Chuyển gen ZmDEF1 nhờ Agrobacterium tumefaciens vào giống thuốc lá (Nicotiana tabacum L.) C9-1

Dựa trên đặc tính này, nhiều tác giả đã nghiên cứu sử dụng defensin thực vật để bảo vệ cây trồng chống lại mọt hại hạt trong công nghệ bảo quản sau thu hoạch. Gen defensin1 (ZmDEF1) phân lập từ giống ngô địa phương Mai Sơn (Sơn La) - giống có khả năng kháng mọt ngô cao được sử dụng làm gen chuyển trong thí nghiệm tạo cây thuốc lá chuyển gen từ giống C9-1.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyển gen ZmDEF1 nhờ Agrobacterium tumefaciens vào giống thuốc lá (Nicotiana tabacum L.) C9-1Khoa học Nông nghiệpChuyển gen ZmDEF1 nhờ Agrobacterium tumefaciensvào giống thuốc lá (Nicotiana tabacum L.) C9-1Vì Thị Xuân Thủy1*, Bùi Thị Minh Thúy2, Hoàng Thị Huệ Khang2, Chu Hoàng Mậu221Trường Đại học Tây BắcTrường Đại học Sư phạm, Đại học Thái NguyênNgày nhận bài 10/4/2017; ngày chuyển phản biện 14/4/2017; ngày nhận phản biện 26/5/2017; ngày chấp nhận đăng 5/6/2017Tóm tắt:Defensin thực vật là protein đa chức năng, một trong các chức năng quan trọng là ức chế hoạt động của α-amylasetừ ruột côn trùng. Dựa trên đặc tính này, nhiều tác giả đã nghiên cứu sử dụng defensin thực vật để bảo vệ câytrồng chống lại mọt hại hạt trong công nghệ bảo quản sau thu hoạch. Gen defensin1 (ZmDEF1) phân lập từ giốngngô địa phương Mai Sơn (Sơn La) - giống có khả năng kháng mọt ngô cao được sử dụng làm gen chuyển trongthí nghiệm tạo cây thuốc lá chuyển gen từ giống C9-1. Kết quả cho thấy, biến nạp cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1vào 60 mảnh lá của giống thuốc lá C9-1 trong 3 lần thí nghiệm thu được 56 mảnh sống sót, tạo được 69 chồi, chuyểnđược 12 cây chuyển gen ra trồng trong bầu đất và có 6 cây trồng tại nhà lưới sinh trưởng, phát triển bình thường,biểu hiện xanh tốt, mập mạp. Kiểm tra sự có mặt của gen chuyển ZmDEF1 ở các dòng thuốc lá chuyển gen bằngphản ứng PCR thu được 5/6 dòng cây chuyển gen chứa gen chuyển ZmDEF1, hiệu suất chuyển gen đạt 8,33%.Kết quả này là cơ sở để tiến hành thí nghiệm chuyển gen ZmDEF1 ở ngô nhằm tạo các dòng ngô chuyển gen cókhả năng kháng mọt cao.Từ khóa: Chuyển gen, Defensin, kháng mọt, ức chế α-amylase, ZmDEF1.Chỉ số phân loại: 4.6Mở đầuThuốc lá (Nicotiana tabacum L.) có hệ thống tái sinhtương đối đơn giản và thời gian tái sinh tạo cây khá ngắnnên được sử dụng làm cây mô hình trong các nghiên cứucơ bản và ứng dụng, đặc biệt được sử dụng nghiên cứuchức năng gen thông qua kỹ thuật chuyển gen.Defensin thực vật là protein đa chức năng, một trong cácchức năng quan trọng là ức chế hoạt động của α-amylasecôn trùng [1]. Cấu trúc không gian ba chiều của defensingồm 3 phiến gấp β và một chuỗi xoắn α. Trong đó giữa nếpgấp β thứ 2 và thứ 3 có vùng Loop 3, vùng này có chứcnăng quan trọng trong ức chế hoạt động α-amylase củamọt. Do có sự liên kết gữa Loop 3 với trung tâm hoạt độngcủa α-amylase ở mọt đã ngăn cản cơ chất tinh bột đi vàonên sự tiêu hóa tinh bột bị ngừng trệ [2]. Sự ức chế nàybiểu hiện thấp đối với α-amylase của động vật có vú, vì cósự sai khác về độ dài của vùng lặp ở trung tâm hoạt độngcủa α-amylase ở động vật, nên Loop 3 của defensin khôngliên kết vào được. Trên cơ sở khả năng ức chế α-amylaseở ruột côn trùng của defensin thực vật, nhiều tác giả đãquan tâm nghiên cứu sử dụng defensin này trong việc bảovệ cây trồng chống lại mọt hại. Liu và cs (2006) đã phânlập defensin từ cây đậu xanh và chứng minh được khảnăng ức chế α-amylase nên kìm hãm sự tiêu hóa tinh bộttrong ruột ấu trùng mọt đậu xanh [3]. Năm 2008, Pelegrinivà cs đã nghiên cứu chức năng của defensin trong sự ứcchế hoạt động của α-amylase ở ấu trùng mọt khi phân lậpdefensin từ cây đậu đũa và chứng minh được sự ức chế đốivới α-amylase của mọt là rất cao [4].Gen ZmDEF1 phân lập từ giống ngô địa phương MaiSơn (Sơn La) - giống có khả năng kháng mọt ngô cao,được sử dụng để thiết kế vector chuyển gen với mục đíchtăng cường khả năng kháng mọt ở ngô [5]. Trong nghiêncứu này, chúng tôi trình bày kết quả chuyển gen ZmDEF1vào cây thuốc lá nhằm đánh giá khả năng hoạt động củavector chuyển gen mang cấu trúc chứa gen ZmDEF1 làmcơ sở cho các thí nghiệm chuyển gen ZmDEF1 vào câyngô nhằm tạo cây ngô chuyển gen kháng mọt.Vật liệu và phương pháp nghiên cứuSử dụng giống thuốc lá C9-1, chủng vi khuẩn A.tumefaciens CV58 chứa cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1Tác giả liên hệ: Tel: 0983484171; Email: xuanthuy@utb.edu.vn*19(8) 8.201739Khoa học Nông nghiệpAgrobacterium tumefaciens-mediatedtransformation of ZmDEF1into tobacco (Nicotiana tabacum L.)cultivar C9-1Thi Xuan Thuy Vi1*, Thi Minh Thuy Bui2,Thi Hue Khang Hoang2, Hoang Mau Chu21Tay Bac UniversityThai Nguyen University of Education2Abstract:Plant defensins are multifunctional proteins, and one ofthe important functions is the inhibition of α-amylaseactivity in insects. Based on this characteristic, manyauthors have studied and used plant defensins to protectcrops against weevils in postharvest preservation. Inthis study, ZmDEF1 gene isolated from the local maizeMai Son (Son La) with a high resistance to maizeweevils was used as a transgene in the experiment tocreate transgenic tobacco plants from the cultivar C91. Transferring the pBetaPhaso-ZmDEF1 into 60 leafpieces of the C9-1 tobacco cultivar three times obtained56 survival pieces, created 69 shoots, and 12 transgeniccrops were transferred to nethouses, including 6 cropswith normal growth and dev ...