Nghiên cứu, chọn tạo các dòng Xoan ta chuyển gen có năng suất, chất lượng cao
Tăng cường biểu hiện gen GA20 oxidase là một phương thức triển vọng để cải thiện sự phát triển và sinh khối của thực vật. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi tăng biểu hiện của gen GA20ox giúp thực vật phát triển tốt hơn, cải thiện sinh khối. Tuy nhiên, sự biểu hiện quá mức của gen này có thể gây ra các kiểu hình không mong muốn, chẳng hạn như giảm kích thước lá và đường kính thân, v.v.
Để hạn chế những ảnh hưởng này, các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ sinh học đã nghiên cứu và sử dụng promoter At1g có biểu hiện đặc hiệu ở rễ (At1g) để điều khiển biểu hiện của gen AtGA20ox. Tính đặc hiệu trong biểu hiện ở rễ của promoter này đã được khẳng định bằng kết quả nhuộm GUS và realtime-PCR ở các dòng thuốc lá chuyển gen GUS (Hình 1).
Hình 1. Sự biểu hiện của gen GUS ở cây thuốc lá chuyển gen.
A Biểu hiện của gen GUS trong các mô khác nhau bào gồm rễ , lát cắt ngang của thân và lá của cây thuốc lá đối chứng không chuyển gen , dòng chuyển gen At1g::GUS và dòng chuyển gen 35S::GUS . B Mức độ biểu hiện gen gus trong các dòng thuốc lá chuyển gen. Kết quả realtime-PCR (trên) và RT-PCR (dưới) đánh giá mức độ biểu hiện gen gus và Actin ở đỉnh rễ , rễ , thân và lá . * thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa với P < 0,05 (n = 3). NtAct (gen Nicotiana tabacum Actin) được sử dụng làm gen tham chiếu.
Tăng cường biểu hiện của gen AtGA20ox dưới sự điều khiển của promoter At1g giúp cây thuốc lá và cây Xoan ta sinh trưởng tốt và nâng cao sinh sinh khối (Hình 2). Chiều cao thân cũng như trọng lượng tươi của thân và rễ tăng lên tới 1,5-3 lần ở thuốc lá chuyển gen và 2 lần ở Xoan ta chuyển gen so với cây không chuyển gen. Cả cây thuốc lá và Xoan ta chuyển gen đều cho thấy sự gia tăng chiều rộng xylem của rễ với tỷ lệ xylem trên phloem trên 150%-200% so với cây WT. Đặc biệt không ghi nhận những bất thường về kiểu hình của cây chuyển gen At1g::AtGA20ox . Những kết quả này chứng minh tiềm năng to lớn của promoter At1g trong tăng cường biểu hiện gen AtGA20ox nhằm nâng cao sự tăng trưởng và cải thiện sinh khối ở cây thân gỗ và một số loài thực vật khác.
Hình 2. Đặc điểm hình thái của các dòng thuốc lá, Xoan ta chuyển gen.
Chiều cao cây (A), trọng lượng tươi của thân (B) và rễ (C) của các dòng thuốc lá chuyển gen. Các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa với P < 0,05 (n = 5). Chiều cao cây (D), trọng lượng tươi của thân (E) và rễ (F), lát cắt ngang của rễ nhuộm với toluidine blue (G) của các dòng Xoan ta chuyển gen. Thanh ngang tương đương với 1000 µm; * thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa với P < 0,05 (n = 5). WT: cây không chuyển gen; A5, A7, A9: các dòng thuốc lá chuyển gen At1g::GA20ox; S2, S5: các dòng thuốc lá chuyển gen 35S::GA20ox; A1, A5, A14: các dòng Xoan ta chuyển gen At1g::GA20ox.
Ý nghĩa về mặt khoa học: Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng của việc sử dụng các promoter đặc hiệu để điều khiển của gen GA20ox trong nghiên cứu nhằm nâng cao sinh trưởng và sinh khối ở thực vật. Các gen được phân lập, các cấu trúc vector chuyển gen được thiết kế trong thí nghiệm, các chủng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens chứa cấu trúc vector chuyển gen có thể được sử dụng để phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo trên đối tượng cây trồng khác, đặc biệt là các cây lâm nghiệp.
Ý nghĩa đối với kinh tế - xã hội: Các dòng cây chuyển gen hiện tại sẽ là nguyên liệu cho công tác chọn tạo phát triển các dòng xoan ta sinh trưởng nhanh phục vụ công tác phát triển rừng sản xuất. Các dòng Xoan ta chuyển gen có năng suất, chất lượng cao, có bộ rễ khỏe có khả năng sinh trưởng nhanh trên nền đất nghèo dinh dưỡng có tiềm năng để nâng cao hiệu quả trồng rừng cho đồng bào các dân tộc miền núi, góp phần xoá đói giảm nghèo, phát triển công nghiệp chế biến gỗ...
Triển vọng nhân rộng các kết quả/sản phẩm trong tương lai: Dòng Xoan ta chuyển gen có bộ rễ tốt, sức sinh trưởng nhanh sẽ tiếp tục được trồng khảo nghiệm hoặc chuyển giao cho các đơn vị nghiên cứu về giống cây lâm nghiệp thuộc Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn để đánh giá an toàn sinh học, trồng khảo nghiệm, công nhận giống mới.
Nguồn: Vast
