Nghiên cứu chuyển gien OsNAC 1 liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa Japonica

Dưới điều kiện bất lợi của môi trường như hạn, mặn, lạnh,… thực vật phải có những đáp ứng cả về hình thái, sinh lý và hóa sinh để tồn tại và thích nghi. Ở mức độ phân tử, yếu tố môi trường bất lợi làm gia tăng mức độ biểu hiện và tích lũy của hàng loạt các gien và protein đáp ứng stress trong tế bào thực vật. Các gien đáp ứng điều kiện môi trường bất lợi được chia làm 2 nhóm: (1) nhóm gien chức năng mã hóa các protein trực tiếp tham gia vào đáp ứng với điều kiện bất lợi và (2) nhóm gien điều khiển mã hóa các protein điều hòa sự biểu hiện của các gien chức năng liên quan tới đáp ứng chống chịu stress. Các gien mã hóa nhân tố phiên mã thuộc nhóm thứ hai và là một nhóm gien lớn gồm nhiều họ gien. Nhóm gien này mặc dù không tham gia trực tiếp vào phản ứng đáp ứng với điều kiện hạn của thực vật nhưng sự biểu hiện của chúng lại có vai trò kích hoạt sự biểu hiện của rất nhiều gien chức năng khác tham gia vào quá trình đáp ứng stress, dẫn tới làm tăng cường khả năng chống chịu các yếu tố stress, bao gồm cả stress hạn ở thực vật.

Thực tế này đã mở ra một hướng nghiên cứu mới cho lĩnh vực nghiên cứu chọn giống cây trồng dựa trên công nghệ chuyển gien thực vật, đó là chỉ cần chuyển một hay một vài gien mã hóa nhân tố phiên bản thay vì vài trăm gien chức năng vào cây để tăng cường tính chống chịu của cây trồng.Chính vì lí do này mà các nghiên cứu về phân lập, đặc tính hóa chống chịu điều kiện bật lợi đã trở thành định hướng đầy tiềm năng trong nghiên cứu tăng cường sức chống chịu yếu tố môi trường bất lợi như hạn, mặn, lạnh, nhiệt độ cao… của cây trồng.

Ở nghiên cứu này đã chuyển nạp cấu trúc biểu hiện gien OsNAC1 vào giống lúa Japonica mô hình thông qua vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens. Kết quả nghiên cứu là tiền đề cho việc nghiên cứu chức năng gien OsNAC1, từ đó hướng tới mục tiêu tạo ra các giống cây trồng chuyển gien có khả năng chống chịu tốt với điều kiện môi trường.Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu biến nạp vector biểu hiện vào vi khuẩn Agrobacterium LBA4404, chuyển nạp gien vào lúa thông qua vi khuẩn Agrobacterium, tách chiết ADN tổng số từ mô thực vật.

Qua thời gian nghiên cứu, kết quả cho thấy đã tạo ra được các chủng vi khuẩn Agrobacterium tái tổ hợp mang các cấu trúc biểu hiện gien chứa trình tự mã hóa nhân tố phiên bản mã OsNAC1 có liên quan tới đáp ứng stress của thực vật được điều khiển bởi promoter hoạt động liên tục Ubiquitin. Cấu trúc biểu hiện gien được chuyển nạp thành công vào giống lúa Japonica thông qua vi khuẩn Agrobacterium. Các dòng cây chuyển gien T1 có mang gien đích có khả năng nảy mầm trên môi trường chọn lọc có bổ sung chất kháng sinh hygromyxin. Các kết quả nghiên cứu này là tiền đề cho các nghiên cứu sâu hơn về chức năng của OsNAC1 trong cây lúa, từ đó hướng tới việc tạo ra các dòng lúa có khả năng chống chịu cao nhờ công nghệ chuyển gien thực vật.

Theo Phòng Quản lý nguồn gen và An toàn sinh học,
Cục Bảo tồn đa dạng sinh học