So sánh sự phát triển bộ rễ và phân lập gen gmexp1 liên quan đến khả năng kéo dài rễ của cây đậu tương (glycine max (l ) merrill)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

BÙI NGỌC BÍCH

SO SÁNH SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ VÀ PHÂN LẬP
GEN GmEXP1 LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG KÉO
DÀI RỄ CỦA CÂY ĐẬU TƢƠNG
Glycine max (L.) Merrill
Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 60.42.70
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Chu Hồng Mậu

Thái Ngun - 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



i


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa có ai cơng bố
trong một cơng trình nào khác. Mọi trích dẫn đều ghi rõ nguồn gốc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii


LỜI CẢM ƠN

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Chu Hồng Mậu đã tận
tình hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh, Trƣờng Đại
học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã đóng góp những ý kiến quý báu và
tận tình chỉ bảo, hết lịng giúp đỡ tơi trong qúa trình hồn thành luận văn.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ phịng Phịng thí nghiệm
sinh học, khoa Khoa học sự sống, Trƣờng Đại học Khoa học- Đại học Thái
Nguyên, các cán bộ trung tâm Kiểm nghiệm Dƣợc phẩm- Hố mỹ phẩm
Lạng Sơn
Tơi cũng xin cảm ơn Ban Giám hiệu trƣờng THPT Lộc Bình Lạng Sơn
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong học tập và hồn thành khố học.
Tơi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến gia đình, bè bạn đã động viên
khuyến khích giúp đỡ tơi trong q trình làm luận văn.

Tác giả luận văn

Bùi Ngọc Bích

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 3
1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG .................................................................................. 3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và vị trí cây đậu tƣơng ......................................... 3
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu tƣơng .................................................... 5
1.2. ĐẶC TÍNH CHỊU HẠN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÂY ĐẬU
TƢƠNG ............................................................................................................. 6
1.2.1. Đặc tính chịu hạn của cây đậu tƣơng ...................................................... 6
1.2.2 Mối liên quan giữa tính chịu hạn và sự phát triển bộ rễ của cây đậu
tƣơng................................................................................................................ 10
1.3. GEN VÀ ĐẶC TÍNH CHỊU HẠN CỦA CÂY ĐẬU TƢƠNG .............. 11
1.3.1. Các gen liên quan đến tính chịu hạn của cây đậu tƣơng ....................... 11
1.3.2 Gen liên quan đến sự phát triển bộ rễ của cây đậu tƣơng ...................... 14
1.3.3. Biện pháp công nghệ sinh học trong cải thiện khả năng chịu hạn của
cây đậu tƣơng .................................................................................................. 15
1.3.4. Expansin và gen expansin ở cây đậu tƣơng .......................................... 17
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................. 25
2.1. VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ ................................................ 25
2.1.1. Vật liệu .................................................................................................. 26
2.1.2. Hóa chất và thiết bị ............................................................................... 26
2.1.3. Địa điểm nghiên cứu .............................................................................. 26
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................ 27

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iv


2.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của cây đậu tƣơng non trong điều kiện hạn
nhân tạo ........................................................................................................... 27
2.2.2. Phƣơng pháp đánh giá sự phát triển của bộ rễ trong điều kiện hạn nhân
tạo thông qua chiều dài rễ ............................................................................... 28
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá sự phát triển của bộ rễ trong điều kiện hạn nhân
tạo thông qua số lƣơng rễ con ......................................................................... 28
2.2.4. Xác định chỉ số chịu hạn tƣơng đối thông qua sự phát triển bộ rễ ....... 28
2.2.5 . Phƣơng pháp sinh học phân tử ............................................................. 29
2.2.6. Xử lý kết quả và tính tốn số liệu ......................................................... 35
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................... 36
3.1. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA BỘ RỄ VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA
CÁC GIỐNG ĐẬU TƢƠNG NGHIÊN CỨU................................................ 36
3.1.1. Sự phát triển của bộ rễ của cây đậu tƣơng non trong điều kiện không xử
lý và xử lý bởi hạn........................................................................................... 36
3.1.2. Khả năng chịu hạn của ba giống đậu tƣơng nghiên cứu ....................... 39
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA CẤU TRÚC GEN GmEXP1 PHÂN LẬP TỪ HAI
GIỐNG ĐẬU TƢƠNG LƠ BẮC GIANG VÀ XUÂN LẠNG SƠN ............. 41
3.2.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số từ lá non đậu tƣơng ........................... 41
3.2.2. Kết quả nhân bản gen GmEXP1 từ DNA hệ gen của hai giống đậu
tƣơng XLS và LBG ......................................................................................... 43
3.2.3. Kết quả biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến E.coli DH5α .. 45
3.2.4. Kết quả tách plasmid từ các khuẩn lạc của 2 mẫu nghiên cứu ............. 45
3.2.5 Kết quả xác định và so sánh trình tự nucleotide của gen GmEXP1....... 46
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



v


NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
DNA

Deoxyribonucleic Acid

RNA

Ribonucleic Acid

ASTT

Áp suất thẩm thấu

Bp
cDNA
dNTP
đtg

Cặp bazơ
Sợi ADN bổ sung đƣợc tổng hợp từ mARN nhờ Enzym
phiên mã ngƣợc
Deoxynucleotide

Đồng tác giả

DHA

Docosa Hexaenoic acid

HSP

Heat Shock protein - Protein sốc nhiệt

HSG

Heat Shock Granules - Hạt sốc nhiệt

HSPL

Hệ số pha lỗng

Kb
LEA

LBG

Kilo Bazo = 1000 bp
Late embryogenesis abundant
(Protein đƣợc hình thành với số lƣợng lớn trong q trình
hình thành phơi).
Đậu tƣơng lơ Bắc Giang

MGPT

Môi giới phân tử - Molecular chaperone

MW

Molecular weight - Khối lƣợng phân tử

PCR

Polymerase chain reaction - Phản ứng chuỗi polymerase

XLS

Đậu tƣơng Xuân Lạng Sơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Nguôn gốc các giống đậu tƣơng nghiên cứu

25

2.2

Trình tự cặp mồi nhân gen GmEXP1

30

2.3

Thành phần phản ứng PCR

31

2.4

Chu kỳ nhiệt cho phản ứng PCR

31

2.5

Thành phần phản ứng gắn gen vào vector tách dòng
pBT

33

3.1

Số lƣợng rễ con và kích thƣớc rễ của ba giống đậu
tƣơng trong điều kiện không xử lý và xử lý bởi hạn

37

3.2

Chỉ số chịu hạn tƣơng đối của ba giốngđậu tƣơng
nghiên cứu

40

3.3

Giá trị mật độ quang của phổ hấp thụ DNA ở bƣớc

42

sóng 260nm và 280nm của giống đậu tƣơng XLS và
LBG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



vii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

1.1

Trình tự của vùng mã hóa của gen GmEXP1 ở đậu tƣơng

22

1.2

Sơ đồ về gen và protein EXP1 ở cây đậu tƣơng

22

1.3

Trình tự amino acid vùng bảo thủ DPBB của protein EXP1

23

1.4

Trình tự amino acid vùng bảo thủ DPBB của protein EXP1

23

1.5

Trình tự amino acid của vùng Pollen allerg của protein EXP1

24

1.6

Mơ hình cấu trúc khơng gian vùng Pollen allerg của

24

protein EXP1
2.1

Hạt của các giống đậu tƣơng nghiên cứu

26

2.2

Sơ đồ vector pBT

33

3.1

Hình ảnh các giống đậu tƣơng giai đoạn 3 lá trƣớc hạn

38

3.2

Hình ảnh rễ của ba giống đậu tƣơng nghiên cứu sau 7 hạn

38

3.3

Đồ thị hình rada biểu diễn khả năng chịu hạn cuả ba

43

giống đậu tƣơng nghiên cứu
3.4

Hình ảnh điện di DNA tổng số tách từ lá non đậu tƣơng

43

3.5

Hình ảnh điện di kết quả nhân gen Gm EXP1

44

3.6

Đĩa ni cấy dịng tế bào khả biến E.coli chủng DH5α

45

chƣ́a vector tái tổ hợp mang gen GmEXP1
3.7

Plasmid mang gen GmEXP1

46

3.8

Trình tự gen GmEXP1 phân lập từ giống đậu tƣơng XLS

48

3.9

So sánh trình tự nucleotide vùng mã hóa của gen GmEXP1

49

phân lập từ giống đậu tƣơng Xn Lạng Sơn với trình tự
nucleotide mã số AF516879 cơng bố trên NCBI

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



viii

3.10

So sánh trình tự amino acid của protein EXP1 do gen
GmEXP1 mã hoá phân lập từ giống đậu tƣơng Xuân Lạng
Sơn với trình tự amino acid của protein EXP1 do gen có
mã số AF516879 cơng bố trên NCBI

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



ix

50


MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Cây đậu tƣơng hay đỗ tƣơng (Glycine max (L.) Merrill) là một loại cây
trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế và hàm lƣợng dinh dƣỡng cao. Hạt đậu
tƣơng giàu hàm lƣợng protein (từ 32% - 52% ) và chứa nhiều amino acid
không thay thế ( lysin, triptophan,metionin, cystein, leucin...), 12% -25% lipit
và các vitamin ( B1, B2, C, D, E, K ...) cần thiết cho cơ thể ngƣời và động vật.
một đặc tính quan trọng nữa của đậu tƣơng là có nốt sần ở rễ tạo khả năng cố
định nitơ trong không khí vì vậy trồng đậu tƣơng cịn góp phần cải tạo đất và
bảo vệ môi trƣờng [5].
Cây đậu tƣơng là loại cây trồng có tầm quan trọng thứ ba trong nhóm
cây lấy hạt ở Việt Nam sau lúa và ngơ. Sản lƣợng đậu tƣơng trên thế giới đạt

hàng trăm triệu tấn /năm. Trong khi đó ở Việt Nam chỉ đạt vài trăm nghìn tấn
/năm, điều này cho thấy tình hình sản xuất đậu tƣơng ở nƣớc ta so với khu
vực vẫn còn ở mức thấp. Một trong những nguyên nhân là do hạn hán đã ảnh
hƣởng đến sự sinh trƣởng và phát triển của cây đậu tƣơng. Đậu tƣơng là cây
tƣơng đối mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh và thuộc nhóm cây chịu hạn
kém. Biến đổi khí hậu, hạn hán xảy ra liên tục và kéo dài, cho nên cơng tác
tuyển chọn giống đậu tƣơng có kiểu gen chịu hạn ngày càng đƣợc quan tâm
nghiên cứu [6], [13], [14].
Hai cơ chế chính liên quan đến khả năng chiụ hạn của cây đậu tƣơng, đó
là sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu và sự phát triển bộ rễ. Khả năng thu nhận
nƣớc của cây phụ thuộc chủ yếu vào bộ rễ. Để tránh mất nƣớc những cây chịu
hạn thƣờng có bộ rễ khoẻ, dài, mập có sức xuyên sâu sẽ hút đƣợc nƣớc ở
những nơi sâu trong đất hoặc rễ lan rộng với số lƣợng lớn. Thực vật nói chung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



1


và cây đậu tƣơng nói riêng khi ở giai đoạn cây non thƣờng chịu tác động mạnh
của hạn vì bộ rễ phát triển chƣa đầy đủ và còn yếu [5], [6], [13], [14].
Xuất phát từ lí do trên chúng tơi đã lựa chọn và tiến hành nghiên cứu
đề tài: “So sánh sự phát triển bộ rễ và phân lập gen GmEXP1 liên quan
đến khả năng kéo dài rễ của cây đậu tƣơng (Glycine max (L.) Merrill)”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định đƣợc sự khác biệt về sự phát triển bộ rễ của một số giống đậu
tƣơng nghiên cứu.
Phân tích đặc điểm của trình tự gen liên quan đến khả năng kéo dài của

rễ phân lập từ cây đậu tƣơng.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống đậu tƣơng địa phƣơng
thông qua sự phát triển của bộ rễ;
- Khuếch đại gen GmEXP1 liên quan đến khả năng kéo dài của rễ ở cây
đậu tƣơng bằng kỹ thuật PCR từ DNA hệ gen;
- Tách dòng và xác định trình tự gen GmEXP1 liên quan đến khả năng
kéo dài của rễ ở cây đậu tƣơng;
- So sánh trình tự gen GmEXP1 của giống đậu tƣơng nghiên cứu với
trình tự gen đã cơng bố.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



2


Chƣơng 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. CÂY ĐẬU TƢƠNG
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và vị trí cây đậu tƣơng
Cây đậu tƣơng hay đậu nành (Glycine max L. Merill) là loại cây
quan trọng bậc nhất trong các cây họ Ðậu (Fabaceae). Để có vị trí nhƣ vậy là
nhờ đậu tƣơng có những đặc tính ƣu việt hơn những giống đậu khác, đó là:
Hàm lƣợng protein và lipit cao: protein từ 32% đến 52%, lipit từ 12% đến
25%, glucid (10-15%), chứa nhiều loại vitamin..., là nguồn năng lƣợng quan
trọng cho con ngƣời và vật nuôi. Các sản phẩm rất quen thuộc của đậu tƣơng

nhƣ đậu phụ, tƣơng, dầu ăn...có vai trị hết sức quan trọng trong đời sống hàng
ngày của con ngƣời. Gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu và phát hiện
đậu tƣơng có vai trị chữa và điều trị bệnh nan y nhƣ ung thƣ, tim mạch... Đậu
tƣơng cịn có thể giải quyết một phần vấn đề hết sức cấp thiết hiện nay trên
thế giới là năng lƣợng từ các sản phẩm của nó. Ngồi ra đậu tƣơng là cây họ
đậu nên có tác dụng cải tạo đất thơng qua việc cố định đạm của vi khuẩn trên
các nốt sần ở rễ, góp phần làm giảm lƣợng phân hóa học bón xuống đất, khắc
phục sự thối hóa đất và ơ nhiễm môi trƣờng [3], [10].
Về phân loại thực vật học, cây đậu tƣơng hay còn gọi là đậu nành, tên
khoa học Glycine max (L.) Merill (2n= 40) thuộc họ đậu (Lengunoceace),họ
phụ cánh bƣớm (Papilinoideae) (Hymowitz và Newell, 1981). Các giống đậu
tƣơng trồng ở Việt Nam thuộc loài Glycine max (L.) Merill (2n= 40) trong
giống phụ G.Soya, giống Glycine thuộc họ đậu (Lengunoceace) họ phụ cánh
bƣớm (Papilinoideae). Thân đậu tƣơng là cây thân thảo, ít phân cành dạng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



3


bụi, lá đậu tƣơng là lá kép với ba lá chét nhƣng cá biệt cũng có lúc có 4 đến
5 lá chét. Đậu tƣơng là cây tự thụ phấn, hoa đậu tƣơng nhỏ khơng có mùi, có
màu tím, tím nhạt, hoặc màu trắng, hoa mọc từ nách lá hoặc ngọn, quả đậu
tƣơng thuộc loại quả ráp thẳng hoặc hơi cong, có nhiều lơng khi chín màu
vàng hoặc xám. Hạt đậu tƣơng khơng có nội nhũ mà chỉ có một lớp mỏng
bao quanh một phơi lớn. Hạt có hình trịn, ơvan, dẹt, bầu dục.... vỏ hạt nhẵn
có thể có màu vàng đậm, vàng nhạt, xanh hoặc nâu, đen nhƣng đa số là hạt
màu vàng.

Đối với đậu tƣơng có thể phân loại theo đặc điểm thực vật học, dựa vào
thời gian sinh trƣởng, theo thời vụ. Hiện nay đậu tƣơng đƣợc trồng ở Việt
Nam có hai nguồn gốc, đó là các giống địa phƣơng và các giống nhập nội.
Mặc dù nguồn gốc và lịch sử ban đầu của cây đậu tƣơng chƣa sáng tỏ nhƣng
đã có những bằng chứng chứng tỏ giống đậu này đã đƣợc thuần hoá đầu tiên ở
Trung Quốc. Từ Trung Quốc đậu tƣơng đƣợc đƣa sang Triều Tiên, Nhật Bản,
Nga, sang Đông Nam Á và Nam Á qua con đƣờng tơ lụa. Ở Việt Nam đậu
tƣơng đƣợc trồng từ lâu đời, sớm nhất là các tỉnh trung du, miền núi phía Bắc
và miền Đơng Nam Bộ [3], [10], [14].
Đậu tƣơng là cây trồng lấy hạt, là cây cung cấp dầu quan trọng nhất
trong các cây lấy dầu. Theo thống kê của FAO cho thấy từ năm 1980 trở lại
đây sản lƣợng đậu tƣơng trên thế giới tăng gấp 2 lần chủ yếu nhờ vào tăng
năng suất và diện tích. Trong vịng 100 năm qua diện tích gieo trồng tăng
nhanh, năng suất bình quân tăng khá cao 23 tạ/ha. Các nƣớc sản xuất đậu
tƣơng đứng đầu thế giới là: Mỹ, Bzaxin, Argentina và Trung Quốc chiếm
khoảng 90- 95% tổng sản lƣợng đậu tƣơng trên thế giới.
Ở Việt Nam, hiện nay đậu tƣơng đƣợc trồng trên cả bảy vùng nông
nghiệp, trong đó vùng núi phía Bắc có diện tích gieo trồng lớn nhất 46,6%,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



4


Đồng bằng sông Hồng 19,3%, vùng Tây nguyên 11%, miền Đông Nam Bộ
10,2%, đồng bằng sông Cửu Long 8,9%, Khu Bốn 2,3% và Vùng duyên hải
miền Trung là 1,6%. Cây đậu tƣơng chiếm một vị trí khá quan trọng trong nền
nông nghiệp nƣớc ta, đặc biệt ở vùng nông thôn khó khăn, kinh tế chƣa phát

triển [3], [8], [10].
Tuy nhiên việc sản xuất đậu tƣơng ở Việt Nam vẫn chƣa dƣợc đầu tƣ
cao, do cịn sử dụng các giống có năng suất thấp, kỹ thuật chăm sóc lạc hậu.
Do vậy việc nghiên cứu cải tiến các đặc điểm nông học cả giống địa phƣơng
và tạo ra các giống mới có năng suất cao, thích nghi với điều kiện sinh thái
của các vùng khác nhau bằng các phƣơng pháp chọn và tạo giống hiện đại sẽ
đáp ứng đƣợc các yêu cầu thực tiễn đặt ra và đó cũng là kế hoạch nằm trong
chiến lƣợc phát triển cây đậu đỗ ở nƣớc ta.
1.1.2. Đặc điểm sinh học của cây đậu tƣơng
Thân, rễ và lá
Đậu tƣơng là loại cây trồng cạn thu hạt, gồm các bộ phận chính: rễ,
thân, cành lá, hoa, quả, hạt. Rễ đậu tƣơng là loại rễ cọc gồm rễ cái và các rễ
phụ trên rễ có nhiều vi khuẩn nốt sần chứa vi khuẩn Rhizobium japonicum, có
khả năng cố định Nitơ của khơng khí thành đạm dễ tiêu. Đậu tƣơng là cây hai
lá mầm thân thảo. Thân cây có nhiều lơng nhỏ, khi cịn non thân có màu xanh
hoặc tím, khi về già chuyển sang màu nâu nhạt. Màu sắc của thân sẽ cho ta
biết màu sắc của hoa sau này, nếu thân có màu xanh thì hoa sẽ có màu trắng
cịn nếu thân có màu tím thì sau hoa có màu tím đỏ, chiều cao của thân từ 0,31m tuỳ theo giống. Thân đậu tƣơng hình trịn nhiều đốt thƣờng đứng có khi bị
hoặc nửa bị Mỗi thân có từ 8 đến 14 đốt, các cành mọc ra từ các đốt trên
thân, đốt đầu tiên của thân chính mang hai lá mầm, đốt thứ hai mang hai lá
đơn mọc đối nhau, từ đốt thứ ba trở lên mỗi đốt mang một lá kép. Mỗi lá kép
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



5


có ba lá chét. Phiến lá có nhiều hình dạng khác nhau: trứng, trịn ,dài, lƣỡi
mác... Hình dạng của lá thay đổi theo từng giống, những lá nhỏ và dài chịu

hạn tốt nhƣng cho năng suất thấp, những giống lá to thƣờng cho năng suất cao
nhƣng khả năng chịu hạn thƣờng kém.
Bộ rễ đậu tƣơng gồm rễ chính và rễ phụ. Trên rễ có rất nhiều nốt sần,
đó là kết quả của sự cộng sinh giữa vi khuẩn Rhizobium japonicum với rễ.
Nốt sần có thể dài 1cm, đƣờng kính từ 5- 6mm khi mới hình thành nó có màu
trắng sữa, khi phát triển tốt nhất nó có màu hồng, nốt sần tập trung nhiều ở
tầng đất có độ sâu từ 0- 20cm, có vai trị quan trọng trong việc cố định đạm từ
nitơ khơng khí, với lƣợng đạm từ 30-60kg/ha.
Đặc điểm về sinh thái học của cây đậu tƣơng
Nhiệt độ: Ở giai đoạn nẩy mầm nhiệt độ thích hợp 24 – 300C, ở giai
đoạn cây con nhiệt độ từ 24 – 300C, ở giai đoạn ra hoa kết trái 24 – 340C và
giai đoạn chín: 20 – 250C. Cây đậu tƣơng cần lƣợng mƣa tối thiểu phải đạt từ
400 mm, tốt nhất là 700 mm. Ở mỗi giai đoạn cây đậu tƣơng có nhu cầu khác
nhau về độ ẩm. Giai đoạn nẩy mầm thích hợp với độ ẩm khoảng 75 – 80%,
đến giai đoạn cây con nhu cầu về độ ẩm giảm 50 – 60% song lại tăng mạnh
ở giai đoạn ra hoa kết quả 70 – 80% và thấp nhất ở giai đoạn chín: 35 – 50 %.
Đa số các giống đậu tƣơng trồng hiện nay đều có phản ứng quang chu kỳ
ngày ngắn. Đậu tƣơng có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ, đất
xám, đất phù sa, đất giồng cát. Nhƣng để trồng đậu tƣơng có hiệu quả phải
trồng trên đất có thành phần cơ giới nhẹ, pH từ 5 – 8 [3], [8], [10].
1.2. ĐẶC TÍNH CHỊU HẠN VÀ SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÂY ĐẬU
TƢƠNG

1.2.1. Đặc tính chịu hạn của cây đậu tƣơng
Hạn và tác động hạn đến sinh trưởng của thực vật
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



6

Hạn là tình trạng mất nƣớc ở cây nguyên nhân có thể do nhiều lý do:
nhƣ sự thiếu nƣớc trong mơi trƣờng hay do nhiệt độ thấp, đốt nóng, độ mặn
cao. Hạn cũng nhƣ các yếu tố ngoại cảnh khác khi tác động lên cơ thể gây ra
các phản ứng của cơ thể, tuỳ theo từng loài từng giống mà mức độ phản ứng
của cơ thể cũng nhƣ thiệt hại do khô hạn gây ra là khác nhau: một số bị chết,
một số bị thƣơng, một số khác bị ảnh hƣởng cịn lại một số khơng bị ảnh
hƣởng...
Khơ hạn có thể phân ra làm hai trƣờng hợp sau:
- Hiện tƣợng khô xảy ra khi mất một phần nƣớc trong các cơ quan ở
giai đoạn nhất định trong chu kỳ sống ở thực vật (hạt, hạt phấn, bào tử). Hiện
tƣợng này không làm ảnh hƣởng đến tế bào, mô của cây. Đây là quá trình
biến đỏi trạng thái trong tế bào có sự điều khiển của hệ thống thơng tin di
truyền. Trong giai đoạn hình thành hạt nếu tế bào mất nƣớc khả năng chịu hạn
tăng lên. Khả năng này đạt cực đại ở thời kỳ hạt chín và có chiều hƣóng giảm
dần khi hạt nảy mầm. Hạt khơ cịn có khả năng chống chịu với hàng loạt điều
kiện ngoại cảnh bất lợi khác nhƣ nhƣ nhiệt độ, gió.
- Hạn do tác động của mơi trƣờng chịu tác động bên ngồi rất lớn, gây
ảnh hƣởng đến đời sống của cây, có thể gây huỷ hoại cây cối và gây mất mùa.
Hiện tƣợng này xảy ra khi trong môi trƣờng đất và khơng khí thiếu nƣớc đến
mức áp suất thẩm thấu của cây không cạnh tranh đƣợc để lấy nƣớc vào tế bào.
Những yếu tố bất lợi chính là các thành phần nhƣ thổ nhƣỡng, nhiệt độ, gió
nóng hay thời tiết, khí hậu. Có hai loại hạn do mơi trƣờng tác động là: hạn đất
và hạn khơng khí.
- Hạn đất thƣờng xảy ra ở những vùng có khí hậu hay thổ nhƣỡng đặc
thù, hạn tác động mạnh mẽ lên bộ rễ của cây. Sự tác động này đƣợc biểu hiện
qua sự điều tiết các hoocmon giúp cho cây chống chịu với điều kiện cực đoan.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7


- Hạn nhiệt độ khơng khí: thƣờng xảy ra ở những vùng có gió nóng,
nhiệt độ cao. Hạn khơng khí thƣờng tác động lên các bộ phận trên mặt đất
nhƣ lá, hoa. Hạn do tác động của môi trƣờng dẫn đến hiện tƣợng mất nƣớc
trong cây ở các bộ phận mô, tế bào khác nhau.
Tác hại của khô hạn
Hạn tác động lên cây theo hai hƣớng chính: làm tăng nhiệt độ cây và
gây mất nƣớc trong cây. Nƣớc là yếu tố giới hạn với cây trồng, vừa là nguyên
liệu khởi đầu vừa là sản phẩm trung gian và cuối cùng của các q trình
chuyển hố sinh học. Nƣớc cịn là mơi trƣờng cho các phản ứng sinh hố
trong tế bào xảy ra, do vậy việc cung cấp nƣớc cho cây trồng và hƣớng nghiên
cứu tăng cƣờng tính chịu hạn của cây trồng là mục tiêu tạo giống thƣờng
xuyên đƣợc quan tâm. Đối với thực vật nói chung và cây trồng nói riêng, hạn
có ảnh hƣởng tới hai q trình sinh trƣởng và phát triển của cây đó là giai
đoạn cây non và giai đoạn cây ra hoa.
Nhƣ vậy ảnh hƣởng cực đoan của hạn ở bất cứ giai đoạn sinh trƣởng
nào của cây trồng cũng tác động xấu đến các yếu tố cấu thành năng suất, làm
giảm năng suất cây trồng [1], [2], [9], [13], [16], [18].
Cơ chế chịu hạn của cây đậu tƣơng liên quan đến hai cơ chế chính là
điều chỉnh áp suất thẩm thấu (ASTT) và sự phát triển bộ rễ.
Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu (ASTT)
Khả năng điều chỉnh ASTT là một đặc tính quan trọng của tế bào khi
mất nƣớc do nóng hạn. Những thực vật tồn tại trên môi trƣờng mất cân bằng
về áp suất thẩm thấu địi hỏi phải có khả năng chống lại điều kiện khắc nghiệt
đó. Trong điều kiện khô hạn ASTT đƣợc điều chỉnh tăng lên giúp cho tế bào

thu nhận đƣợc những phân tử nƣớc từ đất. Bằng cơ chế nhƣ vậy, thực vật có
thể vƣợt qua t́ nh trạng hạn cục bộ [17].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



8


Thơng thƣờng, thiếu nƣớc gây rối loạn tồn bộ phƣơng thức chuyển
hoá ở thực vật, tăng lên hoặc giảm hàm lƣợng các chất chuyển hoá nhƣ: tăng
về hàm lƣợng prolin, nồng độ ion K+, các loại đƣờng axít hữu cơ....
Sự tổng hợp các chất diễn ra rất nhanh khi tế bào mất nƣớc, các chất
hồ tan sẽ đƣợc tích luỹ nhằm chống lại việc giảm mất nƣớc, tăng khả năng
giữ nƣớc của chất nguyên sinh và chúng có thể tƣơng tác với lipit hoặc
protein màng ngăn chặn sự phá huỷ màng và các phức protein. Quá trình này
liên quan đến sự biểu hiện của các gen, hàng loạt gen nghỉ đƣợc hoạt hoá tổng
hợp tạo ra các chất cần thiết để chống lại sự khơ hạn.
Ngồi ra khi nghiên cứu cơ sở phân tử của tính chống chịu ngƣời ta đã
nhận thấy khả năng bảo vệ tế bào khỏi tác động của điều kiện cực đoan thuộc
về vai trò của nhóm chất protein sốc nhiệt (heat shock protein- HSP), trong đó
có các chất mơi giới phân tử (MGPT)- Molecular chaperonin, ubiquitin,
protease, amilase, LEA (late embryogeis abudant protein)- protein đƣợc hình
thành với số lƣợng lớn trong q trình hình thành phơi. Những nhóm chất này
có liên quan đến sự bảo vệ các enzyme, các cấu trúc trong tế bào, đồng thời
đào thải các chất biến tính có khả năng gây độc cho tế bào khi gặp phải các
yếu tố cực đoan [7], [9].
- Vai trò của bộ rễ
Khả năng thu nhận nƣớc phụ thuộc chủ yếu vào bộ rễ. Để tránh mất
nƣớc những cây chịu hạn thƣờng có bộ rễ khoẻ, dài, mập có sức xuyên sâu sẽ

hút đƣợc nƣớc ở những nơi sâu trong đất hoặc rễ lan rộng với số lƣợng lớn.
Thực vật nói chung và cây đậu tƣơng nói riêng khi ở giai đoạn cây non
thƣờng chịu tác động mạnh của hạn vì bộ rễ phát triển chƣa đầy đủ cịn yếu.
Trong các cây trồng lấy hạt thì cây đậu tƣơng có nhu cầu về nƣớc cao hơn các
loại cây khác, đó là do trong hạt và cây đậu tƣơng có hàm lƣọng protein và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



9


lipit rất cao, để tổng hợp 1kg chất khô cần 500-530kg nƣớc. Trong quá trình
nảy mầm thì nhu cầu về nƣớc của đậu tƣơng cũng khá cao 50% trong khi ngô
là 30%, lúa là 26% [10].
Nghiên cứu về các đặc tính chịu hạn của cây đậu tƣơng về phƣơng diện
di truyền cho thấy rằng tính trạng chịu hạn của cây đậu tƣơng là tính trạng đa
gen. Chúng thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau nhƣ: Sự phát triển của bộ rễ
(số lƣợng rễ, chiều dài rễ, trọng lƣợng rễ, kích thƣớc rễ, số lƣợng nốt sần),
tính chín sớm tƣơng đối, cũng nhƣ bản chất di truyền của từng giống có khả
năng sử dụng nƣớc tiết kiệm trong q trình sinh trƣởng và phát triển của cây.
Căn cứ vào đặc điểm này đậu tƣơng đƣợc chia làm hai nhóm : Nhóm chịu
đƣợc sự mất nƣớc trong từng giai đoạn của cây và Nhóm chịu đƣợc sự thiếu
nƣớc trong tất cả các giai đoạn phát triển của cây. Ở giai đoạn cây con khi gặp
hạn đậu tƣơng dễ dàng vƣợt qua hơn, còn ở những giai đoạn sau nhƣ giai
đoạn ra hoa, kết quả, hạt chín sữa mà gặp hạn sẽ làm giảm đáng kể năng suất.
1.2.2 Mối liên quan giữa tính chịu hạn và sự phát triển bộ rễ của cây đậu
tƣơng
Bộ rễ là một trong những bộ phận quan trọng của cây thực hiện nhiệm
vụ lấy nƣớc cung cấp cho các hoạt động sống và phát triển của cơ thể thực

vật. Ở cây đậu tƣơng sự thích nghi với các điều kiện hạn hán chủ yếu thông
qua sự phát triển của rễ cọc để có thể tiếp tục tìm kiếm nguồn nƣớc từ các lớp
đất sâu. Bên cạnh đó sự phát triển hệ thống rễ con cũng giúp cho cây có thể
lan toả theo chiều ngang giúp tìm kiếm nƣớc ở các lớp đất có độ ẩm cao đồng
thời tìm kiếm chất dinh dƣỡng khống khác nhƣ phospho. Kasper và đtg khi
đánh giá 105 giống đậu tƣơng trong điều kiện khô hạn đã nhận thấy, cây đậu
tƣơng không đƣợc tƣới nƣớc thì bộ rễ có chiều dài hơn hẳn cây đậu tƣơng
đƣợc tƣới nƣớc, ngoài ra các nhà khoa học cũng nhận thấy mối tƣơng quan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



10


chặt chẽ đối với nhiều tính trạng rễ nhƣ trọng lƣợng khô, chiều dài tổng số,
cấu trúc và số lƣợng rễ con ở các giống chịu hạn. Và các tính trạng này
thƣờng đƣợc dùng nhƣ các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá và nhận dạng các
giống đậu tƣơng có tính chịu hạn. Trong một nghiên cứu khác cho thấy cây
đậu tƣơng khi đƣợc xử lý hạn ở giai đoạn trƣớc khi ra hoa sẽ cho năng suất
cao hơn những cây đậu tƣơng đƣợc xử lý hạn ở giai đoạn sau khi nở hoa, điều
này đƣợc giải thích là do chúng đã phát triển bộ rễ đầy đủ để thích ứng với
điều kiện hạn trƣớc khi nở hoa. Các kết quả này cho thấy nếu cây đậu tƣơng
phát triển bộ rễ lớn ở những giai đoạn sớm của quá trình sinh trƣởng sinh
dƣỡng sẽ giúp cho cây thích ứng đƣợc với các điều kiện hạn [12], [35].
Trong điều kiện khô hạn thì khả năng cố định N2 ở đậu tƣơng cũng là
một trong các yếu tố thích nghi với tình trạng thiếu nƣớc.
1.3. GEN VÀ ĐẶC TÍNH CHỊU HẠN CỦA CÂY ĐẬU TƢƠNG

1.3.1. Các gen liên quan đến tính chịu hạn của cây đậu tƣơng
Hạn hán và độ mặn cao có ảnh hƣởng làm giảm mạnh năng suất cây
trồng trên tồn thế giới (Boyer, 1982) trong đó có đậu tƣơng. Để thích ứng
với điều kiện nhƣ vậy cơ thể thực vật đã phát triển một loạt các cơ chế đòi hỏi
sự khởi động của nhiều gen liên quan chống lại stress do các điều kiện vô sinh
bất lợi. Một số lƣợng lớn các gen liên quan đến khả năng chịu hạn và chịu
mặn đã đƣợc xác định. Nhƣng vẫn còn một số lƣợng đáng kể các gen liên
quan đến tính chống chịu của thực vật chƣa đƣợc xác định (Bray 1997, Zhu
2002). Vì vậy điều quan trọng là nghiên cứu chức năng của gen liên quan đến
các stress nhằm cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng với hạn hán. Có
hai nhóm gen có liên quan đến tính chịu hạn của cây đậu tƣơng [19].
Nhóm gen mà sản phẩm của nó liên quan trực tiếp đến tính chịu hạn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



11


Trong các cơng trình nghiên cứu về các gen liên quan đến tính chịu hạn
của đậu tƣơng đã phát hiện một số gen và nhóm gen liên quan đến tính chịu
hạn của đậu tƣơng nhƣ: gen cystatin, gen chaperonin, protein LEA, gen P5CS
...Theo các nhà khoa học, tính chống chịu của đậu tƣơng nói riêng và tính
chống chịu của thực vật nói chung rất phức tạp liên quan đến đặc điểm sinh
lý, hoá sinh và do nhiều gen quy định. Đã có nhiều cơ chế phân tử liên quan
đến tính chịu hạn ở thực vật đã đƣợc biết đến nhƣ: vai trò của bộ rễ, khả năng
điều chỉnh áp suất thẩm thấu, abscisic acid (ABA), aquaporin, các nhân tố ức
chế protease và các gen chức năng (HSP, LEA, LTP, PLC...) [6], [9].
Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu là một đặc tính của tế bào khi bị

mất nƣớc do hạn, nóng, lạnh... Trong điều kiện hạn, áp suất thẩm thấu tăng
lên giúp rễ cây nhận đƣợc một lƣợng nƣớc rất nhỏ còn lại trong đất. Các chất
và các gen tƣơng ứng có khả năng tạo áp suất thẩm thấu cao trong tế bào để
cạnh tranh nƣớc với môi trƣờng xung quanh bao gồm: ion K+; các amino acid
nhƣ prolin, estonine; các chất đƣờng nhƣ sucarose, fructant, manitol, pinitol
và các chất khác nhƣ glycine betain, - alanin betain. Các chất này có khả
năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu nhờ khả năng hút nƣớc và giữ nƣớc vào tế
bào hoặc ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na+ [18].
Abscisic acid (ABA) là hormone thực vật liên quan đến sự điều chỉnh
sinh lý, sinh trƣởng và phát triển đáp ứng với môi trƣờng của thực vật bậc
cao. ABA chủ yếu đƣợc tổng hợp ở rễ cây do phản ứng với stress nhờ gen cisepoxycarotenoids với sự tham gia của enzyme 9-cis-epoxycarotenoid
dioxygenase. ABA đóng vai trị then chốt trong nhiều q trình của tế bào
thực vật nhƣ: sự phát triển của hạt, sự ngủ, sự nẩy mầm, sinh trƣởng phát triển
và đáp ứng với stress của môi trƣờng. Đối với stress hạn, ABA có vai trị điều
chỉnh sự trao đổi nƣớc trong cây, hạn chế sự mất nƣớc làm cây thích nghi với

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



12


điều kiện khô hạn. Về cơ chế tác động ngƣời ta cho rằng ABA làm biến đổi
điện thế hoá màng và do đó điều tiết sự tiết ion K+ [29].
Các nhân tố gây ức chế protease: khi stress hạn xảy ra, các protein bị
biến tính và bị tổn thƣơng. Cystein protease tham gia loại bỏ các protein biến
tính. Q trình này có thể bị cản trở bởi các chất ức chế cystein protease gọi là
cystatin [45].
Các gen chức năng có liên quan trực tiếp đến khả năng chịu hạn đƣợc

biết đến là: protein sốc nhiệt (Heat Shock Protein - HSP), môi giới phân tử
(Molecular chaperone), protein LEA (Late embryogenesis abundant),
Phospholipase C (PLC), protein vận chuyển lipit (LTP).
Ở Việt Nam đã có một số cơng trình phân lập các gen liên quan đến khả
năng chịu hạn của cây đậu tƣơng. Nghiên cứu phân lập và đọc trình tự gen
chaperonin từ giống đậu tƣơng chịu lạnh Bonmironi - Nhật bản với kích thƣớc
phân tử 1,6kb của Nông Văn Hải và đtg (1997). Nghiên cứu của Trần Thị
Phƣơng Liên (1999) đã phân lập và đọc trình tự gen chaperonin ở tế bào chất
của giống đậu tƣơng đột biến M103 với kích thƣớc 1602bp mã hoá cho 533
axit amin. Nguyễn Thị Thu Hiền (2005) phân lập đƣợc gen dehydrin với kích
thƣớc 751bp liên quan đến khả năng chịu hạn từ hai giống Vàng Mƣờng
Khƣơng và Cao Bằng. Chu Hoàng Mậu và đtg đã tách dòng gen chapẻonin từ
một số giống đậu tƣơng vùng Tây Ngun [7], [14], [44].
Nhóm gen kích hoạt q trình phiên mã
Các gen điều khiển phiên mã có khả năng hoạt hóa hoặc ức chế biểu
hiện của các gen chức năng thông qua việc bám vào trật tự DNA điều khiển
(nhân tố tác động cis) trên vùng promotor và tƣơng tác với RNA polymerase
tạo thành phức hợp khởi đầu quá trình phiên mã các gen chức năng. Có nhiều
nhân tố khởi đầu phiên mã điều khiển tính chịu hạn đã đƣợc quan tâm nghiên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



13


cứu nhƣ: DREB, ABEB, NAC, MYB, MYC, bZIP, WRKY. Mỗi nhóm nhân
tố khởi đầu phiên mã tham gia điều khiển tính chịu hạn có trình tự cis riêng
biệt và promotor trên mỗi gen chức năng chứa một hay nhiều nhóm nhân tố
khởi đầu phiên mã [9].

1.3.2 Gen liên quan đến sự phát triển bộ rễ của cây đậu tƣơng
Khả năng nhận nƣớc của cây phụ thuộc vào bộ rễ. Nhiều nghiên cứu
cho thấy cây nào có bộ rễ dài, khoẻ, mập thì có khả năng hút nƣớc ở những
tầng đất sâu, vì vậy cây nào có bộ rễ dài, ăn sâu xuống các tầng đất sẽ có khả
năng lấy đƣợc nhiều nƣớc. Các giống đậu tƣơng địa phƣơng thƣờng có bộ rễ
dài do vậy khả năng chống hạn cũng cao hơn. Trong những năm gần đây các
nhà khoa học đã có nhiều thành cơng khi nghiên cứu vai trị của bộ rễ nhằm
nâng cao khả năng chịu hạn của đậu tƣơng. Lee và đtg (2003) đã nghiên cứu
phân lập gen Expansin (EXP1) từ mARN của cây đậu tƣơng với kích thƣớc
1089bp và năm 2011 ông và các cộng sự đã nghiên cứu biểu hiện của gen
expansin (EXP) liên quan đến việc kéo dài rễ của cây đậu tƣơng. Expansin là
một họ protein tác động trong việc mở rộng của thành tế bào thực vật và đƣợc
coi là một protein chủ yếu ảnh hƣởng đến sự mở rộng của tế bào thực vật.
Mức độ biểu hiện của gen GmEXP1 rất mạnh trong khoảng thời gian hạt
nảy mầm từ 1 ngày đến 5 ngày tuổi và giai đoạn kéo dài rễ diễn ra rất
nhanh. Biểu hiện của gen GmEXP1 làm tăng sự phát triển rễ của hạt cây
thuốc lá chuyển gen và ít chịu tác động từ mơi trƣờng bên ngồi. Các kết
quả nghiên cứu cho thấy gen GmEXP1 đóng một vai trò quan trọng trong
việc phát triển rễ của cây đậu tƣơng, đặc biệt là trong quá trình kéo dài của
rễ chính và rễ thứ cấp [38].
Khi nghiên cứu về gen TCS (gen hai thành phần hệ thống có chức năng
chống hạn) ở đậu tƣơng các tác giả Dung Tien Le, Rie Nishiyama, Yasuko

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



14

Watanabe và đtg (2011) nhận thấy: Cơ chế kháng hạn là một trong hai cơ chế
liên quan đến rễ và chồi. Khảo sát hình thái của 29 hệ rễ cây đậu tƣơng các
tác giả đã có nhận xét là sự phát triển của bộ rễ có sự tƣơng quan mật thiết với
các cơ chế kháng hạn. Sự thích nghi linh hoạt của hệ rễ là một yếu tố quan
trọng để duy trì sự sống trong điều kiện hạn hán. Ví dụ: Các cơ thể thực vật
có thể thích ứng với hạn hán bằng cách phát triển rễ cọc theo chiều dài vƣơn
tới các lớp đất sâu hơn để hút nƣớc dễ dàng hơn. Ngoài ra hệ thống rễ con
phát triển mở rộng theo bề ngang có thể thích ứng tốt với việc tìm kiếm dinh
dƣõng khống và nƣớc trong lịng đất. Mặt khác việc hạn chế tăng trƣởng bề
mặt lá cũng là một yếu tố tích cực trong điều kiện mơi trƣờng bất lợi để giảm
thiểu diện tích bề mặt lá hạn chế sự bay hơi nƣớc [30].
1.3.3. Biện pháp công nghệ sinh học trong cải thiện khả năng chịu hạn
của cây đậu tƣơng
Chuyển gen
Hiện nay có nhiều phƣơng pháp chuyển gen ở thực vật đã đƣợc nghiên
cứu thành công trên nhiều đối tƣợng cây trồng nhƣ chuyển gen thông qua
Agrobacterium tumefaciens, chuyển gen trực tiếp bằng hoá chất, xung điện,
súng bắn gen, chuyển gen bằng vi tiêm, chuyển gen qua ống phấn, chuyển
gen bằng ủ dung dịch hạt khô và dung dịch DNA... Hai phƣơng pháp chuyển
gen thành công nhất là chuyển gen trực tiếp bằng súng bắn gen và chuyển gen
gián tiếp thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.
Những nghiên cứu ứng dụng công nghệ chuyển gen ở thực vật trong
việc nâng cao tính chịu hạn đã đạt đƣợc kết quả ở nhiều loài cây khác nhau
nhƣ lúa, Arabidopsis thalian, bạch dƣơng...Tuy nhiên những kết quả nghiên
cứu tƣơng tự ở đậu tƣơng là cịn khá mới mẻ khơng chỉ ở điều kiện Việt Nam
mà còn ở cả trên thế giới. Các ứng dụng trong nghiên cứu chuyển gen ở thực
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15


vật chủ yếu tập trung ở một số tính trạng chống chịu bệnh và năng suất
(Subramanian và đtg 2005; Trần Thị Cúc Hoà 2008). Ngoài ra cũng phải kể
đến ứng dụng kỹ thuật chuyển gen ở đậu tƣơng nhằm tạo ra thƣ viện các dòng
đậu tƣơng mang T-DNA phục vụ cho nghiên cứu các chức năng gen. Có thể
nhận định rằng tính khả thi và tiềm năng ứng dụng phƣơng pháp chuyển gen
thực vật trong vấn đề nâng cao tính chịu hạn của cây đậu tƣơng tại Việt Nam
là rất cao do các yếu tố sau: 1) Các gen liên quan đến khả năng chống chịu
hạn ở cây đậu tƣơng trồng tại Việt Nam đã đƣợc tách dòng và nghiên cứu chi
tiết ở cây mơ hình thuốc lá ( Nguyễn Thị Thuý Hƣờng và đtg 2010); 2) đối
với các giống đậu tƣơng trồng ở Việt Nam đã đƣợc tối ƣu và thiết lập
(Nguyễn Thị Thuý Hƣờng và đtg 2009); Đây là những cơ sở thuận lợi đối với
các nghiên cứu tạo cây đậu tƣơng chịu hạn trồng tại Việt Nam trong thời gian
ngắn nhất [4], [7].
Chọn dòng tế bào bằng cơng nghệ tế bào thực vật
Cơ sở của chọn dịng tế bào ở thực vật là tính tồn năng của tế bào thực
vật. Mỗi tế bào bất kỳ lấy từ cơ thể thực vật đều có khả năng tiềm tàng để
phát triển thành cơ thể mới hoàn chỉnh. Cơ sở thứ hai là mô hoặc quần thể tế
bào nuôi cấy bao gồm một số lƣợng lớn tế bào không đồng nhất. Vì thế quần
thể tế bào có thể đƣợc xem là quần thể thực vật mà ở đó cũng diễn ra sự thay
đổi về kiểu gen và kiểu hình và tuổi. Kỹ thuật ni cấy mơ và tế bào cịn cho
phép làm giảm đáng kể thời gian cần thiết để chọn lọc đƣợc những tính trạng
mong muốn.(Lê Trần Bình và đtg, 1997; Lê Trần Bình và đtg, 1998; Nguyễn
Đức Thành, 2000). Trong q trình sử dụng hệ thống ni cấy trong chọn
dòng tế bào tuỳ theo đối tƣợng cây trồng và mục đích chọn dịng mà có thế
chọn lựa một trong các hệ thống nuôi cấy sau đây: Nuôi cấy mô sẹo( Callus),
Nuôi cấy tế bào huyền phù và nuôi cấy tế bào trần. Trong q trình ni cấy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



16