1. Họ và tên nghiên cứu sinh: Phạm Thu Hằng
2.Giới tính: Nữ
3. Ngày sinh: 24/12/1984
4. Nơi sinh: Phú Thọ
5. Quyết định công nhận nghiên cứu sinh: số 2934/QĐ-KHTN-CTSV ngày 07/9/2011 của Giám đốc Đại học Quốc gia Hà Nội
6. Các thay đổi trong quá trình đào tạo: Thay đổi cán bộ hướng dẫn theo Quyết định số 3385/QĐ-ĐHKHTN ngày 08/9/2015 của Hiệu trưởng Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.
7. Tên đề tài luận án:Nghiên cứu tạo dòng lúa chuyển gen mã hóa nhân tố phiên mã nhóm NAC liên quan đến tính chịu hạn.
8. Chuyên ngành: Hóa sinh học
9. Mã số: 62 42 01 16
10. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Xuân Hội
11. Tóm tắt các kết quả mới của luận án:
- Đã phân lập thành công 3 gen mã hóa nhân tố phiên mã OsNAC1, OsNAC5, OsNAC10 từ giống lúa Việt Nam. Các gen phân lập được có kích thước lần lượt 951 bp, 993 bp, 1182 bp và giống 99% (AY596808.1), 98% (AB028184.1) và 92% (AK069257.1) ở giống lúa Japonica (Niponbare) đã được công bố trên Ngân hàng Gen thế giới. Trình tự protein của các gen phân lâp được chứa đầy đủ các vùng peptide đặc trưng cho nhóm protein NAC và vùng tín hiệu định vị nhân. Các gen OsNAC1, OsNAC5 và OsNAC10 đều biểu hiện trong điều kiện xử lý hạn giả định, trong đó gen OsNAC1 có mức độ biểu hiện cao hơn rõ rệt và duy trì mức độ biểu hiện cao trong thời gian dài hơn đáng kể so với hai gen còn lại.
- Đã thiết kế thành công hai hệ vector biểu hiện gen trong tế bào thực vật: pCAMBIA1301 và pBI101 mang gen OsNAC1 được điều khiển bởi promoter hoạt động liên tục Ubiquitin và 35S; promoter hoạt động cảm ứng stress Rd29A và Lip9. Các vector mang cấu trúc biểu hiện gen OsNAC1 được biến nạp thành công vào các chủng vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens LBA4404.
- Đã chuyển thành công cấu trúc Ubi:OsNAC1:Nos và Lip9:OsNAC1:Nos vào giống lúa J02. Sự có mặt của cấu trúc biểu hiện gen đích trong các dòng lúa chuyển gen được kiểm tra bằng phương pháp PCR. Các dòng lúa chuyển gen đồng hợp mang một bản copy gen chuyển OsNAC1 được xác định bằng phương pháp qRT-PCR. Biểu hiện của gen chuyển OsNAC1 trong cây chuyển gen T2 đã được chứng minh bằng phương pháp RT-PCR.
- Đã đánh giá sinh trưởng, phát triển thông qua các chỉ tiêu nông học (chiều cao cây, số nhánh, số hạt chắc/ bông, thời gian sinh trưởng) và khả năng chịu hạn của các dòng lúa chuyển gen thông qua các chỉ tiêu về hình thái (độ cuốn lá), sinh lý (hảm lượng nước tương đối, hàm lượng chất diệp lục) và sinh hóa (hàm lượng proline, sự sản sinh chất hoạt hóa oxi hóa). Hai dòng lúa chuyển cấu trúc biểu hiện gen Ubi:OsNAC1:Nos và ba dòng lúa chuyển cấu trúc biểu hiện gen Lip9:OsNAC1:Nos có khả năng sinh trưởng tương đương với cây đối chứng trong điều kiện bình thường. Trong điều kiện xử lý stress hạn, các dòng lúa chuyển gen có các chỉ tiêu hình thái, sinh lý, sinh hóa thể hiện khả năng chịu hạn cao hơn dòng lúa đối chứng ở thời kỳ sinh sản. Đồng thời, tỷ lệ sống sót của các dòng lúa chuyển gen thời kỳ cây non cao hơn so với dòng đối chứng khi xử lý hạn. Cụ thể, các dòng lúa chuyển gen L1.1, L4.2, U6.1, L5.1, U4.2 có tỷ lệ sống sót là 90%, 84%, 81%, 67%, 62% cao hơn dòng đối chứng với tỷ lệ sống sót chỉ đạt 53%.
12. Khả năng ứng dụng thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu của luận án đã tạo ra được các dòng lúa thế hệ T2 mang một bản sao của gen OsNAC1 ở dạng đồng hợp biểu hiện dưới sự điều khiển của promoter hoạt động cảm ứng điều kiện stress Lip9 và promoter hoạt động liên tục Ubiquitin. Cây chuyển gen có kiểu hình tương đồng với cây đối chứng không chuyển gen (về khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất) trong điều kiện bình thường không có stress hạn, trong khi khả năng chịu hạn và tỷ lệ sống sót cao hơn trong điều kiện xử lý stress hạn. Đây là kết quả quan trọng, chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của gen OsNAC1 nói riêng và các gen mã hóa nhân tố phiên mã thuộc nhóm NAC liên quan tới đáp ứng stress nói chung trong công tác tạo giống cây chuyển gen chịu hạn. Trên cơ sở kết quả của luận án, các vector biểu hiện gen OsNAC1 do luận án tạo ra đang được nghiên cứu chuyển vào các giống cây trồng quan trọng như ngô, bông, đậu tương… để tạo ra các giống cây chuyển gen kháng hạn nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết của sản xuất trong điều kiện thay đổi khí hậu toàn cầu ở Việt Nam.
13. Các hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Tiếp tục nghiên cứu, phân tích các dòng cây chuyển gen OsNAC1 ở các thế hệ T3 , T4… để làm rõ vai trò của protein OsNAC1 đối với đáp ứng chống chịu các yếu tố stress hạn.
- Mở rộng nghiên cứu chuyển gen OsNAC1 vào các đối tượng cây trồng khác với các promoter điều khiển hoạt động cảm ứng điều kiện stress để phục vụ công tác chọn tạo giống chống chịu hạn.
14. Các công trình công bố liên quan đến luận án:
[1] Phạm Thu Hằng, Nguyễn Duy Phương và Phạm Xuân Hội (2014), “Phân lập gen OsNAC10 liên quan tới tính chống chịu hạn từ giống lúa Indica”. Tạp chí Công nghệ Sinh học12(2): 319-326
[2] Nguyễn Duy Phương, Phạm Thu Hằng và Phạm Xuân Hội (2014), “Phân lập gen mã hóa nhân tố phiên mã OsNAC5 liên quan tới tính chống chịu stress từ giống lúa Indica”. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ30(4):40-47.
[3] Phạm Thu Hằng, Nguyễn Duy Phương, Trần Lan Đài, Phan Tuấn Nghĩa và Phạm Xuân Hội (2014), “Thiết kế vector biểu hiện mang gen OsNAC1 được điều khiển bởi promoter cảm ứng điều kiện bất lợi RD29A”. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 30(4):1-10.
[4] Phạm Thu Hằng, Nguyễn Duy Phương, Phan Tuấn Nghĩa, Phạm Xuân Hội (2016), “Nghiên cứu chuyển gen OsNAC1 liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa Japonica”. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn 1: 17-22.
[5] Phạm Thu Hằng, Đàm Quang Hiếu, Phan Tuấn Nghĩa, Phạm Xuân Hội(2016), “Thiết kế vector và chuyển gen OsNAC1 liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa J02 (Oryza sativa L. japonica). Tạp chí Công nghệ sinh học 14(2): 271 – 277.
[6] Cao Lệ Quyên, Phạm Thu Hằng, Phạm Xuân Hội (2017), “Xác định số lượng bản copy và thể đồng hợp tử ở cây lúa chuyển gen OsNAC1 bằng kỹ thuật PCR định lượng thời gian thực”. Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam 5(78): 83-87.
