LUẬN văn THẠC sĩ CÔNG NGHỆ SINH học (FULL) nghiên cứu môi trường tái sinh của một số giống ngô (zea mays l ) phục vụ chuyển gen

i
LỜI CAM ĐOAN

học sự sống - Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên. Các số liệu, kết quả
trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận
văn này.
Thái Nguyên, ngày 13 tháng 09 năm
Tác giả luận văn


ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.
Nguyễn Vũ Thanh Thanh, khoa Khoa học sự sống, Trường Đại học Khoa học
- Đại học Thái Nguyên là người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, dìu dắt và
giúp đỡ tơi trong suốt thời gian thực hiện và hồn thành luận văn này.
Tơi xi
-

.
-

thu

.

,
nghiên cứu.
, ngày 13 tháng 09 năm

Tác giả luận văn


3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...............................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................ii
MỤC LỤC........................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN.....................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH..............................................................................viii
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
...................................................................................................... 1
...................................................................................... 2
..................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học...........................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................3
1.1. Sơ lược về cây ngô..................................................................................... 3
.............................. 3
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây ngơ ...................................................................... 6
1.1.3. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới và Việt Nam...................................7
.............. 10
1.2.1. Nghiên cứu tái sinh ngô trên thế giới...............................................................10
1.2.2. Nghiên cứu tái sinh ngô ở Việt Nam................................................................14
1.3.Ảnh hưởng của chất kích thích sinh trưởng và thành phần mơi trường
đến khả năng tạo mô sẹo và tái sinh cây ở ngô................................................14
1.3.1. Ảnh hưởng của chất điều hòa sinh trưởng.............................................14
của thành phần môi trường........................................................17
1.3.3.

in vitro......................................................................19

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................21
.................................................................................. 21


4
2.2. Hóa chất và thiết bị..........................................................................................21
2.3. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................... 22
2.4. Địa điểm, thời gian tiến hành nghiên cứu........................................................22
2.5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 22
2.5.1. Tái sinh cây trực tiếp từ phôi non....................................................................23
2.5.2. Tạo mô sẹo từ phôi và thân non...................................................................... 24
2.5.3. Nghiên cứu khả năng tái sinh cây từ mô sẹo................................................... 26
2.5.4. Nghiên cứu điều kiện đưa cây in vitro ra ngồi mơi trường............................26
2.6. Xử lý số liệu............................................................................................. 27
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................28
3.1. Tái sinh cây trực tiếp từ phôi non....................................................................28
3.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của tuổi phôi đến khả năng tái sinh cây
trực tiếp từ phôi non........................................................................................28


5
........................................................................ 30
non..........................................35
non...........36
2,4-D đến khả năng tạo mô sẹo từ phôi non................38
-proline đến khả năng tạo mô sẹo từ phôi non..........41
3 đến

khả năng tạo mô sẹo từ phôi non..............44

2,4-D...............................................................................48
3.4. Nghiên cứu
phôi non

................................................................................... 51
kiện đưa cây in vitro ra ngồi mơi trường.....................54

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................................55
I. Kết luận........................................................................................................55
II. Đề nghị........................................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................56
PHỤ LỤC.......................................................................................................63


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
STT

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

1

BAP

6 – benzylaminopurine

2

đtg

3

IAA

Indole-3-acetic acid

4

IBA

Indole-3-butyric acid

5

MS

Murashige & Skoog, 1962

6

NAA

1 - naphthaleneacetic acid

7

Nxb

8

N6

Chu et al., 1975

9

2,4-D

2,4 - Dichlorophenoxyacetic acid


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngơ ở một số khu vực trên thế giới giai đoạn
2009 - 2011.......................................................................................7
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất ngơ ở Việt Nam từ 1975 - 2012..........................9
.............................................. 21

................................................................. 28
Bảng 3.2.

cây từ phôi
........................................................ 32

........................... 34

LVN 25, LVL 61, LVN 66, LVN 99,

... 36

hưởng của 2,4-D

............................................................................ 39
Bảng 3.6

-

............................................................................ 43


Bảng 3.7. Ảnh hưởng của AgNO3

............................................................................ 45


vii
.......................................................................................... 48

........................................................................................... 51

in vitro sau.................................................................54


10
DANH MỤC CÁC HÌNH
.................................... 5
3.1.

ở

ổi phơi đế

từ phơi non
885

............................................................................ 29
3.2.

ở

đế

từ phôi non
LVN 885

............................................................ 32

........................................................................................... 35
3.4.

ở
885
...................................................................................... 37
của 2,4-D

............................................................................................... 40
3.6. Mô

885
-

.................... 41

-

............................................................................................... 44


11
3.8. Ảnh hưởng của AgNO3

....................................................................................................... 46


1
2
25,
LVN 61, LVN 66, LVN 99, LVN 885
AgNO3

............................................... 46
25, LVN 61,

............................................................................................... 49
3.11.

99, LVN 885
-

.................... 50

..................................................................................................... 52
o phôi
................... 53


13
MỞ ĐẦU
1.
Cây ngô (Zea mays L.) là cây lương thực giàu dinh dưỡng có vai trị
quan trọng trong nền kinh tế t

.

-

-

hàng nơng sản xuất khẩu có giá trị. Cây ngô được gieo

. Theo thống kê của FAO, năm 2012 cây ngơ
diện tích 177,38 triệu ha,

[56

.
Những năm gần đây, nhờ việc sử dụng phương pháp chuyển gen đã tạo
ra nhiều giống ngơ mới có giá trị dinh dưỡng cao [38], [53]; có khả năng

chống chịu với các điều kiện mơi trường

hạn,
,…

. Thực tế
nghiên cứu cho thấy, nuôi cấy in vitro
gô


14
. Mặt khác, nguồn vật
liệu

, q trình tái sinh ngơ thường chỉ được

thực hiện thông qua sự tái sinh phôi hoặc mơ sẹo [41]. Trong đó, mơ sẹo được
hình thành từ phôi non hay từ lát cắt của thân cây non.


Xuất phát từ các lý do trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên
cứu môi trường tái sinh của một số giống ngô (Zea mays L.) phục vụ
chuyển gen”.
2.
Xác định được các điều kiện thích hợp để tái sinh cây từ phôi non và từ
mô sẹo của 5 giống ngô.
3.
- Xác định thành phần môi trường nuôi cấy phù hợp để tái sinh cây trực tiếp từ
phôi non của 5 giống ngô.
- Xác định thành phần môi trường phù hợp để tạo mô sẹo từ phôi non và thân

non của 5 giống ngô.
- Xác định môi trường phù hợp để tái sinh cây từ mơ sẹo hình thành từ phôi
non của 5 giống ngô.
-

in vitro

4. Ý nghĩa khoa học
.

.


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về cây ngô

Cây ngơ có tên khoa học là Zea mays L., thuộc chi Maydeae, họ Hịa
thảo (Poaceae), bộ Hịa thảo (Poales
[55].
Có nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc cây ngô dựa trên những
kết quả nghiên cứu khảo cổ học, di truy
.

[7], [56]. Ở Việt Nam,
cây ngơ có nguồn gốc từ Trung Quốc, được trồng vào khoảng thế kỷ XVII, do
(theo “Vân Đài loại ngữ” của Lê Quý Đôn).

năm 1920, Sturtevantel đi

(c

) sau đây [6]:

1- Ssp amilaceae - ngô bột
2-

Ssp indentata - ngô răng ngựa


3- Ssp indurate - ngô đá rắn 4Ssp everta - ngô nổ
5- Ssp saccharata - ngô đường
6- Ssp ceratina 7- Ssp tunicate Đây là cách phân loại theo đặc điểm thực vật học, ngồi ra ngơ cịn
được phân loại theo nông học, sinh thái học, thời gian sinh trưởng và thương
phẩm [10].

-

phận sau: rễ, thân, lá, hoa (bông cờ, bắp ngô) và hạt.





: rễ
mầm, rễ đốt và rễ chân kiềng. Rễ mầm (rễ tạm thời, rễ hạt) mọc từ trụ lá
mầm, chức năng chính của rễ này là hút nước, thức ăn khi cây còn non

dưới lên trên. Rễ đốt giúp cây hút nước và dinh dưỡng. Rễ chân kiềng (rễ

chống) mọc quanh các đốt phần thân sát gốc trên mặt đất, rễ này giúp cây
chống đổ, bám chặt vào đất, tham gia hút nước và thức ăn cho cây. Thân


cây đặc và khá chắc, chia nhiều lóng (dóng) to dần từ dưới lên, nằm giữa
các đốt và kết thúc bằng bông cờ.



Lá ngô mọc từ mắt trên đốt và đối xứng xen kẽ nhau, hình dải 50 - 100
cm, rộng 5 - 10 cm. Căn cứ vào vị trí và hình thái lá trên cây, lá ngơ được chia
thành các nhóm: lá mầm, lá thân, lá ngọn, lá bi.
 Hoa ngô

; hoa cái mọc sát nhau, được bao bằng lá bắc to, vòi nhụy dài,
quả dĩnh, hạt xếp thành hàng, các bắp ngơ là các cụm hoa cái hình bơng được
bao bọc trong một số lớp lá và được bao chặt vào thân [2], [10].

Hạt ngơ gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân
hạt. Vỏ hạt là một màng nhẵn bao xung quanh hạt. Lớp alơron nằm dưới vỏ
hạt và bao lấy nội nhũ


. Phôi ngô


chiếm 1/3 thể tích của hạt, gồm có các phần: ngù (phần ngăn cách giữa nội
nhũ và phôi), lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm và chồi mầm [12].
1.1.2. Giá trị kinh tế của cây ngô
Ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng trong nền kinh tế tồn

cầu, ngơ đứng thứ 3 sau lúa mì và lúa gạo. Nhưng ngơ lại giàu dinh dưỡng
hơn lúa mì và lúa gạo, góp phần ni sống gần 1/3 dân số trên toàn thế giới,
đặc biệt các nước thuộc châu Mỹ La Tinh.
được ứng dụng nhiều thành tựu khoa học về các lĩnh vực di truyền học, chọn
giống, công nghệ sinh học, cơ giới hóa, điện khí hóa và tin học vào công tác
nghiên cứu và sản xuất [12].

. Với tỷ
nguyên liệu cho công nghiệp.

gười ta đã sản xuất

khoảng 670 mặt hàng khác nhau của các ngành công nghiệp lương thực - thực
phẩm, công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ
ngô

xu

. Hầu như 70% chất dinh dưỡng trong thức
ăn tổng hợp là từ ngơ. Cây ngơ cịn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho gia
súc, đặc biệt là bò sữa

tỷ
tỷ lệ này rất cao như Mỹ 76%, Bồ Đào Nha 91%,

Malaysia 91% (CIMMYT, 2001).


, cần khoảng 4 triệu
tấn ngô mỗi năm. Riên

[57]

2,33


ilin, Streptomicin,
sản xuất axit acetic.
như aceton, nhựa hóa học. Phơi ngơ chứa 17,2 - 56,8% lipid nên có thể
dùng để ép dầu [2].
1.1.3. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1. .1. Tình hình sản xuất ngơ trên thế giới
Ngơ là cây trồng có địa bàn phân bố rộng, được gieo trồng khắp trên
thế giới với sản lượng hàng năm cao hơn bất kỳ cây lương thực nào. Năm
1961, năng suất ngơ trung bình trên thế giới chỉ đạt 20 tạ/ha thì đến năm
2011 đã l 51,84 tạ/ha, tăng gấp 1,5 lần. Ngô được trồng ở hầu hết các nơi
trên thế giới như Châu Mỹ, Châu Âu, Châu Úc, Châu Phi và Châu Á. Do điều
kiện khí hậu, thổ nhưỡng, tập quán canh tác dẫn đến diện tích, sản lượng và
năng suất ngơ ở các khu vực có sự chênh lệch nhau, điều đó được thể hiện ở
bảng 1.1 [54].
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất ngơ ở một số khu vực trên thế giới
giai đoạn 2009 - 2011

ợng (triệu tấn)

Diện tích (triệu ha)
Khu vực
2009

2010

2011

2009

2011

2009

2010

2011

Châu Âu 13,8

14,1

16,45

60,7

65,99

84,0

85,6

108,5

Châu Á

53,5

53,7

54,81

43,8

49,41

246,1 270,9

Châu Mỹ 61,4

63,1

64,5

71,9

67,96

447,9 438,4

Thế giới 158,8 161,9 170,39 51,6

51,84

844,4 883,4

(Nguồn FAOSTAT, 2012)