Thiết kế hệ thống vector CRISPR/Cas9 để chỉnh sửa gen GmHyPRP1, một gen của cây đậu tương liên quan tới quá trình chống chịu đa stress phi sinh học

Trong nghiên cứu này đã thiết kế hệ thống vector CRISPR/Cas9 (clustered, regularly interspaced, short palindromic repeats/Cas9) mang các sgRNA cho chỉnh sửa gen GmHyPRP1 nhằm phục vụ cho công tác tạo cây đậu tương đột biến tăng cường khả năng chống chịu với các stress phi sinh học. Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống vector CRISPR/Cas9 để chỉnh sửa gen GmHyPRP1, một gen của cây đậu tương liên quan tới quá trình chống chịu đa stress phi sinh học KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ HỆ THỐNG VECTOR CRISPR/Cas9 ĐỂ CHỈNH SỬA GEN GmHyPRP1, MỘT GEN CỦA CÂY ĐẬU TƯƠNG LIÊN QUAN TỚI QUÁ TRÌNH CHỐNG CHỊU ĐA STRESS PHI SINH HỌC Nguyễn Hữu Kiên1,a, Vũ Văn Tiến1,2,a, Nguyễn Trung Anh1, Lê Thị Mai Hương1 , Đoàn Thị Hải Dương2, Đinh Thị Mai Thu1, Nguyễn Thị Hòa1, Tống Thị Hường1, Đinh Thị Thu Ngần1, Phạm Xuân Hội1, Jae-Yean Kim2,*, Nguyễn Văn Đồng1,* TÓM TẮT Stress phi sinh học như hạn, độ mặn trong đất cao, lạnh, nhiệt độ cao và độc tố kim loại nặng là những điều kiện môi trường bất lợi làm ảnh hưởng và hạn chế năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Đậu tương (Glycine max L.) cũng là một trong những cây trồng bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi stress phi sinh học. Hiện nay, công nghệ chỉnh sửa gen bằng phức hợp CRISPR/Cas9 được biết tới là một công cụ hữu hiệu có thể chỉnh sửa chính xác các gen quan tâm ở cây trồng. GmHyPRP1 được dự đoán như là một gen điều hòa tiêu cực đối với các stress phi sinh học và có thể đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng đáp ứng của cây trồng đối với các stress phi sinh học bằng việc làm bất hoạt hoặc mất chức năng của gen này. Chính vì vậy, đã tiến hành thiết kế hệ thống vector biểu hiện CRISPR/Cas9 và các sgRNA tương ứng để chỉnh sửa có định hướng gen GmHyPRP1 nhằm phục vụ công tác nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương đáp ứng tốt với đa stress phi sinh học. Từ khóa: CRISPR/Cas9, đậu tương, PCR, protein HyPRP, chống chịu đa stress phi sinh học. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 2 tương lên tới 60% (Abdel Latef et al., 2015). Hơn nữa, các stress phi sinh học còn làm thay đổi quá trình Đậu tương (Glycine max L.) là cây họ đậu được trao đổi chất, sinh trưởng và phát triển của cây, cuối trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Nó chiếm cùng là dẫn đến sự già hóa và có thể làm cây chết 50% của cây họ đậu và chiếm 68% tổng sản lượng cây (Hakeem et al., 2012). Để đối phó với stress phi sinh trồng trên toàn thế giới (Abdel Latef et al., 2015). Tuy học, cây trồng thường có những phản ứng sinh lý, nhiên, diện tích gieo trồng đậu tương hàng năm ở sinh hóa đa dạng và phức tạp để thích nghi và tồn tại Việt Nam chỉ đạt khoảng 105 nghìn hecta với sản (Manavalan et al., 2009). Ngoài ra, khả năng chống lượng 168 nghìn tấn, chiếm một phần rất nhỏ của thế chịu với các stress phi sinh học ở cây trồng nói giới (Gain, 2018; FAOSTAT, 2019). Có nhiều nguyên chung và ở cây đậu tương nói riêng là tính trạng được nhân ảnh hưởng tới diện tích và sản lượng đậu tương kiểm soát bởi nhiều gen (Dorothea Bartels et al., gồm có: các stress sinh học và phi sinh học. 2005). Các stress phi sinh học như hạn, mặn, lạnh, Các protein giàu proline lai (HyPRPs: Hybrid nhiệt độ cao, lụt, thiếu dinh dưỡng và nhiễm kim loại proline-rich proteins) được biết tới như là một họ nặng,... làm giảm năng suất và sản lượng của cây đậu protein tiến hóa linh hoạt để phù hợp cho cây trồng và ban đầu được cho là các protein đáp ứng với tổn 1 Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ tế bào thực vật, thương về mặt cơ học (Dvorakova et al., 2007). Hơn Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp nữa, HyPRP cũng được biết tới là có tham gia vào đáp Việt Nam ứng với stress sinh học và phi sinh học. Trong đó, 2 Bộ môn Khoa học sự sống ứng dụng (Chương trình SIHyPRP1 là một gen giảm sự biểu hiện và đóng vai BK21), Trung tâm Nghiên cứu Sinh học phân tử thực vật và Công nghệ sinh học, Trường Đại học Quốc gia trò điều hòa tiêu cực đối với các stress phi sinh học ở Gyeongsang, Hàn Quốc cây cà chua (Li et al., 2016). Khi so sánh protein a Đồng tác giả chính SIHyPRP1 với các protein HyPRP1 ở cây đậu tương, * Email: kimjaeyean@gmail.com; dongjircas@yahoo.com đã nhận thấy trình tự protein của GmHyPRP1 10 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 2 - TH¸NG 12/2020 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ (Glyma.13g22940.1) tương đồng với SIHyPRPR1, 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU điều này chỉ ra GmHyPRP1 có thể có chức năng 2.1. Vật liệu nghiên cứu giống như SIHyPRP1. Các cấu trúc vector pICH47751 và pID sử dụng Chính vì vậy, trong nghiên cứu này đã thiết kế trong nghiên cứu được cung cấp bởi Trường Đại học ...