TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên đề tài luận án tiến sĩ: “Phân tích chức năng và cơ chế điều hòa của các nhân tố phiên mã GmDREB5, GmDREB7 trong đáp ứng với stress mặn ở cây thuốc lá và đậu tương chuyển gene”.
Chuyên ngành: Di truyền học. Mã số: 9420121
Họ và tên NCS: Nguyễn Thu Giang.
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Hữu Quân
2. GS.TS. Chu Hoàng Mậu
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
NHỮNG KẾT QUẢ MỚI CỦA LUẬN ÁN:
1. Luận án đã xác định được vai trò điều hòa của gene GmDREB5 trong đáp ứng với stress mặn. GmDREB5 có khả năng hoạt hóa biểu hiện các gene mục tiêu NtP5CS và NtSODFe ở cây thuốc lá, từ đó tăng cường cơ chế bảo vệ tế bào thông qua tổng hợp chất thẩm thấu và enzyme khử gốc tự do.
2. Vai trò điều hoà của gene GmDREB7 trong điều kiện stress mặn đã được làm rõ. Sự biểu hiện mạnh của GmDREB7 trong cây đậu tương chuyển gene đã làm tăng mức độ phiên mã của GmP5CS, tăng tích lũy proline và nâng cao khả năng thích ứng với stress mặn. Bốn dòng đậu tương chuyển gene (TG1-2, TG1-5, TG1-7, TG1-10) được chọn lọc thể hiện mức chịu mặn và chịu hạn vượt trội so với cây không chuyển gene (WT).
3. Luận án đã làm rõ cơ sở của sự tương tác phân tử giữa vùng AP2 của protein DREB và promoter của các gene (NtP5CS, NtSODFe, GmP5CS) thông qua phân tích docking phân tử in silico, từ đó củng cố bằng chứng về liên kết đặc hiệu giữa yếu tố phiên mã DREB và các yếu tố cis điều hòa đáp ứng stress.
CÁC ỨNG DỤNG, KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN HOẶC NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU:
Các ứng dụng, khả năng ứng dụng trong thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ cơ chế điều hòa đáp ứng stress mặn và hạn ở đậu tương thông qua vai trò của các yếu tố phiên mã thuộc phân họ DREB.
- Việc xác định chức năng điều hòa của gene GmDREB5 và GmDREB7 đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm về mối liên hệ giữa hoạt động của các gene này với quá trình tổng hợp chất thẩm thấu và enzyme khử gốc tự do, qua đó làm rõ cơ sở phân tử của khả năng chịu mặn ở cây đậu tương.
- Những kết quả này góp phần bổ sung hiểu biết về mạng lưới điều hòa gene liên quan đến cơ chế thích ứng sinh lý của thực vật trong điều kiện bất lợi.
- Nghiên cứu đã xây dựng được cơ sở khoa học cho việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gene trong chọn tạo giống đậu tương chịu mặn và chịu hạn, mở ra hướng tiếp cận tiềm năng trong cải thiện khả năng chống chịu của cây trồng theo hướng thích ứng với biến đổi khí hậu.
- Các kết quả công bố trên các tạp chí khoa học trong và ngoài nước là nguồn tư liệu có giá trị phục vụ cho nghiên cứu và giảng dạy trong lĩnh vực sinh học và công nghệ sinh học thực vật.
Những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu
- Có thể khai thác và ứng dụng các vector pFGC_GmDREB5 và pBI121_DREB7 trong chương trình cải thiện khả năng chịu hạn và chịu mặn của đậu tương nói riêng và cây họ đậu nói chung.
INFORMATION OF DOCTORAL DISSERTATION
Dissertation title: "Functional characterization and regulatory mechanisms of GmDREB5 and GmDREB7 transcription factors in salt stress responses of transgenic tobacco and soybean".
Specialty: Genetics. Code: 9420121.
Ph.D. Candidate: Nguyen Thu Giang.
Supervisors:
1. Assoc. Prof. Dr. Nguyen Huu Quan.
2. Prof. Dr. Chu Hoang Mau.
Training Unit: University of Education.
Training Institution: Thai Nguyen University.
NEW SCIENTIFIC FINDINGS OF THE DISSERTATION
1. The dissertation identified the regulatory role of the GmDREB5 gene in response to salt stress. GmDREB5 activates the expression of the target genes NtP5CS and NtSODFe in tobacco plants, thereby enhancing cellular protection mechanisms by increasing the accumulation of osmoprotectants and the activity of reactive oxygen species (ROS) scavenging enzymes.
2. The regulatory function of GmDREB7 in salt stress responses was clearly demonstrated. Overexpression of GmDREB7 in transgenic soybean plants enhanced the transcription of GmP5CS, leading to increased proline accumulation and improved adaptation to salt stress. Four transgenic soybean lines (TG1-2, TG1-5, TG1-7, and TG1-10) exhibiting markedly enhanced tolerance to both salinity and drought stress were selected compared with wild-type (WT) plants.
3. The dissertation elucidated the molecular basis of the interaction between the AP2 domain of DREB proteins and the promoters of the target genes (NtP5CS, NtSODFe, and GmP5CS) through in silico molecular docking analysis. These findings provided further evidence for the specific binding of DREB transcription factors to stress-responsive cis-regulatory elements.
APPLICATIONS IN PRACTICE AND THE NEEDS FOR FURTHER STUDIES
The practical applications
- The results of this study provided new insights into the regulatory mechanisms governing salt and drought stress responses in soybean, highlighting the roles of transcription factors from the DREB subfamily.
- The identification of the regulatory functions of GmDREB5 and GmDREB7 provided experimental evidence linking the activity of these genes to osmolyte biosynthesis and reactive oxygen species (ROS) scavenging enzymes, thereby elucidating the molecular basis of salt tolerance in soybean.
- These results expand current knowledge of the gene regulatory networks underlying the physiological adaptation of plants to adverse environmental stresses.
- The study provided a scientific foundation for the application of genetic engineering in the development of salt and drought-tolerant soybean varieties, thereby opening a promising avenue for enhancing crop stress tolerance and promoting agricultural adaptation to climate change.
- The findings published in national and international scientific journals serve as valuable resources for research and teaching in the fields of biology and plant biotechnology.
Further studies needed
- Future studies should focus on elucidating the contribution of GmDREB5 to the enhancement of drought and salt stress tolerance in soybean.
- Further evaluation of the two transgenic soybean lines, TG1-5 and TG1-10, should be conducted in subsequent generations to identify lines with superior stress tolerance for use as genetic resources in soybean breeding programs.
- The pFGC_GmDREB5 and pBI121_DREB7 vectors have potential for application in genetic improvement programs targeting enhanced drought and salt tolerance in soybean, as well as other legume species.
Nguồn: Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên.
