Đậu tương là thực vật Hai lá mầm có hệ rễ cọc phát triển gồm một rễ cái và nhiều rễ bên. Rễ cái phát triển dài ăn xuyên vào lòng đất từ 30 50 cm. Rễ bên phát sinh quanh cổ rễ mọc lan toả ra xung quanh gốc, hút nước và khoáng trên tầng đất mặt chừng 15 25 cm. Bộ rễ của đậu tương phát triển liên tục cho tới khi thu hoạch thì rễ mới ngừng phát triển. Đặc điểm hình thái bộ rễ là tính trạng đa gen, nghĩa là do nhiều gen điều khiển ở cấp độ phân tử. Những nghiên cứu gần đây trên đậu tương phát hiện một số gen liên quan đến sự phát triển hệ rễ hoạt động tích cực trong điều kiện khô hạn như GmCuAO, GmNAC, SbHrGP3, GsGF14o, GmEXP... Tuy nhiên, những cơ chế phân tử điều khiển sự kéo giãn thành tế bào dẫn đến sự phát triển kéo dài rễ chống lại điều kiện khô hạn cần được quan tâm và làm sáng tỏ.
Trang 1NGHIÊN CỨU NHÓM GEN LIÊN QUAN ĐẾN SỰ
PHÁT TRIỂN HỆ RỄ Ở CÂY ĐẬU TƯƠNG
(GLYCINE MAX (L.) Merrill)
Báo cáo chuyên đề 2
Người hướng dẫn KH: GS.TS Chu Hoàng Mậu
PGS.TS Nguyễn Vũ Thanh Thanh NCS: Lò Thanh Sơn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Trang 2MỞ ĐẦU
Trang 3Sự phát triển hệ rễ giúp thực vật vượt qua khô hạn
Trang 4MỞ ĐẦU
Đặc điểm về sự phát triển hệ rễ đậu tương
Trang 5MỞ ĐẦU
Cơ sở phân tử điều khiển sự phát triển hệ rễ
Gen liên quan đến sự kéo dài tế bào
Vùng sinh trưởng rễ: GmEXP và một số
gen khác (GmCuAO, SbHrGP3, GsGF14)
Theo Jung J.K., McCouch S., Front Plant Sci., 2013
Trang 6MỤC TIÊU
Làm sáng tỏ được tác động của khô hạn đối với cây đậu tương và cơ chế phân tử điều khiển sự phát triển hệ rễ cây đậu tương chống lại điều kiện khô hạn.
MỞ ĐẦU
Trang 7• Nghiên cứu tác động của hạn đối với đậu
Trang 8• Đặc điểm về cây đậu tương
• Các giai đoạn phát triển
TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐỐI VỚI CÂY ĐẬU TƯƠNG
Trang 9• Đặc điểm về cây đậu tương
• Thời vụ và nhu cầu về nước
TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐỐI VỚI CÂY ĐẬU TƯƠNG
Xen canh nhiều vụ trong năm
Độ ẩm đồng ruộng: 50-60%
Trang 10• Tác động của hạn đối với cây đậu tương
TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐỐI VỚI CÂY ĐẬU TƯƠNG
HẠ N
HẠ N
Gây héo lá, chóng tàn
Hình thành lạp lục dị hình
Hình thành lạp lục dị hình
Giảm vận chuyển điện tử
Giảm vận chuyển điện tử
Ảnh hưởng hoạt tính enzyme
Ảnh hưởng hoạt tính enzyme
Giảm khả năng
cố định nitơ Giảm khả năng
cố định nitơ
Trang 11• Tác động của hạn đối với cây đậu tương
• Giai đoạn sinh thực
TÁC ĐỘNG CỦA HẠN ĐỐI VỚI CÂY ĐẬU TƯƠNG
HẠN
Giảm 32-44% năng suất hạt
Trang 12• Gen GmACS xác định tiền chất ethylene –
gián tiếp khởi sinh hình thành rễ bên
• Gen GmCuAO liên quan sự phát triển tế
bào mô rễ và trụ dưới lá mầm
• Gen Sb-HRGP3 kiểm soát sự kéo dài rễ
MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ GEN LIÊN QUAN ĐẾN
SỰ PHÁT TRIỂN HỆ RỄ CÂY ĐẬU TƯƠNG
Trang 13• Nhóm gen GmNAC gián tiếp điều chỉnh sự
phát sinh, phát triển kéo dài rễ bên
• GsGF14o tăng cường phát triển kéo dài rễ
• Gen GmEXP1 xác định protein expansin
tác động kéo giãn thành tế bào – hoạt động chủ yếu ở miền sinh trưởng rễ cây đậu tương
MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ GEN LIÊN QUAN ĐẾN
SỰ PHÁT TRIỂN HỆ RỄ CÂY ĐẬU TƯƠNG
Trang 14• Đặc điểm gen expansin đậu tương
• Liên họ gen expansin gồm: α-expansin, expansin, expansin,
β-expansin, expansin-β-expansin, β-like A và expansin-β-expansin, β-like B
• Đậu tương có tổng số 75 gen expansin trên
18 cặp NST (trừ NST 8 và 16): 49 gen EXPA,
9 gen EXPB, 2 gen EXLA và 15 gen EXLB.
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 15• Đặc điểm gen expansin đậu tương
• Sự biểu hiện gen GmEXP ở các mô có khác biệt: các gen biểu hiện ở rễ là EXPA(2, 8, 12,
23, 29, 36, 37) và EXPB12
• Nhân tố cis điều hoà biểu hiện gen expansin
nhận tín hiệu từ: phytohormone, và kích thích trực tiếp từ những bất lợi của môi trường
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 16• Đặc điểm gen GmEXP1
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 17• Đặc điểm gen GmEXP1
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 18• Đặc điểm của protein expansin
• Protein expansin gồm 3 phân họ: α, β và γ
• Các polypeptide expansin đậu tương dài từ
218 -expansin, β- 309 amino acid, m = 23,5 – 33,8kDa
• Giá trị pI dao động từ 4,5 – 9,8
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 19• Đặc điểm của protein expansin
• Vùng tín hiệu: 16 – 31 amino acid và 2 vùng chức năng giả định
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 20• Đặc điểm của protein expansin
PROTEIN VÀ GEN EXPANSIN ĐẬU TƯƠNG
Trang 21• Cấu trúc phân tử thành tế bào thực vật
EXPANSIN VÀ CƠ CHẾ KÉO GIÃN THÀNH TẾ
BÀO
Trang 22• Cấu trúc phân tử thành tế bào thực vật
EXPANSIN VÀ CƠ CHẾ KÉO GIÃN THÀNH TẾ
Trang 23• Cơ chế kéo giãn thành tế bào của expansin
• Tế bào tăng trưởng đòi hỏi phải nới lỏng mạng lưới vi sợi thành tế bào kết hợp sức trương TB; đồng thời bổ sung các thành phần kiến tạo
• Expansin hoạt động ở “pH sinh trưởng” và đạt
tỷ lệ về khối lượng với thành tế bào (1:10000)
EXPANSIN VÀ CƠ CHẾ KÉO GIÃN THÀNH TẾ
BÀO
Trang 24• Cơ chế kéo giãn thành tế bào của expansin
EXPANSIN VÀ CƠ CHẾ KÉO GIÃN THÀNH TẾ
BÀO
* Theo McQueen-Mason
- Bẻ gãy liên kết phi hóa trị
- Tăng cường hoạt tính cho enzyme cellulolase
Trang 25• Cơ chế kéo giãn thành tế bào của expansin
EXPANSIN VÀ CƠ CHẾ KÉO GIÃN THÀNH TẾ
BÀO
GmEXP1
Trang 26KẾT LUẬN
1 Môi trường khô hạn kéo dài ảnh hưởng xấu
đến sinh trưởng và phát triển của đậu tương
2 Sự phát triển hệ rễ đậu tương được điều khiển
bởi nhiều gen ở nhiều giai đoạn phát triển
3 Cơ chế tác động của gen expansin đối với sự
giãn thành tế bào liên quan đến sự phát triển kéo dài rễ đã được thực nghiệm chứng minh
Trang 27NHẬN XÉT
-expansin, β- Đối mặt với tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu, việc tiến hành các nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng chịu hạn là vấn đề thời sự, cấp bách hiện nay.
-expansin, β- Một số gen liên quan đến sự phát triển hệ rễ đậu tương
đã được làm sáng tỏ cơ chế phân tử và đánh giá chức năng trên cây mô hình.
-expansin, β- GmEXP1 được phân lập, đánh giá chức năng trên cây
mô hình (2003) nhưng chưa có công bố chuyển vào cây đậu tương.
Trang 28Xin trân trọng cảm ơn!
