THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

• Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng chỉ thị phân tử liên quan đến tính chịu hạn của cây ngô nếp địa phương
• Mã số: ĐH2018- TNA04-02
• Chủ nhiệm đề tài: TS. Phạm Thị Thanh Nhàn
• Tổ chức chủ trì: Trường ĐH Sư phạm- ĐH Thái Nguyên
• Thời gian thực hiện: 24 tháng, gia hạn 6 tháng

2. Mục tiêu

• Xác định được mối tương quan giữa anthocyanin và khả năng chịu hạn của cây ngô nếp địa phương.
• Đánh giá được mức độ phiên mã của gen điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin của ngô nếp địa phương trong điều kiện hạn.

Những mục tiêu trên nhằm định hướng ứng dụng trong tuyển chọn và bảo tồn giống ngô nếp có chất lượng và khả năng chịu hạn cao.

3. Tính mới và sáng tạo

• Xác định được mức độ tương quan giữa hàm lượng anthocyanin với khả năng chịu hạn của cây ngô nếp địa phương, và anthocyanin được coi là một trong các chỉ thị chọn lọc giống ngô chịu hạn.
• Phân lập được 02 đoạn gen B và Lc mã hóa cho protein là nhân tố phiên mã điều hòa quá trình sinh tổng hợp anthocyanin.
• Xác định được mức độ phiên mã của 02 gen B và Lc là một trong các chỉ thị cho khả năng chịu hạn giai đoạn cây ngô non.

4. Kết quả nghiên cứu

• Xác định mối tương quan giữa sự biến đổi hàm lượng anthocyanin và khả năng chịu hạn của ngô nếp địa phương ở giai đoạn cây con.
• Phân lập đoạn gen (hoặc gen) điều hòa hoạt động của nhóm gen cấu trúc mã hoá enzyme chuyển hóa tổng hợp sắc tố anthocyanin ở đại diện thuộc nhóm chịu hạn tốt và kém trong điều kiện hạn.
• Sử dụng kỹ thuật real- time RT- PCR để phân tích, so sánh mức độ biểu hiện của gen ở giai đoạn phiên mã của đại diện thuộc nhóm chịu hạn tốt và kém trong điều kiện hạn.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học

- 01 Bài báo SCI (Q2), 01 Bài báo khoa học đăng trên tạp chí trong nước

1. Nguyễn Thị Khuyên, Phạm Thị Thanh Nhàn (2019), “Tách dòng gen Lc hoạt hóa sinh tổng hợp anthocyanin ở cây ngô nếp địa phương (Zea mays subsp. ceratina (Kuelshov) Zhuk)”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ- ĐH Thái Nguyên, 194(01), tr.139 – 144, ISSN: 1859-2171.
2. Nhan Thi Thanh Pham, Son Van Le, Binh Tran Le, Mau Hoang Chu (2020) “The correlation between anthocyanin content, transcription levels of B and Lc genes, and maize drought tolerance ability” (Tiếng Việt: “Mối quan hệ giữa hàm lượng anthocyanin, mức độ phiên mã của gen B, Lc và khả năng chịu hạn ở cây ngô”). SYLWAN, 164(4), pp. 236- 250 (SCI; SCImago: Q2).

5.2. Sản phẩm đào tạo

- 01 Luận văn thạc sỹ, hỗ trợ 01 Đề tài NCKH sinh viên:

1. ThS Nguyễn Thị Khuyên (2018): “Phân lập gen mã hóa protein Lc điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin từ cây ngô nếp địa phương”, Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên.
2. SV Phạm Ngọc Sơn (2018): “Nghiên cứu phân lập một số chủng vi sinh vật gây bệnh trên quả/lá và thử nghiệm hoạt tính kháng của một số chế phẩm có nguồn gốc sinh học”, Trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên.

5.3. Sản phẩm ứng dụng

1. Chỉ thị hàm lượng anthocyanin;
2. Chỉ thị mức độ phiên mã của gen điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

6.1. Phương thức chuyển giao

Kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm định hướng ứng dụng trong tuyển chọn và bảo tồn giống ngô nếp có chất lượng và khả năng chịu hạn cao nói riêng và cây trồng nói chung.

6.2. Địa chỉ ứng dụng

Các trung tâm, viện nghiên cứu, phòng thí nghiệm Sinh học có thể sử dụng hàm lượng anthocyanin và mức độ phiên mã của gen điều hòa sinh tổng hợp anthocyanin làm chỉ thị chọn giống cây ngô chịu hạn giai đoạn cây non.

6.3. Tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu

6.3.1. Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo

Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu phục vụ nghiên cứu, đào tạo sinh viên ngành Sinh học. Đặc biệt bồi dưỡng khả năng nghiên cứu của các giảng viên trẻ, góp phần nâng cao chất lượng, hiệu quả đào tạo và nghiên cứu khoa học của Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên. Đồng thời là sự gắn kết giữa việc học tập lý thuyết với thực hành và ứng dụng các tiến bộ của Công nghệ sinh học hiện đại trong điều kiện thực tiễn Việt Nam.

6.3.2. Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan

Các cơ sở, trung tâm chọn tạo giống có thể sử dụng marker kiểu hình (chỉ thị hàm lượng và mức độ màu của anthocyanin) và marker sinh học phân tử (gen B và Lc) để chọn giống chịu hạn giai đoạn hạt nảy mầm hoặc cây non.

6.3.3. Đối với phát triển kinh tế-xã hội

Sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với các tính trạng trong chọn giống cây chịu hạn (Molecular Assisted Selection- MAS) đang ngày càng được quan tâm vì phương pháp này có thể rút ngắn được thời gian chọn lọc, thậm chí có thể chọn lọc sớm ở giai đoạn nảy mầm và cây non.

6.3.4. Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu

Các kết quả nghiên cứu của đề tài tại phòng thí nghiệm Di truyền học, Trường Đại học Sư phạm- ĐH Thái Nguyên, là cơ sở phát triển nghiên cứu ứng dụng của kỹ thuật gen nhằm tạo giống cây chuyển gen có hàm lượng anthocyanin cao và khả năng chống chịu hạn.

Các cơ sở nghiên cứu có thể sử dụng gen điều hòa và tham gia sinh tổng hợp anthocyanin của ngô nhằm tạo ra các loại thực phẩm vừa có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng, vừa có tiềm năng kinh tế cho người sản xuất, và vừa có lợi cho sự chống chịu hạn cho bản thân cây trồng.

 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

• Project title: Study on developing molecular markers related to drought tolerance of local sticky maize
• Code number: ĐH2018- TNA04-02
• Coordinator: Dr. Pham Thi Thanh Nhan
• Implementing institution: Thai Nguyen University of Education
• Duration: from 18/1/2018 to 18/1/2020, extension time: 6 months

2. Objective(s)

• Indentified the the correlation between anthocyanin content and drought tolerance of local sticky maize.
• Assessed the transcriptional levels of regulatory genes involved in anthocyanin biosynthesis of local sticky maize under drought conditions.

These objectives are to orientate the application of selection and conservation of sticky maize varieties with high quality and drought tolerance.

3. Creativeness and innovativeness

• Determined the correlation between anthocyanin content and drought tolerance of local sticky maize, and anthocyanin is considered one of the phenotypic markers to select for drought tolerance maize varieties.
• Isolated 02 segments of genes B and Lc encoding proteins that are transcription factors in maize anthocyanin biosynthesis.
• Determining the transcriptional levels of 02 genes B and Lc is one of the molecular markers for maize drought tolerance at the sapling stage.

4. Research results

• Determine the correlation between anthocyanin content changes and drought tolerance of local sticky maize cultivars at the stage of young plants.
• Isolation of regulatory gene segments (or complete genes) involved in anthocyanin biosynthesis of two epresentatives belonging to the highest drought tolerance group and the lowest.
• Using real-time RT-PCR technique to analyze and compare the transcriptional levels of genes belonging to epresentatives of the highest drought tolerance group and the lowest.

5. Products

5.1. Scientific products published

- 01 SCI paper (Q2), 01 papers published in the domestic magazines:

1. Nguyen Thi Khuyen, Pham Thi Thanh Nhan (2019), “Cloning of gene containing Lc regulatory gene in the anthocyanin biosynthesis from local sticky corn cultivars (Zea mays subsp. ceratina (Kuelshov) Zhuk)”, Journal of Science and Technology- Thai Nguyen University, 194(01), pp. 139 – 144, ISSN: 1859-2171.
2. Nhan Thi Thanh Pham, Son Van Le, Binh Tran Le, Mau Hoang Chu (2020) “The correlation between anthocyanin content, transcription levels of B and Lc genes, and maize drought tolerance ability”. SYLWAN, 164(4), pp. 236- 250 (SCI; SCImago: Q2).

5.2. Training products

- 01 Master thesis, support 01 scientific research project of student:

1. The title of Master thesis: Nguyen Thi Khuyen (2018), “Isolation of gene encoding regulatory protein Lc involved in the anthocyanin biosynthesis from local sticky corn cultivars”, defended at Thai Nguyen University of Education.
2. Student’s the title of research project: Pham Quang Son (2018), “Isolation of some pathogenetic microorganisms in plants and testing the resistance activity of some biological products”, defended at Thai Nguyen University of Education.

5.3. Application products

1. Anthocyanin content marker
2. Transcriptional level marker of genes involved in anthocyanin biosynthesis.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

6.1. Transfer alternatives

The research results of this project are to orient the application in selection and conservation of sticky maize varieties with high quality and drought tolerance in particular and other crop plants in general.

6.2. Application institutions

Research centres and institutes, laboratory can use anthocyanin content and transcriptional level of regulatory genes involved in anthocyanin biosynthesis as markers for selection of drought tolerance crop plants at the sapling stage.

6.3. Impacts and benefits of research results

6.3.1. For education and training fields

The results are materials for researching and training students in Faculty of Biology. Particularly, this project contributes to fostering young lecturers’ research capabilities, improving the quality, effectiveness of training and scientific research of Thai Nguyen University of Education. Contemporaneous, it is the cohesion between theory and practice and application of advances in modern biotechnology in reality.

6.3.2. For related science and technology fields

Establishments and breeding centers can use phenotypic markers (anthocyanin content and color level) and molecular markers (transcriptional levels of genes B and Lc) to select drought-tolerant varieties at the germinating and  sapling stage.

6.3.3. For social- economic development

The use of molecular markers linked to traits in drought-resistant crop selection (Molecular Assisted Selection, MAS) is increasingly of interest because this method help to shorten the selection time, and even select at the germination stage and sapling.

6.3.4. For the implementing institution and the application organization

The research results obtained at the Laboratory of Genetics, Thai Nguyen University of Education are the basis for developing application research of genetic engineering to create transgenic plants with high anthocyanin content. and drought tolerance.

Research institutions can use the regulatory and structural genes involved in maize anthocyanin biosynthesis to create foods beneficial to consumers' health, economic potential for producers, and drought tolerance for the plants themselves.

Thông báo nghiệm thu