ngô
nếp địa phương và những thông tin cơ bản về giống.
Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã đồng
hành, chia sẻ cùng tôi, khuyến khích tôi hoàn thành luận án Tiến sĩ này.
Thái Nguyên, tháng 05 năm 2014
Nghiên cứu sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

/>

Phạm Thị Thanh Nhàn

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

i

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


i

MỤC LỤC
Trang
Mục lục ...............................................................................................................

i

Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt ..................................................................

iv

Danh mục các bảng ............................................................................................

vii

Danh mục các hình ............................................................................................

ix

MỞ ĐẦU ...........................................................................................................

1

1. Đặt vấn đề ......................................................................................................
1
2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................
2
3. Nội dung nghiên cứu .....................................................................................
3
4. Những đóng góp mới của luận án ...............................................................
3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ....................................................................
3
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................

5

1.1. Cây ngô .......................................................................................................
5
1.1.1. Sơ lược về cây ngô ...................................................................................

5

1.1.2. Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của ngô ......................................................

7

1.1.3. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam ……...........................

8

1.2. Phản ứng của cây ngô trước tác động của hạn .......................................

10

1.2.1. Mối liên quan giữa tác động của hạn và tính chống chịu stress ôxy hóa

10

1.2.1.1. Mối liên quan giữa hạn và stress oxy hóa .............................................

10

1.2.1.2. Các dạng oxy hoạt hóa .................................................... ......................

12

1.2.1.3. Hệ thống bảo vệ cây trồng khỏi tác động của oxy hóa ..........................

13

Số1.2.2.
hóa bởi
tâm
://www.lrcCơ Trung
sở sinh
lý,Học

sinh hoá và sinh học phânht
tửtp
của
tính chịu hạn ở cây ngô.
liệu
tnu.edu.vn/

14


i

1.2.2.1. Cơ sở hình thái, sinh lý, hóa sinh của tính chịu hạn .............................

14

1.2.2.2. Cơ sở sinh học phân tử của tính chịu hạn ở cây ngô .............................

17

1.3. Anthocyanin và vai trò chuyển hóa các dạng oxy hoạt hóa ...................

20

1.3.1. Vai trò của anthocyanin khi thực vật bị hạn .............................................

20

1.3.2. Gen điều hoà tổng hợp anthocyanin ở cây ngô ......................…..............

27

1.3.2.1. Nhân tố phiên mã và điều hòa biểu hiện gen .........................................
27

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


ii

1.3.2.2. Nhân tố phiên mã tham gia quá trình tổng hợp anthocyanin ................. 30
1.4. Ứng dụng real- time PCR nghiên cứu mức độ biểu hiện gen tham gia
sinh tổng hợp

34

anthocyanin
...............................................................................
Chương
2. VẬT
LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................

40

2.1. Vật liệu nghiên
cứu
....................................................................................

2.2. Địa
điểm nghiên cứu, hoá chất và thiết bị ...............................................

40

2.3. Phương pháp nghiên cứu
.........................................................................
2.3.1. Nhóm phương pháp hoá sinh ...................................................................

41

2.3.2. Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của một số giống ngô địa phương.....

45

2.3.3. Nhóm phương pháp sinh học phân tử ……………………………….......

47

2.3.3.1. Phương pháp tách RNA tổng số theo kit Trizol (Invitrogen) ................

47

2.3.3.2. Phương pháp RT- PCR ……………………………………….............

47

2.3.3.3. Tạo vector tái tổ hơp …………………………………………... ..........

49

2.3.3.4. Biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến chủng E.coli DH5 .....

49

2.3.3.5. Kiểm tra sản phẩm chọn dòng …………………………………...........

49

2.3.3.6. Tách plasmid ……………………………………..................................

49

2.3.3.7. Xác định trình tự gen …………………………………….....................

51

2.3.3.8. Phương pháp real- time PCR .................................................................

51

2.3.4. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu ........................................

53

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………………......

54

3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của 10 giống ngô nếp địa phương ............

54

40
41

3.1.1. Khả năng chịu hạn của 10 giống ngô nếp địa phương giai đoạn hạt nảy
mầm ...................................................................................................................

54

.3.1.1.1. Ảnh hưởng của hạn đến hàm lượng đường và hoạt độ - amylase.......

54

3.1.1.2. Ảnh hưởng của hạn đến sự biến đổi hoạt độ protease ........................... 57
3.1.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của 10 giống ngô giai đoạn cây non 3 lá .....

59

3.1.2.1. Tỷ lệ thiệt hại của 10 giống ngô khi bị hạn ……………………….......

59

3.1.2.2. Chỉ số chịu hạn tương đối của kiểu gen 10 giống ngô trong điều kiện
hạn nhân tạo
.......................................................................................................

61

3

3.1.3. Phân nhóm 10 giống ngô nếp nghiên cứu theo mức độ chịu hạn ............. 63
3.2. Ảnh hưởng của hạn nhân tạo đến lượng anthocyanin ở cây ngô nếp
địa phương

65

........................................................................................................
3.2.1.
Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong rễ của 10 giống ngô qua các
ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo ..........................................................................

65

3.2.2. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong lá của 10 giống ngô qua các
ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo ..........................................................................

67

3.2.3. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân mầm và bẹ lá của 10
giống ngô qua các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo .............................................

70

3.2.4. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân và bẹ lá cây ngô qua các
ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo so với đối chứng ..............................................

73

3.3. Phân tích trình tự đoạn gen B, Lc ở giống NH và BS1 ...........................

78

3.3.1. Đặc điểm trình tự đoạn gen B của giống NH và BS1 ...............................

78

3.3.2. Đặc điểm trình tự đoạn gen Lc của giống NH và BS1 ............................

85

3.3.3. Đặc điểm cấu trúc protein thuộc họ bHLH ở cây ngô .......................... ...

91

3.4. Định lượng mức độ biểu hiện của gen B và Lc bằng phản ứng realtime
PCR
3.4.1............................................................................................................
Định lượng mức độ biểu hiện của gen B giai đoạn cây con .....................

93

3.4.2. Định lượng mức độ biểu hiện của gen Lc giai đoạn cây con ....................

97

93

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................................

103

Kết luận …………………………………………………………...................

103

Đề nghị…………………………………………………....................................

103

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN LUẬN ÁN .............................

104

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………..........

105

PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................

127

PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................

128

PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................

131

PHỤ LỤC 4 ........................................................................................................

132


4

NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Tên tiếng Anh Abscisic

Nghĩa tiếng Việt

ABA

acid Anthocyanidin

Axit abscisic

ANR

reductase

Enzyme chuyển hóa flavan-3-ol

ANS

Anthocyanidin synthase

Enzyme chuyển hóa tạo
anthocyanidin

APX

Ascorbate peroxidase

Enzyme chuyển hoá H2O2 thành
H2O

bHLH

Binding helix- loop- helix

Protein họ bHLH

Bp

Base pair

Cặp bazơ nitơ

C1

Colored aleurone 1

Gen C1

cDNA

Complementary DNA

DNA sợi đôi được tổng hợp từ
mRNA nhờ enzyme phiên mã ngược

CHI

Chalcon isomerase

CHP
CHS

Enzyme chuyển hóa chalcon
Cây hồi phục

Chalcone synthase

Enzyme xúc tác tổng hợp chalcon

CSCHTĐ

Chỉ số chịu hạn tương đối

CKH

Cây không héo

DEPC

Diethyl pyrocarbonate

DFR

Dihydroflavonol 4 reductase

Enzyme chuyển hóa tạo
leucoanthocyanidin

DNA

Deoxyribonucleic acid

Axit deoxyribonucleic (ADN)

DNase

Deoxyribonuclease

Enzyme thủy phân liên kết
photphodieste của phân tử DNA

DRE

Dehydration responsive
element

Yếu tố đáp ứng với hydrat hóa

5

ĐC

Đối chứng

%ĐC

% so với đối chứng

F3‟H

Flavonoid 3‟ hydroxylase

Enzyme chuyển hóa naringenin

F3‟5‟H

Flavonoid 3‟,5‟ hydroxylase

Enzyme chuyển hóa naringenin

HBV

Hepatitis B virus

Virus viêm gan B

HCV HP

Hepatitis C virus

Virus viêm gan C

KLK KLT

Hồi phục

KNGN

Khối lượng khô

LAR

Khối lượng tươi
Khả năng giữ nước

LEA

Leucoanthocyanidin
reductase

Enzyme xúc tác tổng hợp flavan-3ols

Late embryo abundant

protein trong giai đoạn muộn của
quá trình hình thành phôi

Lc (LC)

Leaf colour

Gen Lc

mRNA

Messenger RNA

ARN thông tin

MGPT

chaperon

Môi giới phân tử

MW

Molecular weight

Khối lượng phân tử

NADP

Nicotinamide adenine

Coenzym được sử dụng trong phản

dinucleotide phosphate

ứng đồng hóa

Nicotinamide adenine

Chất được tạ

NADPH

dinucleotide phosphate-oxidase

PAL

Phenylalanine ammonialyase

Enzyme chuyển hóa L-phenylalanine

Pl

Purple

Gen Pl

Pr1

Red aleurone 1

Protein chuyên trách tổng hợp
pelargonidin tạo Aleurone màu đỏ

PCR

Polymerase chain reaction

Phản ứng chuỗi polymerase


6

RNA

Ribonucleic acid

Axit ribonucleic (ARN)

RT- PCR

Reverse transcription-

Phản ứng khuếch đại cDNA từ

polymerase chain reaction

mRNA nhờ enzyme phiên mã ngược

ROS

Reactive oxygen species

Các dạng oxy hoạt hóa

SOD

Superoxide dismutase

Enzyme xúc tác phản ứng loại bỏ
superoxide

SNP

Single nucleotide

Đa hình nucleotit đơn

polymorphism
TFs

Transcription factors

Các nhân tố phiên mã, hay yếu tố
phiên mã

3GT

UFGT

Flavonoid 3‟

Enzyme xúc tác phản ứng tạo

glucosyltransferase

flavonol 3-O-beta-D-glucoside

flavonoid 3-O-

Enzyme xúc tác phản ứng O-

glucosyltransferase

glycosyl hóa


vi
i


vi
i

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng ngô, lúa mì, lúa nước thế giới
1961-2010/11.....................................................................................................

8

Bảng 1.2. Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ 1961 đến 2012/13................

9

Bảng 1.3. Các nhóm nhân tố phiên mã .............................................................

29

Bảng 2.1. Các giống ngô nếp địa phương sử dụng trong nghiên cứu................

40

Bảng 2.2. Thành phần phản ứng PCR ..............................................................

48

Bảng 2.3. Thành phần dung dịch tách plasmid .................................................

51

Bảng 2.4. Thành phần phản ứng real- time RT- PCR .......................................

52

Bảng 3.1. Tỷ lệ thiệt hại của 10 giống ngô nếp bị xử lý bởi hạn nhân tạo .......

59

Bảng 3.2. Tổng hợp đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn cây non 3 lá của
10 giống ngô nghiên cứu …………………………………………..................

62

Bảng 3.3. Hệ số tương đồng về mức phản ứng của các giống trước hạn ….....

63

Bảng 3.4. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong rễ của 10 giống ngô .......

66

Bảng 3.5. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong lá của 10 giống ngô .......

69

Bảng 3.6. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân mầm và bẹ lá của
10 giống ngô .....................................................................................................

70

Bảng 3.7. Sự biến đổi hàm lượng anthocyanin trong thân mầm và bẹ lá qua
các ngưỡng xử lý bởi hạn so với đối chứng.......................................................

74

Bảng 3.8. Mối tương quan giữa sự biến động hàm lượng anthocyanin và tỷ lệ
thiệt hại .............................................................................................................

76

Bảng 3.9. Chu kỳ ngưỡng của gen Act và B ở giống ngô NH và BS1 qua các ngưỡng
xử lý bởi hạn nhân tạo .........................................................................

94

Bảng 3.10. Chu kỳ ngưỡng của gen Act và Lc ở giống ngô NH và BS1 qua
các ngưỡng xử lý bởi hạn nhân tạo ...................................................................

98


vi
i

Bảng 1.1 (Phụ lục 1). Hình thái và kích thước hạt của 10 giống ngô nếp địa phương
..............................................................................................................

127

Bảng 1.2 (Phụ lục 1). Chất lượng hạt của 10 giống ngô ..................................

127


8

Bảng 2.1 (Phụ lục 2). Hoạt độ amylase qua các tuổi mầm khi xử lý bởi
sorbitol 5% (ĐVHĐ/mg) ……………………..................................................

128

Bảng 2.2 (Phụ lục 2). Hàm lượng đường qua các tuổi mầm khi xử lý bởi

sorbitol 5% (% KLT) ........................................................................................

129

Bảng 2.3 (Phụ lục 2). Hoạt độ protease qua các tuổi mầm khi xử lý bởi
sorbitol 5% (ĐVHĐ/mg) ......................................…........................................

130

Bảng 3.1 (Phụ lục 3). Tỉ lệ tương đồng trình tự nucleotit của đoạn gen B ở
giống NH và BS1 với một số trình tự trong họ bHLH .....................................

131

Bảng 3.2 (Phụ lục 3). Tỉ lệ tương đồng trình tự nucleotit của đoạn gen Lc ở
giống NH và BS1 với một số trình tự trong họ bHLH .....................................

131


9

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Cấu trúc aglucon của anthocyanin .......................... .............................

21

Hình 1.2. Vai trò chất chống oxy hóa của anthocyanin ........................................

26

Hình 1.3. Sơ đồ cấu trúc chuỗi axit amin của một TFs. .......................................

28

Hình 1.4. Mô hình hoạt động của các nhân tố phiên mã.......................................

30

Hình 1.5. Ba nhóm gen điều hòa tham gia tổng hợp anthocyanin ở ngô theo
Hartmann và cộng sự (2005).................................................................................

31

Hình 1.6. Cơ chế hoạt động của SYBR I ..............................................................

35

Hình 1.7. Biểu đồ chảy (a) và Biểu đồ đỉnh chảy (b) ...........................................

36

Hình 3.1. Biểu đồ mô tả sự biến động hoạt độ - amylase của các giống ngô
qua các ngưỡng xử lý bởi sorbitol 5%...................................................................

55

Hình 3.2. Biểu đồ mô tả sự biến động hàm lượng đường của các giống ngô qua
các ngưỡng xử lý bởi sorbitol 5% ...........................................................................

56

Hình 3.3. Biểu đồ mô tả sự biến động hoạt độ protease của các giống ngô qua cá
ngưỡng xử lý bởi sorbitol 5% .................................................................................

58

Hình 3.4. Đồ thị mô tả tỷ lệ thiệt hại của 10 giống ngô trong quá trình xử lý
hạn ........................................................................................................................

60

Hình 3.5. Sơ đồ hình cây thể hiện sự giống nhau về khả năng phản ứng với hạn
của 10 giống ngô nếp địa phương ........................................................................

64

Hình 3.6. Đường biểu diễn quang phổ hấp thụ của anthocyanin trong các bộ
phận cây ngô khi bị hạn .......................................................................................

73

Hình 3.7. Màu sắc thân và lá của cây ngô sau 7 ngày hạn ………………….......

77

Hình 3.8. Hình ảnh điện di sản phẩm RT- PCR của đoạn gen B (A) và kiểm tra
plasmid tái tổ hợp bằng BamHI (B) của giống BS1 và NH .................................

79

Hình 3.9. So sánh trình tự nucleotit của đoạn gen B ở giống NH và BS1 ...........

82

Hình 3.10. Sơ đồ hình cây mô tả mối quan hệ di truyền giữa đoạn gen B của
hai giống ngô NH và BS1 với các gen thuộc họ bHLH .......................................

83


10

Hình 3.11. So sánh trình tự axit amin suy diễn của đoạn protein B ở giống NH
và BS1...................................................................................................................

84

Hình 3.12. Hình ảnh điện di sản phẩm RT- PCR của đoạn gen Lc (A) và kiểm
tra plasmid tái tổ hợp bằng BamHI (B) của giống BS1 và NH.............................

85

Hình 3.13. So sánh trình tự nucleotit của đoạn gen Lc ở giống NH và BS1.........

88

Hình 3.14. Sơ đồ hình cây mô tả mối quan hệ di truyền giữa đoạn gen Lc của
hai giống ngô NH và BS1 với các gen thuộc họ bHLH .......................................

89

Hình 3.15. So sánh trình tự axit amin suy diễn của đoạn protein Lc ở giống NH
và BS1...................................................................................................................

90

Hình 3.16. Các vùng chức năng của nhân tố bHLH..............................................

92

Hình 3.17. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi mức độ phiên mã của gen B ở giống
ngô NH và BS1 .....................................................................................................

95

Hình 3.18. Biểu đồ chảy (A) và Biểu đồ đỉnh chảy (B) của gen B và Act ở hai
giống ngô NH và BS1 qua các ngưỡng xử lý bởi hạn. .........................................

96

Hình 3.19. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi mức độ phiên mã của gen Lc ở giống
ngô NH và BS1......................................................................................................

99

Hình 3.20. Biểu đồ chảy (A) và Biểu đồ đỉnh chảy (B) của gen Act và Lc ở hai
giống ngô NH và BS1 qua các ngưỡng xử lý bởi hạn. .........................................

100

Hình 4.1 (Phụ lục 4). So sánh trình tự nucleotit của đoạn gen Act của giống NH
với trình tự trên GenBank ....................................................................................

132


1

MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề
Ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây ngũ cốc quan trọng nhất, cung cấp

lương thực cho loài người và là thức ăn cho gia súc (với 70% chất tinh trong
khẩu phần ăn), là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất và chế biến lương thựcthực phẩm- dược phẩm, là mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị. Giá trị sử
dụng rộng rãi của ngô được chứng minh bằng 670 mặt hàng khác nhau. Ở Việt
Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa của nông dân vùng trung
du và miền núi phía Bắc, và là cây lương thực chính của đồng bào các dân tộc
thiểu số ở các vùng núi cao. Năm 2012, tỉnh Sơn La có diện tch trồng lúa là
48200 ha, ngô là 133700 ha; tỉnh Hà Giang có diện diện tch trồng lúa là 37400
ha, ngô là 52500 ha; tỉnh Cao Bằng có diện tch trồng lúa là 30700 ha, ngô là
39300 ha; tỉnh Lào Cai có diện tch trồng lúa là 30600 ha, ngô là 33700 ha [22].
Nước ta có 75% diện tch là đồi núi, lượng mưa hàng năm không đồng đều
giữa các vùng, tình trạng hạn hán thường xuyên xảy ra dẫn đến năng suất của
các giống cây trồng nói chung, cây ngô nếp địa phương nói riêng bị giảm. Trong
những năm gần đây, hướng sản xuất ngô ở nước ta là tăng cường diện tích ngô
lai có năng suất cao trên cơ sở ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên

tiến. Các giống ngô nếp địa phương có chất lượng hạt cao, khả năng chịu hạn tốt
và phù hợp với điều kiện canh tác đất dốc của từng vùng ở miền núi, nhưng do
năng suất thấp nên nhiều giống quý bị mất dần. Vì vậy, việc nghiên cứu và chọn
tạo các giống ngô có khả năng chịu hạn là rất cần thiết, góp phần bảo tồn nguồn
gen và tạo vật liệu cho lai giống.


2

Trước đây, công tác chọn giống truyền thống thường tốn rất nhiều thời gian
và công sức, nhất là đối với những tnh trạng đa gen chịu nhiều ảnh hưởng của
điều kiện môi trường. Hiện nay, công nghệ sinh học được coi là phương tiện hữu


3

hiệu để khắc phục những vấn đề khó khăn đó. Sự hiểu biết về phân tử DNA,
RNA, protein, hay các hợp chất thứ cấp... có liên quan đến các đặc tính, tnh
trạng giúp cho người nghiên cứu chủ động lựa chọn kỹ thuật sinh học tác động
vào chúng nhằm nhận dạng giống cây trồng theo mong muốn. Chọn giống nhờ
sự trợ giúp của chỉ thị phân tử liên kết với các tính trạng (Molecular Assisted
Selection- MAS) đang ngày càng được quan tâm vì phương pháp này có thể rút
ngắn được thời gian chọn lọc, thậm chí có thể chọn lọc sớm ở giai đoạn cây non.
Anthocyanin là một loại sắc tố dịch bào, là sản phẩm thứ cấp của quá
trình trao đổi chất. Anthocyanin thuộc nhóm flavonoid, xuất hiện trong các bộ
phận của thực vật với màu đỏ, đỏ ta, tím và xanh đậm. Ngoài việc tạo màu sắc
đẹp để bảo vệ và thụ phấn, anthocyanin còn có hoạt tnh sinh học rất quý là
khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp tế bào giữ nước khi mất cân bằng áp suất
thẩm thấu. Anthocyanin được coi là một dấu hiệu của điều kiện cực đoan và
là một phần trong cơ chế hạn chế tác động tiêu cực đó. Hiện nay, định hướng

nghiên cứu xác định chỉ thị cho đặc tnh chịu hạn của cây trồng đang được
quan tâm, trong đó có chỉ thị sắc tố anthocyanin.
Xuất phát từ các lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc
điểm một số gen điều hoà sinh tổng hợp anthocyanin liên quan đến tnh
chịu hạn của cây ngô nếp địa phương”.
2.

Mục tiêu của đề tài
Xác định được mối tương quan giữa anthocyanin và khả năng chịu hạn của

cây ngô
phương.

nếp

địa

Xác định và phân lập được một số gen điều hòa (gen TF) quan trọng liên
quan đến sinh tổng hợp anthocyanin ở cây ngô nếp địa phương.
Đánh giá được mức độ phiên mã của gen điều hòa sinh tổng hợp


4

anthocyanin của ngô nếp địa phương trong điều kiện
hạn.