1. Thông tin chung
- Tên đề tài: Nghiên cứu chức năng và ứng dụng của gene mã hóa protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 của cây đậu tương nhằm nâng cao khả năng kháng hạn và mặn của cây chuyển gene
- Mã số: B2023-TNA-26
- Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Nguyễn Thị Hải Yến
- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: 24 tháng; Từ tháng 01 năm 2023 đến tháng 12 năm 2024. Gia hạn đến 30 tháng 6 năm 2025
2. Mục tiêu
- Phân tích được sự biểu hiện, đánh giá được chức năng sinh học của gene mã hóa protein DREB5 thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 hoạt hóa promoter kích hoạt gene mục tiêu phản ứng với hạn và mặn của cây đậu tương.
- Tạo được dòng cây chuyển gene mã hóa mã hóa protein DREB7 thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 có khả năng kháng hạn và mặn cao hơn cây đối chứng.
3. Tính mới và sáng tạo
- Đã thiết kế thành công cấu trúc biểu hiện gene mã hóa protein DREB5 (pFGC_GmDREB5) thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 của cây đậu tương.
- Đã xác định được chức năng điều hòa tăng của gene GmDREB5 đối với hai gene NtP5CS và NtSODF. Sự tương tác giữa vùng AP2 của protein DREB5 với nhân tố cis-acting của promoter của hai gene NtP5CS và NtSODFe được xác nhận bằng Docking phân tử in silico.
- Đã xác định được chức năng của gene GmDREB7 của đậu tương. Sự biểu hiện quá mức của gene GmDREB7 đã làm tăng mức độ phiên mã của gene GmP5CS và tăng tích lũy proline ở cây đậu tương chuyển gene trong điều kiện stress mặn.
- Đã chọn được 4 dòng đậu tương chuyển gene có khả năng chịu hạn và chiu mặn cao hơn cây WT, trong đó dòng TG1-5 và TG1-10 có khả năng chống chịu cao nhất.
4. Kết quả nghiên cứu
4.1. Đã thiết kế thành công cấu trúc biểu hiện gene mã hóa protein DREB5 (pFGC_GmDREB5) thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 của cây đậu tương.
4.2. Đã biến nạp và tạo cây thuốc lá chuyển gene DREB5 của đậu tương và xác định được chức năng điều hòa của gene GmDREB5 đối với hai gene NtP5CS và NtSODF. Đã sử dụng Docking phân tử in silico để phân tích sự ghép nối vùng AP2 của protein DREB5 với nhân tố cis-acting của promoter của hai gene NtP5CS và NtSODFe. Trong điều kiện stress mặn, sự biểu hiện quá mức của gene GmDREB5 có thể tăng cường phiên mã của gene NtP5CS và NtSODFe và làm tăng khả năng chịu hạn, chịu mặn của cây thuốc lá chuyển gene.
4.3. Đã biến nạp thành công cấu trúc pBI121_DREB7 chứa promoter CaMV35S và gene DREB7 của đậu tương vào giống đậu tương ĐT26 thông qua A. tumefaciens. Xác định được sự biểu hiện quá mức của gene GmDREB7 đã làm tăng mức độ phiên mã của gene GmP5CS và tăng tích lũy proline ở cây đậu tương chuyển gene trong điều kiện stress mặn.
4.4. Đã chọn được 4 dòng đều có khả năng chịu hạn và chiu mặn cao hơn cây WT, trong đó dòng TG1-5 và TG1-10 có khả năng chống chịu cao nhất.
5. Sản phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học
- Giang Thu Nguyen, Yen Thi Hai Nguyen, Hung Duc Nguyen, Mau Hoang Chu, Quan Huu Nguyen (2025) “The DREB7 transcription factor enhances salt tolerance in soybean plants under salt stress”, Open Life Sciences, 20: 20251153. https://doi.org/10.1515/biol-2025-1153
- Yen Thi Hai Nguyen, Giang Thu Nguyen, Hung Duc Nguyen, Thuy Thi Thu Vu, Lan Thi Ngoc Nguyen, Quan Huu Nguyen, Mau Hoang Chu (2025) “The GmDREB5 from soybean enhanced salt tolerance by upregulating the transcription levels of NtP5CS and NtSODFe in transgenic tobacco”, Molecular Biology Reports (2025) 52: 656. https://doi.org/10.1007/s11033-025-10767-x
- Nguyễn Thị Hải Yến, Dương Thu Hà, Trần Thị Hồng, Nguyễn Đức Hùng, Chu Hoàng Mậu (2023) “Tái sinh cây đậu tương chuyển gene mang cấu trúc Pzy102:: GmDREB7A thông qua chọn lọc bằng phosphinothricin”, Tạp chí Khoa học& Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 228(09): 377-383.
- Nguyen Thu Giang, Nguyen Thi Hai Yen, Nguyen Huu Quan, Chu Hoang Mau (2024) “Characteristics and molecular evolution of the AP2 gene family in soybean (Glycine max (L.) Merr.)”, Tạp chí Khoa học& Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, 228(09): 199-206.
- Nguyễn Thu Giang, Vũ Trọng Lượng, Phạm Thị Thu Hiền, Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Đức Hùng, Nguyễn Hữu Quân, Vì Thị Xuân Thủy, Nguyễn Thị Hải Yến, Chu Hoàng Mậu (2025) “Tạo cấu trúc biểu hiện gene GmDREB5 liên quan đến tính chống chịu điều kiện bất lượi ở cây đậu tương [Glycine max (L.) Merr.]”, Kỉ Yếu Hội nghị Sinh lí học toàn quốc lần thứ 3-2025. Nxb Khoa học và Công nghệ, tr 135-143.
5.2. Sản phẩm đào tạo
- Hỗ trợ đào tạo tiến sĩ: NCS Nguyễn Thu Giang, hoàn thành báo cáo 01 chuyên đề và là tác giả công bố 03 bài báo liên quan đến đề tài.
- Đào tạo thạc sĩ: 02 học viên cao học đã bảo vệ và được cấp bằng thạc sĩ.
1/ Dương Thu Hà (2023), “Tạo cây đậu tương chuyển gene mang cấu trúc pZY_GmDREB7A thông qua chọn lọc bằng phosphinothricin”, Luận văn thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
2/ Leuangvanh Vitchoneny (2024), “Thiết kế vector biểu hiện mang gene GmRAP2-4 từ cây đậu tương [Glycine max (L.) Merr.]”, Luận văn thạc sĩ Công nghệ sinh học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên.
5.3. Sản phẩm ứng dụng
01 Bản báo cáo đánh giá chức năng sinh học của gene mã hóa protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 hoạt hóa kích hoạt gene mục tiêu phản ứng với hạn và mặn của cây đậu tương;
01 Cấu trúc vector chuyển gene thực vật mang gene mã hóa protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 để sử dụng cho biến nạp vào các giống đậu tương khác nhau nhằm cải thiện khả năng chống chịu hạn, mặn.
01 Quy trình chuyển gene mã hóa protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 vào đậu tương
Tạo được 04 dòng cây đậu tương chuyển gene mã hóa protein thuộc phân họ nhân tố phiên mã AP2 có khả năng kháng hạn, mặn tốt.
6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích đem lại của kết quả nghiên cứu
- Kết quả chuyển thành công cấu trúc mang gene GmDREB vào thuốc lá và đậu tương là cơ sở cho việc sử dụng cấu trúc vector biểu hiện chuyểnn vào các cây họ đậu khác nhằm tạo các dòng chuyển gene có khả năng chống chịu cao.
- Các kết quả nghiên cứu là cơ sở phát triển nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chuyển gene nhằm cải thiện khả năng chịu hạn, chịu mặn tại các phòng thí nghiệm: Công nghệ gene, Công nghệ tế bào thực vật của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và tại các phòng thí nghiệm khác trong Đại học Thái Nguyên.
- Kết quả nghiên cứu và các bài báo công bố trên các tạp chí khoa học- công nghệ được sử dụng làm tài liệu phục vụ đào tạo và nghiên cứu cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh và cán bộ của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và các trường đại học khác ở Việt Nam.
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
- Project title: Research on the function and application of the gene encoding the protein belonging to the AP2 transcription factor subfamily of soybean to enhance drought and salinity resistance of transgenic plants
- Code number: B2023-TNA-26
- Coordinator: Assoc. Prof. Dr. Nguyen Thi Hai Yen
- Implementing institution: Thai Nguyen University.
- Duration: 24 months (From January 2023 to December 2024; Extended until June 2025.)
2. Objectives
- Analyze the expression and evaluate the gene's biological function encoding the protein DREB5 belonging to the AP2 transcription factor subfamily, which activates the promoter to activate the target gene that responds to drought and salinity in soybean.
- Create a transgenic plant line encoding the protein DREB7 belonging to the AP2 transcription factor subfamily, which has higher drought and salinity resistance than the control plant.
3. Creativeness and innovativeness
- Successfully designed the gene expression construct encoding the protein DREB5 (pFGC_GmDREB5) belonging to the AP2 transcription factor subfamily of soybean.
- The up-regulatory function of the GmDREB5 gene for the two genes NtP5CS and NtSODF was determined. In silico molecular docking confirmed the interaction between the AP2 region of the DREB5 protein and the cis-acting element of the promoters of two genes, NtP5CS and NtSODFe.
- The function of the GmDREB7 gene of soybean was determined. Overexpression of the GmDREB7 gene increased the transcription level of the GmP5CS gene and increased proline accumulation in transgenic soybean plants under salt stress conditions.
- Four transgenic soybean lines with higher drought and salt tolerance than WT plants were selected, of which the TG1-5 and TG1-10 lines had the highest tolerance.
4. Research results
4.1. Successfully designed the gene expression construct encoding the protein DREB5 (pFGC_GmDREB5) belonging to the AP2 transcription factor subfamily of soybean.
4.2. Transformed and created tobacco plants carrying the soybean DREB5 gene and determined the regulatory function of the GmDREB5 gene for the two genes NtP5CS and NtSODF. In silico molecular docking was used to analyze the coupling of the AP2 region of the DREB5 protein with the cis-acting element of the promoter of the two genes NtP5CS and NtSODFe. Under salt stress conditions, overexpression of the GmDREB5 gene can enhance the transcription of the NtP5CS and NtSODFe genes and increase transgenic tobacco plants' drought and salt tolerance.
4.3. The pBI121_DREB7 construct containing the CaMV35S promoter and the soybean DREB7 gene was successfully transformed into the soybean variety DT26 through A. tumefaciens. Overexpression of the GmDREB7 gene increased the transcription level of the GmP5CS gene and increased proline accumulation in transgenic soybean plants under salt stress conditions.
4.4. Four lines were selected that were all more drought and salt tolerant than WT plants, of which the TG1-5 and TG1-10 lines had the highest tolerance.
5. Products
5.1. Journal papers
- Giang Thu Nguyen, Yen Thi Hai Nguyen, Hung Duc Nguyen, Mau Hoang Chu, Quan Huu Nguyen (2025) “The DREB7 transcription factor enhances salt tolerance in soybean plants under salt stress”, Open Life Sciences, 20: 20251153. https://doi.org/10.1515/biol-2025-1153
- Yen Thi Hai Nguyen, Giang Thu Nguyen, Hung Duc Nguyen, Thuy Thi Thu Vu, Lan Thi Ngoc Nguyen, Quan Huu Nguyen, Mau Hoang Chu (2025) “The GmDREB5 from soybean enhanced salt tolerance by upregulating the transcription levels of NtP5CS and NtSODFe in transgenic tobacco”, Molecular Biology Reports (2025) 52: 656. https://doi.org/10.1007/s11033-025-10767-x
- Nguyen Thi Hai Yen, Duong Thu Ha, Tran Thi Hong, Nguyen Duc Hung, Chu Hoang Mau (2023) “Regeneration of transgenic soybean plants carrying the Pzy102:: GmDREB7A construct through phosphinothricin selection”, Journal of Science & Technology, Thai Nguyen University, 228(09): 377-383.
- Nguyen Thu Giang, Nguyen Thi Hai Yen, Nguyen Huu Quan, Chu Hoang Mau (2024) “Characteristics and molecular evolution of the AP2 gene family in soybean (Glycine max (L.) Merr.)”, Journal of Science & Technology, Thai Nguyen University, 228(09): 199-206.
- Nguyen Thu Giang, Vu Trong Luong, Pham Thi Thu Hien, Nguyen Thi Phuong Thao, Nguyen Duc Hung, Nguyen Huu Quan, Vi Thi Xuan Thuy, Nguyen Thi Hai Yen, Chu Hoang Mau (2025) “Creating gene expression structures GmDREB5 is involved in stress tolerance in soybean [Glycine max (L.) Merr.]”, Proceedings of the 3rd National Physiology Conference-2025. Science and Technology Publishing House, pp. 135-143.
5.3. Education
- Doctoral training support: PhD student Nguyen Thu Giang, completed 01 report on the topic and is the author of 03 published articles related to the topic.
- Master's training: 02 graduate students have defended and been awarded Master's degrees.
1/ Duong Thu Ha (2023), "Creating transgenic soybean plants carrying the pZY_GmDREB7A structure through phosphinothricin selection", Master's thesis in Biology, College of Education - Thai Nguyen University.
2/ Leuangvanh Vitchoneny (2024), "Designing an expression vector carrying the GmRAP2-4 gene from soybean [Glycine max (L.) Merr.]", Master's thesis in Biotechnology, College of Science - Thai Nguyen University.
5.4. In terms of application
- 01 Report on the evaluation of the biological function of the gene encoding a protein belonging to the AP2 transcription factor subfamily that activates the target gene that responds to drought and salinity in soybean.
- 01 Structure of a plant gene transfer vector carrying a gene encoding a protein belonging to the AP2 transcription factor subfamily for use in transforming different soybean varieties to improve drought and salinity tolerance.
- 01 Process of transferring a gene encoding a protein belonging to the AP2 transcription factor subfamily into soybean.
- Created 04 soybean lines transgenic with a protein belonging to the AP2 transcription factor subfamily that are resistant to drought and salinity.
6. Transfer alternatives, application institutions, impacts, and benefits of research results
- The results of successfully transferring the GmDREB gene-carrying construct into tobacco and soybean are the basis for using the expression vector construct in other legumes to create transgenic lines with high tolerance.
- The research results are the basis for developing research on the application of gene transfer techniques to improve drought and salt tolerance in the laboratories: Gene Technology, Plant Cell Technology of Thai Nguyen University of Education, and other laboratories in Thai Nguyen University.
- The research results and articles published in scientific and technological journals are used as training and research materials for students, graduate students, researchers, and staff of Thai Nguyen University of Education and other universities in Vietnam.
Ban KHCN&ĐN
