Nghiên cứu xác định, định danh và phân tích đặc điểm cấu trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà (cicer arietinum)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
-----------------------------

CHU THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH, ĐỊNH DANH VÀ
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA HỌ GENE
MÃ HÓA PROTEIN VẬN CHUYỂN ĐƢỜNG
SUCROSE Ở CÂY ĐẬU GÀ (Cicer arietinum)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Di truyền học - Công nghệ sinh học

Hà Nội, 2019


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN
-----------------------------

CHU THỊ HỒNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH, ĐỊNH DANH VÀ
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CỦA HỌ GENE
MÃ HÓA PROTEIN VẬN CHUYỂN ĐƢỜNG
SUCROSE Ở CÂY ĐẬU GÀ (Cicer arietinum)
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Di truyền học - Công nghệ sinh học

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
Th.S. Phạm Phƣơng Thu

TS. Chu Đức Hà

Hà Nội, 2019


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS.
Chu Đức Hà - Phòng sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp và ThS.
Phạm Phƣơng Thu - Khoa Sinh - KTNN, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2
đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Tiếp theo, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, tạo mọi
điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập cũng nhƣ hoàn thành
khóa luận.
Mặc dù, đã hết sức cố gắng nhƣng do điều kiện thời gian và trình độ
chuyên môn còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất
mong nhận đƣợc sự góp ý của quý thầy cô để khóa luận của tôi có thể hoàn
thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2019
Sinh viên

CHU THỊ HỒNG


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xác định,
định danh và phân tích đặc điểm cấu trúc của họ gene mã hóa protein vận
chuyển đường sucrose ở cây đậu gà (Cicer arietinum)” là kết quả nghiên cứu
của riêng tôi do TS. Chu Đức Hà - Phòng sinh học phân tử, Viện Di truyền

Nông nghiệp và ThS. Phạm Phƣơng Thu - Khoa Sinh - KTNN, Đại học Sƣ
phạm Hà Nội 2 hƣớng dẫn. Các số liệu, kết quả trong nghiên cứu này là trung
thực và không trùng lặp với kết quả nghiên cứu của ngƣời khác.
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2019
Sinh viên

CHU THỊ HỒNG


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Giải thích tiếng anh

Giải thích tiếng việt

BLAST

Basic local alignment search tool

Công cụ tìm kiếm trình
tự cơ bản

BlastP

Protein-protein BLAST

CDS

Coding DNA Sequence

Trình tự mã hóa DNA

DNA

Deoxyribonucleic acid

Axit đêoxyribônucleic

FAO

Food and Agriculture Organization of
the United Nations

Tổ chức Lƣơng thực và
Nông nghiệp Liên Hiệp
Quốc

NST

Nhiễm sắc thể

SUT

Sucrose transporter

SWEET

Sugars will eventually be exported

transporters

Vận chuyển đƣờng


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích và sản lƣợng đậu gà của 10 nƣớc trên thế giới ............... 10
Bảng 3.1: Định danh thông tin của họ SWEET ở đậu gà ................................ 19
Bảng 3.2: Tóm tắt họ SWEET ở một số loài thực vật ..................................... 25
Bảng 3.3: Đặc tính gDNA của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà ................... 26
Bảng 3.4: Đặc tính CDS của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà ...................... 27
Bảng 3.5: Hàm lƣợng GC (%) của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà............. 28


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Đặc điểm hình thái của cây đậu gà ................................................... 6
Hình 1.2: Bộ gene của cây đậu gà ..................................................................... 7
Hình 1.3: Vai trò của cây đậu gà ....................................................................... 9
Hình 2.1: Cơ sở dữ liệu phytozome ................................................................ 13
Hình 2.2: Công cụ tìm kiếm BLAST .............................................................. 14
Hình 2.3: Công cụ tìm kiếm BlastP ................................................................ 14
Hình 2.4: Thông tin về gene............................................................................ 15
Hình 2.5: Phần mềm Bioedit ........................................................................... 15
Hình 2.6: Phần mềm Bioedit ........................................................................... 16
Hình 2.7: Phần mềm Bioedit ........................................................................... 16
Hình 2.8: Cơ sở dữ liệu GSDS 2.0 .................................................................. 17
Hình 3.1: Vị trí phân bố của các gene SWEET trên NST ở đậu gà................. 23
Hình 3.2: Cấu trúc của họ gene CaSWEET ở cây đậu gà ............................... 31

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 2
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn........................................................ 2
4.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................. 2
4.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ....................... 3
1.1. Sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật............................................... 3
1.1.1. Đôi nét về sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật....................... 3
1.1.2. Các nghiên cứu về protein SWEET vận chuyển sucrose ở thực vật 4
1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm di truyền của cây đậu gà....................... 5
1.2.1. Đặc điểm hình thái của cây đậu gà ................................................... 5
1.2.2. Đặc điểm di truyền của cây đậu gà ................................................... 6
1.3. Vai trò của cây đậu gà .............................................................................. 7
1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu gà trên thế giới.................................. 9
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU12
2.1. Dữ liệu nghiên cứu ................................................................................. 12
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu.......................................................... 12
2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 12
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................ 12
2.4.1. Phƣơng pháp xác định protein SWEET và định danh thông tin các
gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà ..................................................... 12
2.4.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa SWEET
ở đậu gà. .................................................................................................... 15
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 18
3.1. Kết quả xác định protein SWEET vận chuyển sucrose ở đậu gà .......... 18

3.2. Kết quả xác định vị trí phân bố họ gene CaSWEET trên genome đậu gà21
3.3. Kết quả phân tích cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà 25
DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN...................... 32
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 33
1. Kết luận ..................................................................................................... 33
2. Đề nghị ...................................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 34


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Quang hợp là quá trình cố định carbon trong lá để tổng hợp nên các
cacbohydrate (glucose, sucrose… . Ở thực vật, sucrose đƣợc tổng hợp trong
mô lá và sau đó đƣợc vận chuyển đến các tế bào, mô và cơ quan khác trong
cây, tại đó nó đƣợc sử dụng hoặc dự trữ [32-tr.38]. Có thể nói rằng, sucrose
có ý nghĩa quan trọng đối với sự sinh trƣởng và phát triển của thực vật. Do
đó, nghiên cứu về quá trình điều h a sucrose ở thực vật đƣợc xem là một
trong những điểm quan trọng nhằm nâng cao hiểu biết về trao đổi chất ở thực
vật nói chung, cơ chế đáp ứng bất lợi nói riêng [35-tr.39]. Chính vì vậy, cần
tới một loại protein nằm trên màng có khả năng vận chuyển và cho sucrose đi
qua. Sucrose đƣợc vận chuyển nhờ hai nhóm protein chính đó là SUT
(sucrose transporters) [18,19] và SWEET (sugars will eventually be exported
transporters) [3-tr.35]. Sự vận chuyển của protein SWEET có vai trò sinh lý
khác nhau và rất cần thiết cho việc duy trì nồng độ đƣờng trong máu của động
vật, sản xuất mật hoa thực vật và phát triển hạt giống [36-tr.39].
Đến nay, họ gene mã hóa protein SWEET đã đƣợc các nhà khoa học
nghiên cứu trên một số cây trồng quan trọng nhƣ lúa (Oryza sativa) [37-tr.39],
cam ngọt (Citrus sinensis) [38-tr.39], cà chua (Solanum lycopersicum) [20tr.37], đậu tƣơng (Glycine max) [28-tr.38], cao lƣơng (Sorghum bicolor) [26tr.38], cải dầu (Brassica napus) [24-tr.37], ngô (Zea mays) [10-tr.36], sắn
(Manihot esculenta) [1-tr.35]. Tuy nhiên, vẫn chƣa có nghiên cứu nào về họ
gene SWEET trên cây đậu gà (Cicer arietinum), một trong những cây họ Đậu

có vai trò vô cùng quan trọng.
Ngoài ra, đậu gà có thành phần dinh dƣỡng cao nên nó là nguồn cung
cấp thực phẩm cho ngƣời, gia súc, bên cạnh đó c n có vai tr cố định nitơ
trong đất, làm nhiên liệu [30-tr.38]. Chính vì lí do đó mà chúng tôi đã lựa
chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định, định danh và phân tích đặc điểm cấu
trúc của họ gene mã hóa protein vận chuyển đường sucrose ở cây đậu gà
(Cicer arietinum)”.

1


2. Mục đích nghiên cứu
Tìm ra đƣợc các gene mã hóa protein vận chuyển đƣờng sucrose ở cây
đậu gà thông qua phƣơng pháp tin sinh học, từ đó ta có thể phân tích đặc điểm
cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Xác định các protein SWEET và định danh thông tin các gene mã hóa
SWEET ở đậu gà.
Phân tích đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà.
4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu nhằm cung cấp các số lƣợng SWEET protein trong
cây đậu gà đồng thời phân tích một số đặc điểm của họ gene mã hóa SWEET
protein.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của đề tài s cung cấp những ứng viên protein SWEET ở đậu
gà có khả năng đáp ứng với điều kiện ngoại cảnh bất lợi nhằm phục vụ công
tác chọn tạo giống nhằm nâng cao tính chống chịu.

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
1.1. Sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật
1.1.1. Đôi nét về sucrose và sự điều hòa sucrose ở thực vật
Để tạo ra nguồn năng lƣợng giúp duy trì các hoạt động sống của tế bào
cũng nhƣ cơ thể, đối với bản thân thực vật, để làm đƣợc điều đó thì quang hợp
đóng một vai trò mật thiết và quan trọng, phải nói rằng quá trình quang hợp
không chỉ có ý nghĩa đối với thực vật mà c n đối với toàn bộ sinh vật trên trái
đất này. Quang hợp là quá trình tạo hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ và năng
lƣợng ánh sáng, chất hữu cơ ở đây là cacbohydrate (sucrose, glucose,… . Các
phân tử sucrose đƣợc tổng hợp trong lá và di chuyển đến các cơ quan bộ phận
không quang hợp nhƣ hoa, quả và hạt. Phân tử surcose vừa có đảm nhiệm
chức năng cung cấp năng lƣợng, vừa có khả năng tích lũy trong một số bộ
phận [32-tr.38]. Ngoài ra, phân tử sucrose còn đóng vai tr quan trọng trong
nhiều quá trình nhƣ sản xuất mật hoa, tăng trƣởng phấn hoa, ống phấn hoa
[25-tr.38].
Để có thể vận chuyển đƣợc sucrose ra khỏi lá đến đƣợc những bộ phận
khác, cần có những phƣơng tiện để có thể vận chuyển. Một giả thuyết đƣợc
đƣa ra đó là các tế bào mạch hoặc các tế bào vỏ bọc có khả năng di chuyển
phân tử sucrose ra khỏi lá đến tế bào nhu mô libe [14,15]. Sau đó, các nhà
nghiên cứu đã phát hiện ra SUT (sucrose transporters) có khả năng vận
chuyển phân tử sucrose [5,8]. Tuy nhiên, khả năng vận chuyển sucrose của
SUT và các chất khác đều thể hiện ở mức thấp [31-tr.38]. Ngoài ra, SUT chỉ
có khả năng vận chuyển sucrose bão hòa, trong khi sự hấp thụ đƣờng vào tế
bào nhu mô thực vật biểu hiện ở mức độ bão hòa và các thành phần không
bão hòa, cho thấy protein và quá trình khác đảm nhiệm cho sự vận chuyển
này [5-tr.35]. SWEET (sugars will eventually be exported transporters đƣợc
xác định dựa trên khả năng vận chuyển glucose, tuy nhiên nhiều SWEET khả
năng vận chuyển glucose bị hạn chế hoặc không có khả năng [12-tr.36]. Chen

et al., (2010 đã sử dụng loại protein SWEET để đánh giá khả năng vận
chuyển glucose [11-tr.36], tuy nhiên khả năng vận chuyển glucose thấp. Một
nghiên cứu tƣơng tự đã đƣợc thực hiện để mô tả khả năng vận chuyển sucrose

3


của các protein SWEET. Ngƣời ta nghiên cứu hai gene mã hóa protein
SWEET, kí hiệu là AtSWEET11 và 12, thấy rằng các AtSWEET11 và 12 có
khả năng vận chuyển lƣợng sucrose đáng kể, qua đó ta thấy đƣợc vai trò của
các protein SWEET vận chuyển sucrose khá quan trọng và cần thiết. Protein
SWEET là một loại protein vận chuyển đƣờng, tạo điều kiện cho đƣờng qua
màng tế bào vào nhu mô libe và ngƣợc chiều gradient nồng độ.
1.1.2. Các nghiên cứu về protein SWEET vận chuyển sucrose ở thực vật
Cho đến nay, họ protein SWEET đã thu hút đƣợc nhiều sự quan tâm
của các nhà khoa học. Vì thế, rất nhiều nghiên cứu đã ghi nhận về họ SWEET
trên các loài thực vật một lá mầm và hai lá mầm. Trong đó, một số đối tƣợng
cây trồng quan trọng đã đƣợc xác định.
Đối với thực vật một lá mầm, nhƣ ở lúa (Oryza sativa , ngƣời ta đã xác
định có 21 gene SWEET phân bố không đồng đều trên 8 NST trong tổng số 12
NST [37-tr.39]. Trong đó, NST số 1 chứa nhiều gene SWEET nhất đó là 7,
NST số 5 và số 9 đều chứa 3 gene, tiếp theo NST số 2, 3 và 12 đều chứa 2
gene, NST số 8 và số 11 đều chứa 1 gene còn NST số 6, 7 đều không chứa
gene nào. Trên cây cao lƣơng (Sorghum bicolor), các nhà nghiên cứu đã tìm
ra đƣợc 23 SWEET [26-tr.38]. Nghiên cứu về họ gene SWEET trên cây ngô
(Zea mays) [10-tr.36] đã xác định có 29 thành viên của họ gene SWEET phân
bố không đồng đều trên 10 NST. Trong đó, NST số 7 và 9 chỉ có 1 gene, NST
số 3, 8 chứa 2 gene, tiếp theo NST số 1, 5, 6 và 10 chứa 3 gene, NST số 2
chứa 5 gene, và NST số 4 chứa nhiều gene nhất là 6.
Ở thực vật hai lá mầm, cụ thể, ở cây cam ngọt (Citrus sinensis) [38tr.39], ngƣời ta đã xác định đƣợc 16 SWEET phân bố không đồng đều trên 9

NST. Tiếp theo, 29 gene SWEET đƣợc tìm thấy trên hệ gene của cây cà chua
(Solanum lycopersicum) [20-tr.37]. Chúng phân bố không đồng đều trên 10
NST trong tổng số 12 NST. Cụ thể, NST số 3 chứa nhiều gene SWEET nhất
đó là 10, NST số 6 chứa 6 gene, NST số 4 chứa 4 gene, NST số 1, 2 chứa 2
gene, còn NST số 10,11 không chứa gene nào. Sau đó, họ gene SWEET gồm
52 thành viên đƣợc tìm thấy và phân tích trên hệ gene của đậu tƣơng (Glycine
max) [28-tr.38]. Các gene phân bố trên 15 NST trong tổng số 20 NST, trong

4


đó NST số 8 chứa 8 gene - là NST chứa nhiều gene nhất. Sau đó tới NST số 6
chứa 7 gene, NST số 4, 13 chứa 5 gene, NST số 3 chứa 2 gene, NST số 2, 9,
12, 17 chứa 1 gene, còn lại các NST số 1, 7, 10, 11, 16 không chứa gene nào.
Ở trên cây cải dầu (Brassica napus) [24-tr.37], 68 thành viên SWEET đƣợc
xác định. Gần đây, ở trên cây sắn (Manihot esculenta) [1-tr.35] đã xác định
đƣợc 28 gene SWEET phân bố không đồng đều trên 18 NST. Qua đó, ta có
thể thấy rằng họ gene SWEET đã đƣợc nghiên cứu rất nhiều các loài khác
nhau, tuy nhiên vẫn chƣa có nghiên cứu nào trên đậu gà, chính vì lý do đó mà
tôi thực hiện nghiên cứu này.
1.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm di truyền của cây đậu gà
1.2.1. Đặc điểm hình thái của cây đậu gà
Đậu gà (Cicer arietinum) là cây trồng phổ biến thuộc họ Fabaceae,
chúng xuất hiện cách đây ít nhất 7500 năm. Đậu gà có l bắt nguồn từ khu
vực phía đông nam của Thổ Nhĩ Kỳ nơi tiếp giáp với Syria.
Đậu gà có chiều cao trung bình khoảng 20 - 100 cm. Bộ rễ lan rộng,
đồng thời ở trên rễ có chứa các nốt sần, trong đó chứa các chủng Rhizobium,
điều này có ý nghĩa quan trọng đối với cây họ đậu cũng nhƣ là đối với môi
trƣờng đất. Thân cây phân nhánh, thẳng hoặc uốn cong, bề mặt thân đƣợc bao
phủ bởi 1 lớp lông, thân có màu xanh lá cây. Đậu gà có hai loại chính đó là

kabuli và desi, đối với desi, hoa thƣờng có nhiều màu sắc khác nhau từ màu
hồng đến màu đỏ, màu xanh vân đến màu tím, trong đó hạt desi có kích thƣớc
nhỏ, tối màu còn đối với kabuli, hoa thông thƣờng có màu kem và màu trắng,
hạt kabuli có kích thƣớc lớn hơn so với desi, màu sáng.

5


Hình 1.1: Đặc điểm hình thái của cây đậu gà
1.2.2. Đặc điểm di truyền của cây đậu gà
Đậu gà có bộ nhiễm sắc thể 2n=16. Chúng có khả năng tự thụ phấn.
Dựa trên số liệu thống của k-mer, bộ gene của CDC Frontier ƣớc tính có kích
thƣớc khoảng 738 Mb với 28269 gene bao gồm 25365 gene đƣợc chú giải
chiếm 89,73% và 2904 gene chƣa đƣợc chú giải chiếm 10,27%, trong đó
73,8% bộ gene nằm trong khung protein có khả năng phiên mã, dịch mã. Phần
còn lại của bộ gene chiếm 36,3% không nằm trong khung protein chứa các
đoạn gene lặp, điều này làm phong phú thêm hệ gene nhƣ đƣợc gợi ý bởi cả
tăng độ đọc lên ở các vùng chứa lặp lại so với vùng không lặp (161 lần so với
74 lần) và sự đa dạng k-mer thấp hơn 4 lần trong phần chƣa lắp ráp so với các
phần lắp ráp không lặp lại. Tổng chiều dài của 8 NST là 347,24 Mb bao gồm
7143 scaffolds, 62619 contigs. Hàm lƣợng GC chiếm 30,78%. Số lƣợng và
chiều dài exon trung bình trên gene là 4,93 và 236,51 bp. Đối với intron,
chiều dài trung bình là 480,43 bp [33-tr.38].

6


Hình 1.2: Bộ gene của cây đậu gà
1.3. Vai trò của cây đậu gà
Đậu gà là một loài cây họ Đậu đƣợc trồng phổ biến trên thế giới. Chúng

có vai trò quan trọng đối với con ngƣời, các loài gia súc, đồng thời có ý nghĩa
với hệ sinh thái. Vai trò quan trọng phải kể đến đó là cung cấp thực phẩm cho
con ngƣời, là nguồn thức ăn cho gia súc, cố định nitơ trong đất, đồng thời làm
nhiên liệu.
Trong thành phần của đậu gà chứa rất nhiều thành phần dinh dƣỡng
quan trọng từ lipid, protein, carbohydrate, thậm chí đến các vitamin, khoáng

7


chất và các chất sơ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hóa. Đầu tiên,
hàm lƣợng amino acid là một chỉ số quan trọng về giá trị dinh dƣỡng của thực
phẩm. Trong đậu gà, protein chứa rất nhiều amino acid nhƣ lysine,
methionine, cysteine và tyrosine [27-tr.38] đồng thời chứa aspartic acid và
arginne [7-tr.35].
Hàm lƣợng carbohydrate chiếm khối lƣợng lớn trong đậu gà bao gồm
các loại monosaccharides, disaccharides và oligosaccharides. Các
monosaccharides bao gồm các ribose, fructose và glucose. Trong thành phần
của carbohydrate còn có chứa sucrose và maltose [2,29].
Tổng số chất béo trong đậu gà chiếm 4,5 - 6g/100g [7-tr.35]. Chính vì
hàm lƣợng rất lớn và giàu dinh dƣỡng đã nói trên mà đậu gà là một nguồn
thực phẩm quan trọng cho con ngƣời. Ví dụ nhƣ ngƣời ta sử dụng đậu gà
trong món salad ở Tây Âu và Mỹ.
Bên cạnh giá trị dinh dƣỡng đem lại cho con ngƣời, đậu gà còn là một
nguồn cung cấp cho thức ăn chăn nuôi. Các phụ phẩm của đậu gà từ quá trình
chế biến tạo ra dhal chính là nguồn nguyên liệu cho vật nuôi. Ngoài ra, ngƣời
ta còn sử dụng lá và hạt là nguồn cung cấp thức ăn cho vật nuôi.
Một trong những đặc trƣng cơ bản của cây họ Đậu - đậu gà, đó chính là
khả năng cố định nitơ. Đậu gà đóng vai tr quan trọng trong việc duy trì sự
phì nhiêu tƣơi tốt cho đất, điều này có ý nghĩa đặc biệt ở những vùng đất khô

cằn bằng cách cố định nitơ trong khí quyển. Việc cố định nitơ đƣợc thực hiện
bằng cách cộng sinh với nitơ địa hình. Trên rễ của cây đậu gà chứa các nốt
sần, nốt sần này chứa các chủng vi khuẩn Rhizobium, mối quan hệ cộng sinh
giữa chủng vi khuẩn này với rễ cây đóng vai tr quan trọng trong sự cung cấp
nitơ cho cây đồng thời làm tăng hàm lƣợng nitơ trong đất và tăng năng xuất
cây trồng. Theo một khảo sát ở một trang trại trồng đậu gà ở Punjab, phía bắc
Pakistan đã chỉ ra rằng khả năng cố định nitơ vào khoảng 78% [4-tr.35]. Theo
Dalal et al. (1998), trong một báo cáo đã chỉ ra rằng sau khi trồng đậu gà thì
tăng khả năng cố định nitơ trong đất vào khoảng 35 kg/ha điều này làm năng
xuất của lúa mì trồng sau cây đậu gà tăng 0,8 tấn/ha (tăng 40% năng xuất) và

8


đồng thời hàm lƣợng protein trong hạt lúa mì tăng 14% [13-tr.36]. Qua đó, ta
thấy rằng đậu gà có vai trò quan trọng đối với đất cũng nhƣ đối với cây trồng.
Ngoài ra, đậu gà c n đƣợc coi là nguồn nhiên liệu. Nhƣ đã biết, trong
đậu gà có chứa hàm lƣợng carbon và hidro rất cao chúng có thể kết hợp với
nhau để tạo ra nguồn xăng dầu. Trong dầu đậu gà có chứa dƣợc liệu và dinh
dƣỡng quan trong nhƣ tocopherols, sterol, tocotrienols. Hàm lƣợng αtocopherol tƣơng đối cao khoảng 8,2mg/100g so với những loại đậu khác nhƣ
đậu lăng (4,9mg/100g , đậu xanh (1,3mg/100g). Tóm lại, đậu gà đƣợc coi là
nguồn thực phẩm đối với con ngƣời, còn làm thức ăn chăn nuôi gia súc, cố
định nitơ trong đất đồng thời làm nhiên liệu.

Hình 1.3: Vai trò của cây đậu gà
1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ đậu gà trên thế giới
Vai tr mà đậu gà mang đến cho con ngƣời vô cũng lớn, vì vậy mà
chúng rất đƣợc quan tâm chú trọng và đƣợc trồng ở rất nhiều quốc gia trên thế
giới, phải kể đến nhƣ Ấn Độ, Mỹ, Paskitan và rất nhiều quốc gia khác.
9

Về sản xuất, Ấn Độ là một trong những quốc gia đứng đầu trên diện
tích đất trồng (8392652 ha) và sản lƣợng đậu (7818984 tấn) (dựa vào bảng
1.1). Đứng thứ nhì đó là Pakistan, đứng vị trí cuối trong bảng đó là nƣớc Tây
Ban Nha với diện tích (33157 ha) và sản lƣợng (26552 tấn . Nhƣng nhìn
chung, đậu gà đƣợc trồng khá phổ biến với diện tích cũng nhƣ sản lƣợng thu
đƣợc rất lớn.
Về tiêu thụ, Ấn độ không chỉ là quốc gia đứng đầu về sản xuất đậu gà
mà còn là quốc gia tiêu thụ đậu gà vào dạng bậc nhất trên thế giới. Ví dụ nhƣ
các loại hạt desi đƣợc sử dụng tách toàn bộ vỏ bọc để tạo thành dhal, hoặc
nghiền mịn ngƣời ta gọi đó là besan. Besan đƣợc sử dụng trong nấu ăn nhƣ
trộn với bột mì để làm roti hoặc chapati, đó là món ăn hằng ngày của ngƣời
dân Ấn Độ. Ngoài ra, đậu gà còn là nguồn thức ăn phổ biến ở một số nƣớc
trên thế giới nhƣ Pakistan, Canada, Mỹ, Australia. Căn cứ vào số liệu của
FAO năm 2016, dƣới đây là bảng thống kê về diện tích và sản lƣợng đậu gà
của 10 quốc gia trên thế giới.
Bảng 1.1: Diện tích và sản lƣợng đậu gà của 10 nƣớc trên thế giới
(FAO, 2016)
Quốc gia

Diện tích
(ha)

Sản lƣợng
(tấn)

1

Tây Ban Nha

33157

26552

2

Canada

59800

106900

3

Argentina

65776

69788

4

Mexico

66316

121567

5

Mỹ

70879

107542

6

Ma Rốc

88030

44062

7

Thổ Nhỹ Kỳ

351687

455000

8

Australia

677444

874593

9

Pakistan

1004681

517107

10

Ấn Độ

8392652

7818984

STT

Diện tích (ha), sản lượng (tấn) đều được khai thác số liệu từ FAO,2016.

10


Hiện nay, ở Việt Nam, đậu gà chƣa đƣợc sử dụng phổ biến nhƣ nhiều
nƣớc trên thế giới. Nhƣng ta cũng không thể phủ nhận những giá trị dinh
dƣỡng, y tế, xuất khẩu, môi trƣờng của đậu gà đem lại cho con ngƣời cũng
nhƣ khả năng tiêu thụ, diện tích đất trồng đậu. Vì vậy, nghiên cứu này có thể
đem lại tiềm năng phát triển của đậu gà ở Việt Nam trong thời gian sắp tới.

11


CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
2.1. Dữ liệu nghiên cứu
Genome và proteome của đậu gà đƣợc khai thác trên Phytozome
() [17-tr.37].
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2017 - 12/2018
Địa điểm nghiên cứu:
Phòng sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp.
Tổ di truyền - công nghệ sinh học - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà
Nội 2.
2.3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Xác định các protein SWEET ở đậu gà.
Nội dung 2: Định danh thông tin các gene mã hóa protein SWEET ở
đậu gà.
Nội dung 3: Phân tích đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein
SWEET ở đậu gà.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phƣơng pháp xác định protein SWEET và định danh thông tin các
gene mã hóa protein SWEET ở đậu gà
Để xác định các thành viên protein SWEET, tiến hành bằng cách BlastP
vùng bảo thủ PF03083 vào hệ proteome của Cicer arietinum trên cơ sở dữ liệu
Phytozome (). Trong đó, vùng bảo thủ PF03083 đặc
trƣng cho protein vận chuyển sucrose ở thực vật. Bao gồm các bƣớc:
Bƣớc 1: Ta truy cập vào phytozome, sau đó click vào species, chọn
Cicer arietinum v1.0.
Bƣớc 2: Nhập từ khóa PF03083 (vùng bảo thủ đặc trƣng cho các loài

thực vật ) vào ô trống từ khóa, sau đó enter (hình 2.1).
12


Bƣớc 3: Xác định số lƣợng protein SWEET.

Hình 2.1: Cơ sở dữ liệu phytozome
Mã định danh và các thông tin chú giải của gene SWEET đƣợc tiến hành
bằng cách tìm kiếm BlastP trên cơ sở dữ liệu NCBI:
(BioProject: PRJNA175619) [33-tr.38] qua đó
ngƣời dùng có thể thu thập các thông tin nhƣ mã định danh, vị trí phân bố của
gene. Cụ thể nhƣ sau:
Bƣớc 1: Truy cập vào BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) là
công cụ tìm kiếm cơ bản nhằm so sánh các chuỗi sinh học, ví dụ nhƣ chuỗi
amino acid của phân tử protein hay chuỗi polynucleotide của DNA, chọn
BlastP (Blast protein) dựa vào hình 2.2.

13


Hình 2.2: Công cụ tìm kiếm BLAST
Bƣớc 2: Nhập trình tự amino acid của các protein SWEET vào ô trống
từ khóa, sau đó click vào ô có chữ BLAST bên dƣới (hình 2.3).

Hình 2.3: Công cụ tìm kiếm BlastP
Bƣớc 3: Xuất hiện thông tin của họ gene, tỉ lệ nào chiếm lớn nhất sau
đó click vào Accession.

14

Hình 2.4: Thông tin về gene
Bƣớc 4: Xác định mã phiên mã, mã định danh protein, mã locus của
gene họ SWEET.
2.4.2. Phƣơng pháp xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa SWEET
ở đậu gà.
Để xác định đặc điểm cấu trúc của gene mã hóa protein SWEET ở đậu
gà, ta tiến hành đƣa đƣa trình tự CDS và gDNA của từng gene tƣơng ứng vào
BioEdit [21-tr.37]. BioEdit là phần mềm đƣợc sử dụng để phân tích và so
sánh trình tự sắp xếp của các chuỗi sinh học. Trình tự CDS và gDNA của
từng gene đƣợc khai thác trên cơ sở dữ liệu phytozome. Thông qua phần mềm
Bioedit, ta có thể xác định đƣợc kích thƣớc các gene, thành phần nucleotit
trong mỗi gene.

Hình 2.5: Phần mềm Bioedit
Cụ thể gồm những bƣớc sau:
Bƣớc 1: Ta đƣa trình tự CDS, gDNA của từng gene lần lƣợt vào phần
mềm Bioedit.

15


Hình 2.6: Phần mềm Bioedit
Bƣớc 2: Click vào sequence, sau đó chọn nucleic acid, rồi click vào
nucleotide composition.

Hình 2.7: Phần mềm Bioedit

16