Nghiên cứu đặc điểm hóa sinh vì phân lập gen CHAPERONIN liên quan đến tính chịu hạn của một số giống đậu tương địa phương trồng ở vùng Tây Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐINH THỊ NGỌC

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH

VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN

TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

ĐỊA PHƯƠNGTRỒNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Thái Nguyên - 2008

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐINH THỊ NGỌC

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÓA SINH

VÌ PHÂN LẬP GEN CHAPERONIN LIÊN QUAN ĐẾN

TÍNH CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG

ĐỊA PHƯƠNGTRỒNG Ở VÙNG TÂY NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN HỌC

MÃ SỐ: 60.42.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS CHU HOÀNG MẬU

Thái Nguyên- 2008

1

MӢĈҪU

1. Lý do chӑn ÿӅ tài

Ĉұu tѭѫng (Glycine max (L.) Merrill) là cây công nghiӋp ngҳn ngày, có giá

trӏ kinh tӃ và hàm lѭӧng dinh dѭӥng cao. Hҥt ÿұu tѭѫng chӭa 30 % - 56% protein,

chӭa nhiӅu loҥi axit amin không thay thӃ (lysin, tryptophan, metionin, cystein,

leucin…), 12 %-25% lipit, và các vitamin (B1, B2, C,D, E, K…) cҫn thiӃt cho cѫ

thӇ ngѭӡi và ÿӝng vұt. Mӝt ÿһc tính quan trӑng nӳa cӫa cây ÿұu tѭѫng là có nӕt sҫn

ӣ rӉ tҥo khҧ năng cӕÿӏnh nitѫ không khí, vì vұy trӗng ÿұu tѭѫng góp phҫn cҧi tҥo

ÿҩt và bҧo vӋ môi trѭӡng [20].

Sҧn xuҩt ÿұu tѭѫng phát triӇn mҥnh tҥi Mӻ, Brazil, Argentina, Trung Quӕc và

nhiӅu nѭӟc khác. Sҧn lѭӧng ÿұu tѭѫng trên thӃ giӟi ÿҥt hàng trăm triӋu tҩn/ năm. Trong

khi ÿó, ӣ ViӋt Nam sҧn lѭӧng mӟi chӍÿҥt trăm nghìn tҩn/ năm, ÿLӅu ÿó chӭng tӓ tình

hình sҧn xuҩt ÿұu tѭѫng ӣ nѭӟc ta so vӟi khu vӵc vүn còn ӣ mӭc thҩp. ĈӇ thúc ÿҭy sҧn

xuҩt ÿұu tѭѫng vҩn ÿӅ quan trӑng là chӑn tҥo ÿѭӧc nhӳng giӕng không chӍ cho năng

suҩt cao, phҭm chҩt tӕt mà còn phҧi thích hӧp vӟi ÿLӅu kiӋn ÿӏa hình khí hұu.

1ѭӟc ta có hӋ sinh thái rҩt ÿa dҥng, khí hұu giӳa các vùng, miӅn lҥi không

giӕng nhau. Ĉӏa hình có ÿӃn 3/4 là ÿӗi núi thѭӡng có mùa khô hanh ӣ miӅn Bҳc, mùa

khô nóng ӣ Tây Nguyên…Nhӳng năm gҫn ÿây diӉn biӃn khí hұu ngày càng phӭc tҥp,

Oѭӧng mѭa phân bӕ không ÿӅu giӳa các vùng và giӳa các thӡi kǤ trong năm nên hҥn

hán và nҳng nóng kéo dài. Ĉұu tѭѫng là cây tѭѫng ÿӕi mүn cҧm vӟi ÿLӅu kiӋn ngoҥi

cҧnh và thuӝc vào nhóm cây chӏu hҥn kém, công tác chӑn tҥo các giӕng ÿұu tѭѫng có

kiӇu gen chӕng chӏu ngày càngÿѭӧc quan tâm nghiên cӭu [10], [18], [23].

Ӣ ViӋt Nam, nguӗn gen cӫa cây ÿұu tѭѫng rҩt ÿa dҥng và phong phú; ngoài

nhӳng giӕng nhұp nӝi, giӕng lҥi tҥo và giӕng ÿӝt biӃn, còn có tұp ÿoàn các giӕng

ÿӏa phѭѫng. Nhӳng giӕng ÿұu tѭѫng ÿӏa phѭѫng thѭӡng có năng suҩt thҩp, nhѭng

lҥi có chҩt lѭӧng hҥt tӕt và khҧ năng chӕng chӏu cao vӟi các ÿLӅu kiӋn bҩt lӧi cӫa

ngoҥi cҧnh. Ĉһc tính chӏu nóng, chӏu hҥn cӫa các giӕng ÿұu tѭѫng này ÿã ÿѭӧc

nhiӅu nhà khoa hӑc quan tâm nghiên cӭu [18], [24], [31], [36]. Tuy nhiên, các tác

giҧ mӟi chӍ tұp trung nghiên cӭu các giӕng ÿұu tѭѫng trӗng ӣ các tӍnh trung du,

2

ÿӗng bҵng và các tӍnh vùng núi phía Bҳc, trong khi nguӗn gen cӫa cây ÿұu tѭѫng ӣ

các tӍnh khu vӵc Tây Nguyên nѭӟc ta cNJng rҩt ÿa dҥng, có nhiӅu ÿһc tính quý còn ít

ÿѭӧc quan tâm.

Tây Nguyên là vùng ÿҩt vӟi hai mùa rõ rӋt, mùa mѭa và mùa khô, mùa khô

thѭӡng kéo dài gây thiӃu nѭӟc trҫm trӑng dүn ÿӃn năng suҩt, sҧn lѭӧng cây trӗng

hàng năm giҧm mҥnh trong ÿó có cây ÿұu tѭѫng. Vì vұy, viӋc ÿánh giá, tuyӇn chӑn

các giӕng ÿұu tѭѫng có năng suҩt và chҩt lѭӧng, có khҧ năng chӕng chӏu hҥn cao

làm vұt liӋu chӑn giӕng là yêu cҫu thӵc tiӉn ÿһt ra cho ngành chӑn giӕng ÿұu tѭѫng

ӣ vùng ÿҩt Cao Nguyên này. Tӯ nhӳng lý do trên chúng tôi ÿã tiӃn hành ÿӅ tài:

“Nghiên cӭu ÿһc ÿLӇm hóa sinh và phân lұp gen chaperonin liên quan ÿӃn tính

chӏu hҥn cӫa mӝt sӕ giӕng ÿұu tѭѫng ÿӏa phѭѫng trӗng ӣ vùng Tây Nguyên”

nhҵm ÿánh giá chҩt lѭӧng hҥt và tìm hiӇu gen liên quan ÿӃn khҧ năng chӏu hҥn cӫa

cây ÿұu tѭѫng trong ÿiӅu kiӋn sinh thái ӣ khu vӵc Tây Nguyên.

2. Mөc tiêu nghiên cӭu

- So sánh chҩt lѭӧng hҥt cӫa mӝt sӕ giӕng ÿұu tѭѫng trӗng tҥi khu vӵc Tây Nguyên.

- Nghiên cӭu khҧ năng chӏu hҥn, cѫ sӣ hóa sinh và phân lұp gen liên quan

ÿӃn khҧ năng chӏu hҥn cӫa mӝt sӕ giӕng ÿұu tѭѫng trӗng tҥi khu vӵc Tây Nguyên.

3. Nӝi dung nghiên cӭu

- Phân tích ÿһc ÿLӇm hình thái, khӕi lѭӧng và kích thѭӟc hҥt cӫa mӝt sӕ

giӕng ÿұu tѭѫng trӗng tҥi Tây Nguyên.

- Xác ÿӏnh hàm lѭӧng protein, lipit trong hҥt cӫa các giӕng ÿұu tѭѫng nghiên cӭu.

- Phân tích thành phҫn axit amin trong protein hҥt cӫa các giӕng ÿұu tѭѫng

- Xác ÿӏnh hàm lѭӧng protein tan, hoҥt ÿӝ cӫa proteaza ӣ giai ÿRҥn hҥt nҧy mҫm.

-Ĉánh giá khҧ năng chӏu hҥn cӫa các giӕng ÿұu tѭѫng ӣ giai ÿRҥn cây non

trong ÿiӅu kiӋn hҥn nhân tҥo.

- Xác ÿӏnh hàm lѭӧng prolin ӣ giai ÿoҥn cây non 3 lá ӣ thӡi ÿLӇm trѭӟc và sau

khi xӱ lý bӣi hҥn.

- Nhân, tách dòng và ÿӑc trình tӵ gen chaperonin liên quan ÿӃn tính chӏu hҥn

cӫa mӝt sӕ giӕng ÿұu tѭѫng trӗng tҥi Tây Nguyên.

3

Chѭѫng 1

7ӘNG QUAN TÀI LIӊU

1.1. CÂY ĈҰU TѬѪNG

1.1.1. Ĉһc ÿLӇm sinh hӑc cӫa cây ÿұu tѭѫng

Ĉұu tѭѫng có tên khoa hӑc là Glycine max (L) Merrill, có bӝ nhiӉm sҳc thӇ

2n = 40, thuӝc thân thҧo, hӑÿұu (Fabaceae), hӑ phө cánh bѭӟm (Papilionoidea).

Ĉұu tѭѫng có nguӗn gӕc tӯ các tӍnh phía Bҳc và Ĉông Bҳc Trung Quӕc, các vùng

kӃ cұn cӫa Cӝng hòa liên bang Nga, TriӅu Tiên và Nhұt Bҧn.Các giӕng ÿұu tѭѫng

ÿang trӗng tҥi nѭӟc ta ÿѭӧc du nhұp tӯ Trung Quӕc tӯ lâu ÿӡi [13].

VӅ hình thái, cây ÿұu tѭѫng các bӝ phұn chính là rӉ, thân, lá, hoa và quҧ

RӉÿұu tѭѫng có rӉ cӑc gӗm rӉ cái và rӉ bên, trên bӝ rӉ cӫa cây ÿұu tѭѫng có

nhiӅu nӕt sҫn chӭa vi khuҭn Rhizobium japonicum có khҧ năng cӕÿӏnh nitѫ tӯ khí

trӡi cung cҩp ÿҥm cho cây, có vai trò cҧi tҥo ÿҩt [9].

Thân ÿұu tѭѫng có hình tròn, thân non có màu xanh hoһc tím, khi quҧ chín

thì thân ngҧ sang màu vàng nâu.

Lá ÿұu tѭѫng gӗm 3 loҥi lá: lá mҫm, lá ÿѫn và lá kép (có 3 lá chét ÿôi khi có

4-5 lá chét).

Hoa mӑc thành chùm ӣ nách lá, mӛi chùm hoa có tӯ 10-15 hoa, có màu trҳng

hoһc tím, hoa ÿұu tѭѫng tӵ thө phҩn hoàn toàn. Quҧ có thӇ thҷng hoһc cong có

nhiӅu lông, mӛi quҧ chӭa tӯ 1-5 hҥt nhѭng thông thѭӡng là 2-3 hҥt.

Hҥt ÿұu tѭѫng không có nӝi nhNJ mà chӍ có mӝt lӟp vӓ bao quanh phôi và 2 lá

mҫm. Hҥt có hình tròn hoһc hình bҫu dөc, tròn dài, tròn dҽt, vӓ hҥt ÿұu tѭѫng có màu

nâu, ÿen, vàng, xanh. Khӕi lѭӧng hҥt rҩt ÿa dҥng tӯ 20-400 mg/hҥt

&ăn cӭ vào thӡi gian sinh trѭӣng cӫa cây ÿұu tѭѫng ngѭӡi ta chia làm 3 loҥi:

Giӕng chín sӟm (75-85 ngày), giӕng chín trung bình (80-100 ngày), và giӕng chín

muӝn (110-120 ngày). Thӡi gian sinh trѭӣng là mӝt yӃu tӕ quan trӑng ÿӇ lӵa chӑn

cây trӗng luân canh tăng vө [28].

4

1.1.2. Giá trӏ kinh tӃ cӫa cây ÿұu tѭѫng

Ĉұu tѭѫng là cây trӗng có giá trӏ kinh tӃ cao, là cây công nghiӋp, cây thӵc

phҭm, vӯa là cây cҧi cҧi tҥo ÿҩt. Vӟi ѭu thӃ ngҳn ngày, trӗng ÿѭӧc nhiӅu vө trong

Qăm, có thӇ trӗng thuҫn, trӗng xen, luân canh gӕi vө, trӗng ÿѭӧc nhiӅu vùng sinh

thái khác nhau, vì vұy sau lúa và ngô, cây ÿұu tѭѫng có mӝt vai trò ÿһc biӋt quan

trӑng trong nӅn nông nghiӋp nhiӋt ÿӟi.

VӅ mһt dinh dѭӥng, hҥt ÿұu tѭѫng có thành phҫn dinh dѭӥng cao chӭa 30-

56% protein, 12-25% lipit và 20% gluxit [20], là nguӗn axit amin, vitamin (B1, B2,

C, D, E) rҩt quan trӑng ÿӕi vӟi ÿӡi sӕng cӫa con ngѭӡi. Protein ÿұu tѭѫng còn có

tác dөng hӳu hiӋu giҧm cholesterol trong máu, giҧm thiӇu nguy cѫ các bӋnh liên

quan ÿӃn tim mҥch, chúng cNJng ngăn cҧn sӵ phát triӇn các mҫm ung thѭ, ngăn ngӯa

bӋnh thұn, bӋnh tiӇu ÿѭӡng, bӋnh xӕp xѭѫng.....

Trong công nghiӋp, sҧn phҭm tӯ cây ÿұu tѭѫng ÿѭӧc sӱ dөng rҩt ÿa dҥng

nhѭ dùng trӵc tiӃp hҥt khô hoһc chӃ biӃn thành ÿұu phө, ép thành dҫu ÿұu tѭѫng,

làm bánh kҽo, sӳa ÿұu, nѭӟc giҧi khát, nѭӟc chҩm ... ÿáp ӭng nhu cҫu ÿҥm trong

khҭu phҫn ăn hàng ngày cӫa ngѭӡi cNJng nhѭ gia súc.

Ӣ nhӳng quӕc gia phát triӇn, ngѭӡi ta còn dùng ÿұu tѭѫng vào các kӻ nghӋ

khác nhѭ biӃn chӃ cao su nhân tҥo, mӵc in, sѫn, xà phòng, chҩt tѫ nhân tҥo, chҩt

nhiên liӋu lӓng, dҫu làm trѫn trong kӻ nghӋ hàng không.

Trong trӗng trӑt, cây ÿұu tѭѫng còn có tác dөng cҧi tҥo ÿҩt, tăng năng suҩt

các cây trӗng khác. ĈLӅu này có ÿѭӧc là do hoҥt ÿӝng cӕÿӏnh N2 cӫa loài vi khuҭn

Rhizobium cӝng sinh trên rӉ cây. Nhӡ khҧ năng cӕÿӏnh ÿҥm nên sau mӛi vө thu

hoҥch thành phҫn hóa tính cӫa ÿҩt trӗng ÿѭӧc cҧi thiӋn rõ rӋt, lѭӧng ÿҥm trong ÿҩt

tăng và khu hӋ vi sinh vұt hiӃu khí trong ÿҩt FNJng tăng. Do ÿó, có lӧi ÿӕi vӟi cây

trӗng khác và sau khi thu hoҥch toàn bӝ thân lá, rӉ, lá phӫ lҥi bӅ mһt ÿҩt vӯa có tác

dөng che phӫ chӕng xói mòn, vӯa là nguӗn hӳu cѫ giàu ÿҥm cҧi tҥo ÿҩt.

1.1.3. Tình hình sҧn xuҩt ÿұu tѭѫng trên thӃ giӟi và ӣ ViӋt Nam

Trên thӃ giӟi (tính ÿӃn tháng 4/ 2006), có 78 nѭӟc trӗng ÿұu tѭѫng vӟi diӋn

tích là 91,3 triӋu ha; năng suҩt 22,9 tҥ/ ha, sҧn lѭӧng ÿҥt 236,1 triӋu tҩn. Các nѭӟc

sҧn xuҩt ÿұu tѭѫng ÿӭng ÿҫu thӃ giӟi là: Mӻ, Brazil, Argentina và Trung Quӕc

chiӃm khoҧng 90-95% tәng sҧn lѭӧng ÿұu tѭѫng trên toàn thӃ giӟi [45].

5

Nhѭ vұy, có thӇ thҩy ÿұu tѭѫng chiӃm mӝt vӏ trí quan trӑng trong nӅn kinh tӃ

thӃ giӟi không chӍ do ÿѭӧc gieo trӗng trên diӋn tích lӟn ӣ 78 nѭӟc, mà hҥt ÿұu tѭѫng

còn ÿѭӧc sӱ dөng rӝng rãi ÿӇ làm thӵc phҭm và nguyên liӋu cho công nghiӋp.

Bҧng 1.1. Sҧn lѭӧng ÿұu tѭѫng cӫa mӝt sӕ nѭӟc trên thӃ giӟi niên vө 2006 – 2007

(Theo Oil World); Ĉѫn vӏ tính: triӋu tҩn

Ӣ ViӋt Nam, trong vòng hѫn 20 năm qua (tӯ 1985- 2006) diӋn tích, năng

suҩt và sҧn lѭӧng ÿұu tѭѫng ÿã không ngӯng tăng, ÿһc biӋt trong nhӳng năm gҫn

ÿây: Fө thӇ Qăm 2000 diӋn tích trӗng ÿұu tѭѫng là 124100 ha ÿӃn năm 2005 tăng lên

203600 ha, năng suҩt ÿҥt tӯ 12000 tҥ/ha năm 2000 lên 14,300 tҥ/ha năm 2005 và

sҧn lѭӧng tӯ 147300 tҩn năm 2000 lên 290600 tҩn năm 2005 [21].

ThӃ giӟi 236,1

Mӻ 86,8

Brazil 59,0

Argentina 47,2

Paraguay 6,5

Trung Quӕc 16,2

Ҩn Ĉӝ 7,7

Canada 3,5

Ukraine 0,9

Liên bang Nga 0,7

Indonesia 0,8

ViӋt Nam 0,3

Thái Lan 0,2

Nigeria 0,4

Các nѭӟc khác 0,8