Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật RNAi trong tạo giống cây trồng chuyển gen kháng bệnh virus

Chủ nhiệm đề tài GS.TS. Lê Trần Bình
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Sinh học
Thời gian thực hiện 2007 - 2008
Tổng kinh phí 250 triệu đồng
Mục tiêu đề tài

Trên cơ sở phân tích các thông tin đã thu nhận được trong quá trình thực hiện nội dung sưu tập và so sánh hệ gen các loại virus gây bệnh ở thực vật, tiến hành thiết kế các phân tử RNAi có khả năng ức chế hoạt động của gen ngoại lai, nhằm tạo các giống cây chuyển gen kháng bệnh virus (CMV, PVY, PRSV).

Nội dung đề tài

- Thiết kế các vector chuyển gen mang cấu trúc RNAi gen CP của CMV (virus nghiên cứu chính) và 2 virus phụ là PVY và PRSV.
- Tạo các chủng Agrobacterium tumefaciens mang cấu trúc RNAi gen CP.
- Xây dựng các mô hình tái sinh cây phục vụ cho chuyển gen thông qua tái sinh đa chồi, tái sinh mô sẹo, tái sinh từ mảnh lá cây mô hình thuốc lá (giống K326), cây khoai tây và cây cà chua.
- Xây dựng mô hình biến nạp cấu trúc RNAi của gen CP của virus CMV trên cây thuốc lá. Sau khi có kết quả tốt trên mô hình cây thuốc lá, tiến hành áp dụng chuyển RNAi vào cây trồng khác như cây cà chua, khoai tây (có thể kéo dài sang giai đoạn 2: 2009-2010).
- Biến nạp các vector chuyển gen mang cấu trúc RNAi vào các cây thuốc lá.
- Sàng lọc các dòng cây thuốc lá chuyển gen, kiểm tra mức độ biểu hiện gen. Đánh giá tính kháng virus của các dòng thuốc lá chuyển gen mang cấu trúc RNAi gen CP của CMV.

Kết quả đạt được

Về khoa học:

Qua hai năm thực hiện, đề tài đã thu được kết quả như dự kiến, đồng thời đã có một số kết quả vượt mức và mở rộng.

1. Xây dựng mô hình tái sinh cây và chuyển gen. Đề tài đã xây dựng được hai mô hình tái sinh và chuyển gen trên đối tượng thuốc lá Nicotiana tabacum (L.) giống K326 và cà chua Lycopersicon esculentum (Mill.) giống PT18. Trên cơ sở đó, các cấu trúc RNAi thiết kế sẽ được chuyển vào cây với hiệu quả cao nhất.

2. Tạo cây thuốc lá mang cấu trúc RNAi của gen mã hóa protein vỏ virus. - Đề tài đã thiết kế thành công 6 cấu trúc RNAi, vượt mức dự kiến 3 cấu trúc. Bao gồm 3 cấu trúc RNAi đăng ký (CMV-CPi, PVY-CPi và PRSV-CPi) và 3 cấu trúc vượt mức (TbLCV-CPi, TMV-CPi và TMV-CMV-CPi). Trong đó, cấu trúc đa đoạn RNAi TMV-CMV-CPi là sự kết hợp hai đoạn gen CPi của virus TMV và CMV với mục đích có khả năng tạo cây kháng được cả hai virus này cùng lúc.
- Tạo được vài trăm dòng thuốc lá chuyển gen K326 ở thế hệ T0 mang cấu trúc RNAi đã thiết kế ở trên. Những dòng T0 đã được chuyển ra nhà kính để kiểm tra.
- Kiểm tra tính kháng virus bằng gây bệnh nhân tạo ở thế hệ T0 thu được có tỷ lệ kháng (số dòng kháng hoàn toàn/số dòng kiểm tra) virus CMV là 70,9% (100/141), PVY là 84,1% (58/69), TMV là 74,5% (70/94) và đồng thời hai loại virus TMV và CMV là 70,8% (34/48).
- Những dòng thuốcc lá T0 có biểu hiện kháng hoàn toàn đều cho kết quả âm tính khi kiểm tra sự có mặt của virus bằng ELISA và RT-PCR sau ba lần lây nhiễm và 100% dòng đều có hoạt động của gen chuyển ở mức độ phiên mã.
Như vậy, theo đăng ký đề tài đã hoàn thành vượt mức các nội dung như xây dựng quy trình tái sinh và chuyển gen cây thuốc lá giống K326 và cây cà chua giống PT18, cũng như thiết kế và chuyển thành công các cấu trúc RNAi vào cây mô hình thuốc lá giống K326. Kết quả nổi bật và khả năng áp dụng:
- Qui trình tạo cây thuốc lá kháng bệnh virus bằng kỹ thuật RNAi đã được thực hiện thành công ở điều kiện Việt Nam. Vì vậy, các cấu trúc RNAi này có thể được sử dụng chuyển vào những giống cây trồng có giá trị kinh tế (các cây họ cà như cà chua, khoai tây, thuốc lá, ớt ....) để tạo ra cây trồng kháng bệnh virus mong muốn.

Sản phẩm

- Đề tài đã và sẽ công bố 5 bài báo. Đào tạo 2 tiến sĩ, 1 thạc sỹ và 2 cử nhân.
- Đã hoàn thành và có một chỉ tiêu vượt mức đề ra liên quan đến thiết kế các cấu trúc RNAi khác nhau.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".