Tài liệu Phân lập các gen có giá trị kinh tế của cây trồng nông lâm nghiệp việt nam, thiết kế vector, tạo các chủng agrobacterium phục vụ cho tạo giống cây trồng chuyển gen

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI PHÂN LẬP CÁC GEN CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ CỦA CÂY TRỒNG NÔNG LÂM NGHIỆP VIỆT NAM, THIẾT KẾ VECTOR, TẠO CÁC CHỦNG AGROBACTERIUM PHỤC VỤ CHO TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG CHUYỂN GEN CNĐT : NÔNG VĂN HẢI 8907 HÀ NỘI – 2011 VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC __________________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Hà Nội, ngày tháng năm 2011 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. THÔNG TIN CHUNG 1. Tên đề tài/dự án: Mã số đề tài: CNSH.ĐT.03/06-10 Thuộc Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020. 2. Chủ nhiệm đề tài/dự án: Họ và tên: Nông Văn Hải Ngày, tháng, năm sinh: 01/12/1953 Nam/ Nữ: Nam Học hàm, học vị: PGS.TS Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên cao cấp Chức vụ: Phó Viện trưởng, Giám đốc Phòng TN trọng điểm Công nghệ gen Điện thoại: Tổ chức: 04 38363222 Nhà riêng: 04 38562380 Mobile: 0904102458 Fax: 04 38363222 E-mail: [email protected] Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam Địa chỉ tổ chức: 18-Hoàng Quốc Việt, Hà Nội Địa chỉ nhà riêng: 11/44 Nguyễn Phúc Lai, Đống Đa, Hà Nội 3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Công nghệ sinh học Điện thoại:04 38362599 Fax: 04 38363144 Website: www.ibt.ac.vn Địa chỉ: 18-Hoàng Quốc Việt, Hà Nội Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Trương Nam Hải 1 Số tài khoản: 931. 01. 064 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình Hà Nội Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN 1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án: - Theo Hợp đồng đã ký kết: 48 tháng từ năm 2006 đến tháng 10/ năm 2010 - Thực tế thực hiện: từ tháng 07/năm 2006 đến tháng 2/năm 2011 - Được gia hạn : - Lần 1 từ tháng 12 năm 2010 đến tháng 02 năm 2011 2. Kinh phí và sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực hiện: 3049 tr. đ, trong đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 3049 tr. đ. b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Số TT 1 2 3 4 5 Theo kế hoạch Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010 Tổng Thực tế đạt được Thời gian Kinh phí (Tr.đ) (Tháng, năm) 950 450 704 512 545 3161 Năm 2006 Năm 2007 Năm 2008 Năm 2009 Năm 2010 Tổng (Tr.đ) 980 1068 512 489 3049 Ghi chú (Số đề nghị quyết toán) 980 1065,52 512,431 491,049 3049 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi: Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Số TT Nội dung các khoản chi 1 Trả công lao động (khoa học, phổ thông) Nguyên, vật liệu, năng lượng Thiết bị, máy móc 2 3 Theo kế hoạch Tổng SNKH 880 880 1724 1724 2 Nguồn khác Thực tế đạt được Tổng SNKH 800 800 1732,22 1732,221 1 Nguồn khác 4 5 Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác Tổng cộng 74 74 73 73 483 3161 483 3161 443,779 3049 443,779 3049 - Lý do thay đổi: Số kinh phí thực tế đạt được thấp hơn so với tổng kinh phí được duyệt theo hợp đồng số 16HĐ/TC-KHCN ngày 25/06/2007 và số11HĐ/ TC-KHCN ngày 03/07/2008 là do kinh phí đã bị trừ tiết kiệm năm 2008 và kinh phí điều chỉnh theo QĐ số 1776/QĐ- BNN-KHCN ngày 23/06/2010. 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án: (Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện... nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh ... nếu có) Số Số, thời gian ban Tên văn bản TT hành văn bản 1 1561/BNNCông văn về việc xây dựng đề KHCN ngày cương nghiên cứu cho các đề tài 23/06/2006 thuộc Chương trình CNSH Nông nghiệp 2 492/BNN-KHCN Thông báo kế hoạch vốn sự nghiệp ngày 18/01/2007 khoa học năm 2006 cho các đề tài CNSH NN 2006 3 16HĐ/TCHợp đồng trách nhiệm về việc thực KHCN ngày hiện đề tài NCKH 25/06/2007 4 3409/ BNNThông báo kế hoạch vốn sự nghiệp KHCN ngày khoa học đợt 1 năm 2007 28/06/2007 5 1839/QĐ- BNN- Quyết định bổ sung nội dung, kinh KHCN ngày phí các đề tài dự án thuộc “Chương 18/06/2008 trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020” Hợp đồng trách nhiệm bổ sung nội 6 11HĐ/ TCdung và kinh phí thực hiện đề tài KHCN ngày 03/07/2008 7 2911/ BNNCông văn về việc đánh giá thực KHCN ngày hiện các đề tài dự án CNSH 26/09/2008 3 Ghi chú 8 9 792/ BNNKHCN ngày 05/02/2009 1776/QĐ- BNNKHCN ngày 23/06/2010 10 6376/ BNNKHCN ngày 23/11/2010 11 471/CNSH ngày 17/12/2007 12 463/CNSH ngày 29/10/2010 13 22/CNSH ngày 20/01/2011 Thông báo kế hoạch Khoa học công nghệ năm 2009 lần 1 Quyết định điều chỉnh nhiệm vụ KHCN thực hiện trong giai đoạn 2006-2010 thuộc “Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020” Công văn về việc điều chỉnh thời gian thực hiện nhiệm vụ KHCN Công văn về việc chuyển một phần kinh phí đề tài sang năm 2008 Công văn về việc gia hạn thời gian thực hiện đề tài Công văn về việc đề nghị hướng giải quyết phần kinh phí chưa được cấp của đề tài 4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức đã tham gia thực hiện Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt được Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Gen, Viện CNSH, Viện KH&CN Việt Nam: (Phụ trách: PGS. TS. Nông Văn Hải) & Phòng Công nghệ ADN Ứng dụng, Viện CNSH, Viện KH&CN Việt Nam (Trưởng phòng: PGS. TS. Nông Văn Hải, Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Gen, Viện CNSH, Viện KH&CN Việt Nam: (Phụ trách: PGS. TS. Nông Văn Hải) & Phòng Công nghệ ADN Ứng dụng, Viện CNSH, Viện KH&CN Việt Chịu trách nhiệm và thực hiện chính phần lớn các nội dung của đề tài; điều phối toàn bộ đề tài; Phân lập, xác định trình tự 510 (gen/promoter); thiết kế 5-10 vector biểu hiện; tạo 5-10 chủng Agrobacterium; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển Phân lập được 6 promoter; 5 gen; thiết kế được 11 cấu trúc vector, tạo được 11 chủng Agrobacterium; biểu hiện tạm thời 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 4 Ghi chú* Phó Trưởng phòng: TS. Lê Thị Thu Hiền) 2 3 4 Nam (Trưởng phòng: PGS. TS. Nông Văn Hải, Phó Trưởng phòng: TS. Lê Thị Thu Hiền) Phòng Công Phòng Công nghệ Tế bào nghệ Tế bào Thực vật, Viện Thực vật, CNSH, Viện Viện CNSH, KH&CN Việt Viện Nam (Trưởng KH&CN Việt phòng: PGS.TS. Nam (Trưởng Lê Trần Bình; phòng: Phó Trưởng PGS.TS. Lê phòng: TS. Chu Trần Bình; Hoàng Hà) Phó Trưởng phòng: TS. Chu Hoàng Hà) Bộ môn CN Tế Bộ môn CN bào thực vật, Tế bào thực Viện Di truyền vật, Viện Di Nông nghiệp, truyền Nông Viện Khoa học nghiệp, Viện Nông nghiệp Khoa học Việt Nam Nông nghiệp (Trưởng Bộ môn: Việt Nam PGS. TS. Đỗ (Trưởng Bộ Năng Vịnh, Phó môn: PGS. Trưởng Bộ môn: TS. Đỗ Năng TS. Nguyễn Văn Vịnh, Phó Đồng) Trưởng Bộ môn: TS. Nguyễn Văn Đồng) Phòng Di truyền Phòng Di Tế bào Thực vật, truyền Tế bào Viện CNSH, Thực vật, Viện KH&CN Viện CNSH, Việt Nam Viện (Trưởng phòng: KH&CN Việt giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích chủng cho các đơn vị khác Phân lập xác định trình tự 24 (gen/promoter); thiết kế 2-4 vector tạo 2-4 chủng Agrobacterium; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích Phân lập, xác định trình tự 12 (gen/promoter), thiết kế 1-2 vector biểu hiện; tạo 1-2 chủng Agrobacterium; kiểm tra trên cây mô hình Phân lập và xác định trình tự được 3 gen; Phối hợp chuyển gen vào cây mô hình thuốc lá 6 cấu trúc; Phối hợp trong nghiên cứu biểu hiện gen tạm thời trên lá thuốc lá Phân lập, xác định trình tự 12 (gen/promoter); thiết kế 1-2 vector biểu 5 Phân lập và xác định trình tự 1 promoter từ cây lúa, thiết kế được 1 vector, tạo được 2 chủng Agrobacterium; chuyển gen gus và promoter vào cây lúa để kiểm tra trên cây mô hình Phân lập và xác định trình tự 2 gen liên quan đến tính chịu hạn từ cây lúa; PGS.TS. Nguyễn Nam (Trưởng hiện; tạo 1-2 Đức Thành) phòng: chủng PGS.TS. Agrobacterium Nguyễn Đức Thành) - Lý do thay đổi (nếu có): 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án: (Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân đã tham gia thực hiện 1 PGS. TS. Nông PGS. TS. Văn Hải Nông Văn Hải 2 TS. Lê Thị Thu TS. Lê Thị Hiền Thu Hiền Nội dung tham gia chính Chịu trách nhiệm và thực hiện chính phần lớn các nội dung của đề tài; điều phối toàn bộ đề tài; Sản phẩm chủ yếu đạt được Chịu trách nhiệm và thực hiện chính phần lớn các nội dung của đề tài; điều phối toàn bộ đề tài; tham gia phân lập được 6 promoter; 5 gen; thiết kế được 11 cấu trúc vector, tạo được 11 chủng Agrobacterium; biểu hiện tạm thời 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 chủng cho các đơn vị khác Phân lập, xác Tham gia phân định trình tự 5- lập được 6 10 promoter; 5 gen; (gen/promoter thiết kế được 11 ); thiết kế 5-10 cấu trúc vector, vector biểu tạo được 11 hiện; tạo 5-10 chủng 6 Ghi chú* chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích 3 TS. Lê Văn Sơn TS. Lê Văn Sơn 4 TS. Trần Thị Phương Liên TS. Trần Thị Phương Liên Phân lập xác định trình tự 2-4 (gen/promote r); thiết kế 24 vector tạo 2-4 chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích Phân lập, xác định trình tự 510 (gen/promoter ); thiết kế 5-10 vector biểu hiện; tạo 5-10 chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích 7 Agrobacterium; biểu hiện tạm thời 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 chủng cho các đơn vị khác Tham gia phân lập và xác định trình tự được 3 gen; Phối hợp chuyển gen vào cây mô hình thuốc lá 6 cấu trúc; Phối hợp trong nghiên cứu biểu hiện gen tạm thời trên lá thuốc lá Tham gia phân lập được 6 promoter; 5 gen; thiết kế được 11 cấu trúc vector, tạo được 11 chủng Agrobacterium; biểu hiện tạm thời 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 chủng cho 5 6 7 PGS. TS. Chu Hoàng Hà PGS. TS. Chu Phân lập xác Hoàng Hà định trình tự 2-4 (gen/promote r); thiết kế 24 vector tạo 2-4 chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích ThS. NCS. (TS) TS. Nguyễn Phân lập, xác Nguyễn Đăng Đăng Tôn định trình tự 5Tôn 10 (gen/promoter ); thiết kế 5-10 vector biểu hiện; tạo 5-10 chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích ThS. NCS. ThS. NCS. Huỳnh Thị Thu Huỳnh Thị Huệ Thu Huệ các đơn vị khác Tham gia phân lập và xác định trình tự được 3 gen; Phối hợp chuyển gen vào cây mô hình thuốc lá 6 cấu trúc; Phối hợp trong nghiên cứu biểu hiện gen tạm thời trên lá thuốc lá Tham gia phân lập được 6 promoter; 5 gen; thiết kế được 11 cấu trúc vector, tạo được 11 chủng Agrobacterium; biểu hiện tạm thời 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 chủng cho các đơn vị khác Phân lập, xác Tham gia phân định trình tự 5- lập được 6 10 promoter; 5 gen; (gen/promoter thiết kế được 11 ); thiết kế 5-10 cấu trúc vector, vector biểu tạo được 11 hiện; tạo 5-10 chủng chủng Agrobacterium; Agrobacteriu biểu hiện tạm thời 8 m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích 8 PGS (GS) . TS. GS. TS. Lê Lê Trần Bình Trần Bình 9 PGS. TS. Nguyễn Đức Thành PGS. TS. Nguyễn Đức Thành 10 TS. Nguyễn Văn Đồng TS. Nguyễn Văn Đồng Phân lập xác định trình tự 2-4 (gen/promote r); thiết kế 24 vector tạo 2-4 chủng Agrobacteriu m; kiểm tra trên cây mô hình; chuyển giao, phối hợp thử nghiệm trên cây trồng đích Phân lập, xác định trình tự 1-2 (gen/promote r); thiết kế 12 vector biểu hiện; tạo 1-2 chủng Agrobacteriu m Phân lập, xác định trình tự 1-2 (gen/promote r), thiết kế 12 vector biểu hiện; tạo 1-2 chủng Agrobacteriu 9 5 cấu trúc vector; chuyển gen vào cây thuốc lá kiểm tra mức độ tồn tại và sự biểu hiện của 6 cấu trúc vector, chuyển giao 4 chủng cho các đơn vị khác Tham gia phân lập và xác định trình tự được 3 gen; Phối hợp chuyển gen vào cây mô hình thuốc lá 6 cấu trúc; Phối hợp trong nghiên cứu biểu hiện gen tạm thời trên lá thuốc lá Phân lập và xác định trình tự 2 gen liên quan đến tính chịu hạn từ cây lúa; Phân lập và xác định trình tự 1 promoter từ cây lúa, thiết kế được 1 vector, tạo được 2 chủng Agrobacterium; chuyển gen gus m; kiểm tra trên cây mô hình và promoter vào cây lúa để kiểm tra trên cây mô hình - Lý do thay đổi ( nếu có): 6. Tình hình hợp tác quốc tế: Số TT 1 Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia...) Tư vấn và đào tạo cán bộ về vấn đề thiết kế vector chuyển gen thực vật, giúp đỡ về đánh giá sự biểu hiện gen trên cây mô hình. Cử một cán bộ đi học tại Viện Di truyền thực vật và Nghiên cứu cây trồng (IPK), Gatersleben, CHLB Đức từ tháng 9 -11/ 2008. Kinh phí đoàn ra là 161 tr đ. Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia...) Một cán bộ được cử đi học tại Viện Di truyền thực vật và Nghiên cứu cây trồng (IPK), Gatersleben, CHLB Đức từ tháng 9 -11/ 2008 về kỹ thuật biểu hiên tạm thời gen trên cây thuốc lá. Kinh phí đoàn ra là 161,152 tr đ. Ghi chú* - Lý do thay đổi (nếu có): 7. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu: (Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài) Số TT 1 2 Các nội dung, công việc chủ yếu (Các mốc đánh giá chủ yếu) Báo cáo tổng quan và cơ sở dữ liệu đủ thông tin về các sáng chế liên quan đến cây trồng biến đổi gen, các gen có giá trị kinh tế và các promoter cho chuyển gen thực vật Bộ sưu tập 15 mẫu DNA và RNA/cDNA từ các nguồn tài nguyên sinh vật Thời gian (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế hoạch Thực tế đạt được Người, cơ quan thực hiện 11/2006 12/2010 11/2006 12/2010 PGS.TS. NVHải, TS. LTTHiền &CS.(PTNTĐCNG en& PCNADNƯD, VCNSH) 11/20063/2010 11/200612/2010 PGS.TS. NVHải, TS. CHHà, PGS. TS. NĐThành & 10 CS. (VCNSH); TS. NVĐồng &CS. (VDTNN) PGS.TS. NVHải, TS. LTTHiền, TS. TTPLiên, TS. CHHà, TS.LVSơn, ThS. NCS. NĐTôn, ThS. HTTHuệ, PGS. TS. LTBình, PGS. TS. NĐThành & CS. (VCNSH); TS. NVĐồng &CS. (VDTNN) 3 Tách chiết và tinh chế 11/2006DNA, RNA và tổng hợp 10/2007 cDNA từ các mẫu - Thiết kế và tổng hợp các cặp mồi - Nhân và xác định trình tự các gen và promoter, tối ưu hóa mã của các gen vi sinh vật cho thích hợp biểu hiện thực vật - Triển khai thiết kế Tiplasmid vector tái tổ hợp và tạo chủng Agrobacterium mang các kết cấu gen mới 11/200612/2007 4 - Tiếp tục thiết kế và tổng 10/2007hợp các cặp mồi; nhân và 7/2010 xác định trình tự các gen/ promoter khác; tối ưu hóa mã của các gen vi sinh vật cho thích hợp biểu hiện thực vật -Tiếp tục triển khai thiết kế Ti-plasmid vector tái tổ hợp và tạo chủng Agrobacterium mang các kết cấu gen mới - Xây dựng và hoàn thiện các quy trình đánh giá cây mô hình chuyển gen - Tiếp tục liên kết với các đề tài trong Chương trình và các cơ quan khác để chuyển giao một số chủng Agrobacterium có triển vọng. 11/2006 12/2010 PGS.TS. NVHải, TS. LTTHiền, TS. TTPLiên, TS. CHHà, TS.LVSơn, ThS. NCS. NĐTôn, ThS.HTTHuệ, PGS. TS. LTBình, PGS. TS.NĐThành & CS. (VCNSH); TS. NVĐồng &CS (VDTNN) 5 Báo cáo tổng kết hoàn chỉnh được nghiệm thu 12/2010 – 2/2011 PGS.TS. NVHải &CS.(PTNTĐCN Gen,VCNSH) 8/201010/2010 11 III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN 1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số TT 1 2 3 4 Tên sản phẩm và chỉ tiêu chất lượng chủ yếu Bộ sưu tập mẫu DNA và RNA/cDNA từ các nguồn tài nguyên sinh vật Bộ sưu tập các promoter điều khiển biểu hiện đặc hiệu mô và cơ quan cũng như đặc hiệu cho từng loài khác nhau Bộ sưu tập các gen có giá trị kinh tế: gen kháng sâu, kháng bệnh vi khuẩn, virus, gen liên quan đến khả năng chín chậm của quả ở cây nông nghiệp; gen liên quan đến chất lượng gỗ ở cây lâm nghiệp; gen liên quan đến sinh trưởng ở cây lâm nghiệp Bộ sưu tập các vector mang các promoter và gen có giá trị đã phân lập và sưu tập Đơn vị đo Mẫu Cần đạt Mẫu DNA, RNA tổng số đảm bảo độ tinh sạch và nồng độ cho các nghiên cứu tiếp theo Bộ sưu tập các promoter điều khiển biểu hiện đặc hiệu mô cơ quan và đặc hiệu cho từng loài, từng cơ quan khác nhau Số lượng Thực Theo kế tế đạt hoạch được ≥ 15 16 3-5 7 Gen 3-6 gen kháng sâu, kháng bệnh vi khuẩn, virus, gen liên quan đến khả năng chín chậm của quả ở cây nông nghiệp; - 1-2 gen liên quan đến chất lượng gỗ ở cây lâm nghiệp; - 1-2 gen liên quan đến sinh trưởng ở cây lâm nghiệp 5-10 11 Vector Vector mang các promoter và các gen có giá trị kinh tế đã phân lập và sưu tập 5-10 13 Promoter 12 5 Bộ sưu tập các chủng vi khuẩn Agrobacterium mang các vector (đã trình bày ở mục 4 của bảng này) Chủng Vi khuẩn mang các vector chứa cấu trúc gen và promoter đảm bảo chuyển được vào cây trồng 5-10 13 b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm 1 Kỹ thuật tách chiết, tinh chế và bảo quản DNA, RNA và tổng hợp cDNA từ các mẫu tài nguyên sinh vật 2 Phương pháp thiết kế và phân lập các promoter cơ định và đặc hiệu ở các cơ quan khác nhau và các gen có giá trị 3 Phương pháp thiết kế Ti-plasmid vector tái tổ hợp mang các kết cấu gen quan tâm để chuyển vào Agrobacterium 4 Phương pháp đánh giá sự tồn tại và mức độ biểu hiện của các kết cấu gen quan tâm Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế hoạch Thực tế đạt được 2-3 kỹ thuật đảm bảo số lượng và chất lượng phục vụ cho mục đích phân lập được các đoạn điều khiển và các gen có giá trị 2-3 phương pháp thiết kế và phân lập đảm bảo thiết kế và phân lập được các promoter mong muốn -1 Kỹ thuật tách chiết DNA tổng số từ các mẫu thực vật và sinh vật khác -1 Kỹ thuật tách chiết RNA tổng số từ các mẫu thực vật và sinh vật khác - 1 Phương pháp phân lập promoter chưa biết trình tự (sử dụng kỹ thuật genome walking) -1 Phương pháp phân lập promoter đã biết trình tự 1-2 phương pháp đảm bảo thiết kế được các Tiplasmid vector tái tổ hợp mang các kết cấu (promoter + gen có giá trị kinh tế) để chuyển vào Agrobacterium 1-2 phương pháp đánh giá sự tồn tại và mức độ biểu hiện của các kết -1 Phương pháp thiết kế Ti-plasmid dựa trên các vector mang gen kháng kháng sinh và gen mã hóa enzyme chuyển hóa manose 13 - 1 Phương pháp đánh giá sự tồn tại/ biểu hiện của gen chuyển trên cây thuốc lá Ghi chú trong cây mô hình 5 cấu gen quan tâm chuyển gen bằng trong cây mô hình PCR, Southern blot và nhuộm hóa mô tế bào với X-gluc - 1 Phương pháp biểu hiện tạm thời gen trên lá cây thuốc lá Quy trình chuyển gen 1-2 quy trình - 1 Quy trình chuyển vào cây mô hình thông chuyển gen vào gen vào cây mô hình qua Agrobacterium cây mô hình thông qua Agrobacterium c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm 1 Bài báo khoa học về các kết quả nghiên cứu Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt được 6-9 bài đăng trên 7 bài báo đã được công bố các tạp chí chuyên ngành, Hội nghị chuyên ngành trong nước và quốc tế Số lượng, nơi công bố (Tạp chí, nhà xuất bản) - 5 bài trong Tạp chí Công nghệ sinh học, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và công nghệ - 2 bài tại Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc, tổ chức tại Thái Nguyên tháng 11/2009 d) Kết quả đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Theo kế hoạch 1 Thạc sỹ 1-2 2 Tiến sỹ 1 Số lượng Thực tế đạt được - 2 Thạc sỹ đã bảo vệ - 1 Học viên cao học đang thực hiện luận văn Thạc sỹ -1 NCS đã bảo vệ cơ sở, đang chờ bảo vệ nhà nước Ghi chú (Thời gian kết thúc) 2009 2011 2011 2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại: a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ: (Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ so với khu vực và thế giới…) 14 Đề tài đã nắm vững làm chủ các kỹ thuật: phân lập gen và đọc trình tự gen, đặc biệt là phân lập promoter mới, đặc hiệu từ thực vật; kỹ thuật sửa đổi/ tối ưu hóa mã của gen vi khuẩn để chuyển vào thực vật; kỹ thuật thiết kế các cấu trúc (kết cấu gen) trong các hệ Ti- plasmid vector; các kỹ thuật (quy trình) kiểm tra các kết cấu gen chuyển trên cây mô hình (thuốc lá và lúa); kỹ thuật kiểm tra sự biểu hiện tạm thời (ở mức độ protein/ lai miễn dịch) của các kết cấu gen thiết kế được trên lá cây thuốc lá...Các kỹ thuật được nghiên cứu, sử dụng tiếp cận được trình độ khu vực và quốc tế. b) Hiệu quả về kinh tế xã hội: (Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…) Đề tài đã góp phần hỗ trợ và hợp tác với các đề tài khác trong cùng Chương trình CNSHNN về nguyên vật liệu, trao đổi thông tin và kinh nghiệm nghiên cứu, qua đó góp phần thúc đẩy các nghiên cứu theo hướng CNSH hiện đại. Đề tài cũng góp phần đào tạo cán bộ có trình độ chuyên môn và hợp tác quốc tế. 3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án: Số TT I Nội dung Thời gian thực hiện Ghi chú (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Báo cáo định kỳ Lần 1 3/12/2007 Lần 2 10/11/2008 Lần 3 10/08/2009 Lần 4 23/12/2010 Thu thập, tách chiết DNA, RNA từ 8 mẫu nghiên cứu, phân lập được 2 promoter và 3 gen có giá trị. Do đề tài mới bắt đầu nên một phần nội dung khoa học được đề nghị tiếp tục thực hiện trong năm sau. Đã thu thập và tách chiết DNA, RNA từ 12 mẫu nghiên cứu, phân lập được 6 promoter và 5 gen có giá trị, thiết kế và thử nghiệm biểu hiện tạm thời được 2 cấu trúc. Đề tài cơ bản đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu theo thuyết minh. Đã phân lập được 7 promoter và 10 gen có giá trị, thiết kế được 7 cấu trúc và tạo được chủng Agrobacterium mang các cấu trúc trên. Chuyển giao được 2 chủng cho các đơn vị nghiên cứu khác. Đã phân lập được 7 promoter và 10 gen có giá trị, thiết kế được 12 cấu trúc và tạo được chủng Agrobacterium mang các cấu trúc trên. Thử nghiệm biểu hiện tạm thời được 5 cấu trúc vector. Chuyển vào cây thuốc lá 2 gen và promoter đã chứng minh mức độ tồn tại và biểu hiện của gen 15 chuyển. Chuyển giao được 3 chủng cho các đơn vị nghiên cứu khác. II III Kiểm tra định kỳ Lần 1 13/11/2007 Lần 2 23/12/2010 Đề tài đã thực hiện các nội dung theo thuyết minh được duyệt. Sản phẩm là các tài liệu về chuyển gen cây trồng, 8 mẫu DNA, RNA, 2 promoter, 5 gen và 2 vector. Đề tài đã thiết kế được vector chứa promoter 4CL1, promoter từ Ngô + gen cryIAc, tạo chủng Agrobacterium, promoter OsNAC6 từ lúa. Chuyển giao 3 chủng Agrobacterium cho Viện KH sự sống ĐH Thái nguyên, Viện NV Ngô. Nghiệm thu hàng năm Năm 2008 14/01/2009 Năm 2009 21/01/2010 Đã tiến hành thu thập thông tin của trên 500 sáng chế, Đã thu thập được các mẫu cần thiết làm nguồn nguyên liệu để phân lập gen và promoter (ngô, cà chua, bạch đàn …) Đã tiến hành xác định được trình tự của 2 gen FT và FLC từ cây Arabidopsis. Đã phân lập được promoter 4CL từ cây bạch đàn. Đã phân lập được promoter Actin từ lúa, Ubiquitin promoter từ ngô, Sucrose Synthase promoter từ cây lúa. Đã phân lập được gen mã hóa ACC oxidase từ cà chua. Đã sửa được 18 điểm trên gen VIP phù hợp với mã thực vật. Đã thiết kế được Ti-plasmid vector mang cấu trúc: 35S + GA20; 35S promoter + VIP sửa mã; E4 promoter + antisense ACC oxidase. Đã thử nghiệm biểu hiện thành vector chuyển gen mang cấu trúc promoter và gen mã hóa Cry bằng mô hình biểu hiện tức thời trên lá; Đã thử nghiệm biểu hiện cấu trúc mang gen mã hóa VIP đã được sửa mã Đã phân lập và đọc trình tự GA20 oxidase promoter từ cây Keo tai tượng (Acacia mangium); trình tự 4CL1 promoter từ cây Bạch đàn trắng (Eucalyptus calmadulensis); Đã phân lập được và đang tiến hành đọc trình tự gen CryIII từ Bacillus thuringiensis; Đã thiết kế được Ti plasmid vector pCB301 chứa GA20 oxidase promoter + gen GA20 oxidase, tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được Ti plasmid vector pCB301 chứa 35S promoter + gen vip3A 16 Năm 2010 30/12/2010 sửa mã, tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được vector pNOV2819 chứa E4 promoter + antisense của ACC oxidase +NOS; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu trúc pCB301 chứa 35S promoter + gen vip3A sửa mã; Chuyển giao hai chủng Agrobacterum chứa vector pCB301 tái tổ hợp pCB301-cryIA(c) và pCB301SP-cryIA(c) cho đề tài ”Nghiên cứu ứng dụng công nghệ gen để tạo cây thông có khả năng chống chịu cao với sâu róm” Đã thu thập và phân tích thông tin của các sáng chế liên quan đến cây trồng biến đổi gen, các gen có giá trị kinh tế và các promoter cho chuyển gen thực vật; Đã thiết kế được bốn Ti plasmid vector pBI101 chứa promoter 4CL1 từ Bạch đàn trắng + gen GUS, tạo chủng Agrobacterium chứa các vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được Ti plasmid vector pCB301 chứa Suc1 promoter từ Ngô + gen cryIA(c), tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái tổ hợp này; Đã thiết kế được Ti plasmid vector pBIH chứa promoter OsNAC6 từ lúa + gen gus, tạo chủng Agrobacterium chứa vector tái tổ hợp này; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu trúc pCB301 chứa 35S promoter + gen GA20 oxidase; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu trúc pCB301 chứa GA20 oxidase promoter + gen GA20 oxidase; Đã tiến hành biểu hiện thử nghiệm cấu trúc pCB301 chứa Suc1 promoter từ Ngô + gen cryIA(c); Đã chuyển gen và kiểm tra sự có mặt của các gen vip3A tự nhiên, vip3A đã sửa mã (mvip3A) trong cây thuốc lá chuyển gen; Đã chuyển gen và kiểm tra sự có mặt của 4CL1 promoter + gen Gus trong cây thuốc lá chuyển gen; Đã chuyển gen vào cây lúa và kiểm tra sự có mặt promoter OsNAC6 từ lúa và gen Gus bằng phản ứng PCR và nhuộm hóa mô tế bào; Chuyển giao hai chủng Agrobacterium chứa vector pCB301 tái tổ hợp pCB301-cryIA(c);pCB301-SPcryIA(c) và một chủng pCB301- SP- mvip3A cho Bộ môn Công nghệ tế bào thuộc Viện Khoa học sự sống, Đại học Thái Nguyên; Chuyển giao một chủng Agrobacterium chứa vector pBI101 promoter 4CL1 + gen GUS cho Viện Nghiên cứu Ngô để hoàn thiện hệ thống chuyển gen trên cây 17 IV Nghiệm thu 28/02/2011 cơ sở Ngô. Phương pháp nghiên cứu hiện đại, phù hợp với nội dung nghiên cứu, có độ tin cậy cao. Đã hoàn thành đầy đủ về khối lượng, số lượng các sản phẩm khoa học như đã đăng ký, một số nội dung vượt mức. Tuy nhiên, phần sản phẩm cần trình bày dạng 1,2, 3 rõ ràng để tiện theo dõi. Cần bổ sung báo cáo tóm tắt nội dung khoa học và tài liệu tập hợp sơ đồ thiết kế các vector. Các kết quả trong nghiên cứu có tính khoa học và thực tiễn cao, đề tài nên được tiếp tục và tập trung vào các gen có giá trị. Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký và đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký) 18 MỞ ĐẦU Các kỹ thuật sinh học truyền thống, như kỹ thuật lai chọn giống đã được con người sử dụng hàng ngàn năm qua để tạo ra những cây trồng có các đặc tính riêng biệt. Tuy nhiên, những kỹ thuật này đòi hỏi nhiều thời gian và có thể phải trải qua nhiều thế hệ mới có được những tính trạng mong muốn và loại bỏ những đặc tính không cần thiết. Công nghệ sinh học sử dụng kỹ thuật gen để biến đổi cây trồng bằng cách đưa những gen có giá trị vào bộ gen của cây trồng đích và nhanh chóng, tạo ra các cây trồng biến đổi gen (GMO) mang những đặc tính mong muốn. Các cây trồng này có thể đem lại những lợi ích quan trọng như tăng tính chống chịu, tăng năng suất, giảm chi phí sử dụng thuốc trừ sâu hoá học, tăng lợi nhuận và cải thiện môi trường cũng như sức khoẻ con người... Với sự phát triền mạnh mẽ của công nghệ sinh học, nhiều cây trồng biến đổi gen (GMO) đã được con người tạo ra. Diện tích trồng GMO ngày càng tăng lên rõ rệt. Việc sử dụng sản phẩm GMO đã trở thành hiện thực. Các nước phát triển đi vào quản lý các sản phẩm GMO sao cho chúng luôn giữ được các đặc tính tốt mà không bị đào thải trong môi trường. Tuy vậy, ở nước ta, nghiên cứu và phát triển GMO ở diện rộng mới bắt đầu được khởi động. Trước đây, những nghiên cứu thử nghiệm thiết kế các vector mang gen chỉ thị, thử nghiệm chuyển gen trên cây mô hình đã có những kết quả bước đầu. Để tạo được những GMO đặc thù cho nền nông, lâm nghiệp nước ta, cần có những nghiên cứu sâu về phân lập các gen, các promoter đặc hiệu từ các loài cây trồng Việt Nam. Tiếp theo đó, thiết kế các vector chuyển gen thích hợp để đưa vào thực vật bằng các phương pháp chuyển gen có hiệu quả là một khâu chủ chốt, quyết định thành công của quá trình này. Việc thử nghiệm chuyển gen trên cây mô hình, như thuốc lá, Arabidopsis, lúa là bước đầu tiên minh chứng cho khả năng biểu hiện của gen khi sử dụng các vector đã thiết kế. 1