Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Trung Tâm NC Khoai tây, Rau và Hoa, trồng rau Hàn Quốc theo VietGap

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  7
 Số lượt truy cập :  25668101
Tạo đột biến định hướng thông qua hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 trong tạo đột biến gen nhằm nâng cao chất lượng hạt đậu tương
Thứ năm, 25-03-2021 | 08:07:49

PGS. TS. Phạm Bích Ngọc, Viện Công nghệ sinh học

 

Thông qua hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9, các nhà khoa học Viện Công nghệ sinh học đã tạo ra các dòng đậu tương mang đột biến định hướng trên gen GOLS với hàm lượng đường khó tiêu giảm thiểu trong hạt. Đây là nghiên cứu đầu tiên trên thế giới ứng dụng thành công hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để tạo đột biến định hướng trên nhóm gen mã hóa cho Galactinol synthase trên cây đậu tương.

 

Hạt đậu tương là nguồn thực phẩm cho con người, thức ăn cho vật nuôi và làm nguyên liệu trong công nghiệp thực phẩm. Tuy nhiên, hàm lượng cao của nhóm đường họ raffinose (RFO) trong hạt đậu tương gây khó tiêu và giảm hiệu suất hấp thụ dinh dưỡng. Do vậy, các nghiên cứu nâng cao chất lượng hạt đậu tương thông qua giảm hàm lượng RFO đang được quan tâm trong những năm gần đây.

 

Sau 02 năm thực hiện, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ CRISPR/Cas9 trong tạo đột biến gen nhằm giảm tích lũy đường raffinose nâng cao chất lượng hạt cây đậu tương”, mã số VAST02.04/19-20 do PGS. TS. Phạm Bích Ngọc, Viện Công nghệ sinh học làm chủ nghiệm đã được nghiệm thu cấp cơ sở xếp loại Xuất sắc. Đề tài đã tạo ra các dòng đậu tương đột biến có hàm lượng RFO thấp hơn nhiều so với cây đối chứng, đồng thời hàm lượng đường dễ tiêu được tăng cao.

 

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã sử dụng hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR/Cas9 để gây đột biến nhóm gen mã hóa cho Galactinol synthase nhằm giảm hàm lượng đường khó tiêu họ raffinose (RFOs) trong hạt đậu tương. Các vector mang cấu trúc CRISPR/Cas9 được thiết kế và chuyển vào cây đậu tương thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Ở thế hệ T0 đã thu được các dòng đậu tương mang đột biến khác nhau. Các dòng triển vọng được tiếp tục gieo để thu được các dòng đột biến kỳ vọng của hai gen GmGOLS1AGmGOLS1B ở thế hệ T1 và T2.

Hình 1A

Hình 1B

Hình 1A: Xác định đột biến định hướng thông qua giải trình tự gen quan tâm ở thế hệ T2. GmGOLS1A-WT, GmGOLS1B-WT: Trình tự gen mã hóa Galactinol synthase của cây đậu tương đối chứng; Hình 1B: Sự phân ly ở thế hệ T2 của dòng đậu tương đột biến D1.1; Phân tích được thực hiện trên gel agarose 2%

 

Kết quả các phân tích hóa sinh trên các hạt của dòng T2 mang đột biến được di truyền ổn định nhằm xác định hàm lượng đường trong hạt đậu tương cho thấy sự thay đổi rõ ràng trong thành phần hạt của các dòng đậu tương đột biến. Trong đó, tổng hàm lượng đường khó tiêu RFO (Raffinose Family Oligosaccharides) trong dòng đột biến đơn gen giảm 32% so với cây đối chứng, và trong dòng đột biến cả hai gen giảm 34,1% so với cây đối chứng (Hình 2A). Ngoài ra, mặc dù không có sự khác biệt về lượng stachyose  giữa dòng đột biến đơn gen và đột biến đồng thời hai gen nhưng so với hạt WT (Cây đậu tương đối chứng không mang đột biến) hàm lượng stachyose ở các dòng đột biến giảm tới 30%. Ở hạt T3, hàm lượng đường sucrose trong dòng đột biến đơn gen giảm 25,4% so với WT trong khi hàm lượng đường sucrose trong dòng đột biến đồng thời hai gen không có khác biệt đáng kể so với WT (Hình 2C). Tuy nhiên, khi tính toán tỷ lệ từng cacbohydrat trên tổng cacbohydrat hòa tan thì ghi nhận sự tăng tỷ lệ sucrose ở cả hai dòng đột biến đơn gen và đột biến đồng thời hai gen (Hình 2B).

Hình 2A

Hình 2B

Hình 2C

Thành phần các loại đường trong hạt của các dòng cây đậu tương. Hình 2A: Hàm lượng cacbohydrat tổng số và đường khó tiêu RFOs tổng số được đo bằng HPLC; Hình 2B: Tỷ lệ của stachyose và sucrose trên tổng lượng cacbohydrat hòa tan; Hình 2C: C: Hàm lượng các loại cacbohydrat trong hạt đậu tương; (DT26: Cây đậu tương đối chứng không mang đột biến - WT; D1.1.5-4, D1.1.7-1, D1.1.7-2, D1.1.14-3: Các hạt đậu tương đột biến T3)

 

Các thành phần khác, bao gồm độ ẩm, protein, chất béo, tinh bột trong hạt cũng được phân tích. Kết quả đo được cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ tinh bột giữa các dòng đột biến và WT. Tuy nhiên, tỷ lệ protein và chất béo trong dòng đột biến đơn gen cao hơn (tương ứng là 40,06% và 21,9%) so với WT (tương ứng là 38,30% và 19,8%), trong khi đó, không ghi nhận sự thay đổi của các giá trị này đối với dòng đột biến đồng thời hai gen. Kết quả này chỉ ra rằng hai gen GmGOLS1A và GmGOLS1B không chỉ tham gia vào quá trình sinh tổng hợp RFO.

Hình 3A: Sinh trưởng của dòng đậu tương DT26 (WT) và các dòng đậu tương đột biến T2 (D1.1.5-4, D1.1.7-1, D1.1.7-2, D1.1.14-3) trong nhà lưới của Viện Công nghệ sinh học

Hình 3B: Đánh giá khả năng nảy mầm của các dòng đậu tương đột biến so với dòng WT

Hình 3C: Các chỉ số sinh trưởng, bao gồm số đốt, số nhánh, kích thước lá của các dòng đậu tương sinh trưởng trong nhà lưới

 

Bên cạnh đó, các nhà khoa học cũng đánh giá sinh trưởng và phát triển của các dòng đậu tương đột biến trong điều kiện nhà lưới. Kết quả thu được đã chứng minh các dòng đột biến có sự thay đổi về hàm lượng RFOs trong hạt sinh trưởng và phát triển bình thường, không có sự khác biệt so với cây đối chứng (Hình 3A và 3C). Ngoài ra, tỷ lệ nảy mầm của các hạt đậu tương T3 cũng được đánh giá. Kết quả so sánh cho thấy đột biến không làm ảnh hưởng đến sức nảy mầm của các hạt đậu tương (Hình 3B). Như vậy, về mặt hình thái và sinh trưởng, cây đậu tương đột biến không cho thấy sự khác biệt so với các cây đối chứng trong cùng điều kiện trồng trọt.

 

Kết quả của đề tài là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về đường hướng sinh tổng hợp đường trong cây đậu tương cũng như một số cây trồng khác. Nghiên cứu cũng góp phần khẳng định vai trò cũng như sự tương tác giữa các gen liên quan tới enzym tham gia vào sinh tổng hợp đường trong hạt. Đây cũng là thành công đầu tiên về chỉnh sửa gen trên các giống đậu tương Việt Nam, mở ra tiềm năng ứng dụng trong cải tạo các giống đậu tương trong nước. Bên cạnh đó, việc sử dụng các giống đậu tương có hàm lượng đường khó tiêu thấp sẽ nâng cao sức khỏe người tiêu dùng, cải thiện hiệu quả trong sản xuất và chăn nuôi. Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng đã được công bố trên Tạp chí quốc tế Frontiers in Plant Science: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2020.612942/full

 

 Thanh Hà - VAST

 

Trở lại      In      Số lần xem: 50

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cậy lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD