Đoàn kết – trung thực – sáng tạo – hiệu quả - chất lượng

Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Đại học mã số ĐH2017-TN04-04 do TS. Nguyễn Thị Ngọc Lan - Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên chủ nhiệm

Đăng ngày: 20-02-2020 | 662 lần đọc
|

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

  • Tên đề tài: Nghiên cứu nuôi cấy in vitro và tạo rễ tơ của cây Ô đầu (Aconitum carmichaeli Debx.)
  • Mã số: ĐH2017-TN04-04
  • Chủ nhiệm đề tài:  TS. Nguyễn Thị Ngọc Lan
  • Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
  • Thời gian thực hiện: 24 tháng.

2. Mục tiêu

Phân tích được đặc điểm hình thái, phân loại học và xây dựng quy trình nuôi cấy in vitro nhằm góp phần bảo tồn và phát triển nguồn gen cây Ô đầu (Aconitum carmichaelii Debx.).

3. Tính mới và sáng tạo

  • Đã định danh được các mẫu Ô đầu thu tại Hà Giang dựa trên cơ sở đặc điểm hình thái và trình tự đoạn gen matK, ITS thuộc loài (Aconitum carmichaeli Debx.).
  • Đã xây dựng được quy trình nuôi cấy in vitro từ đoạn thân của cây Ô đầu;
  • Đã xây dựng được quy trình nuôi cấy rễ tơ từ đoạn rễ cây Ô đầu in vitro,

4. Kết quả nghiên cứu

  • Các mẫu Ô đầu thu từ huyện Hoàng Su Phì và Quản Bạ, Hà Giang đã được xác định thuộc loài A. carmichaelii dựa trên sự kết hợp các đặc điểm hình thái, giải phẫu và trình tự nucleotide của vùng ITS và đoạn gen matK,
  • Đoạn thân mang mắt của cây Ô đầu (A. carmichaelii) là vật liệu thích hợp cho cảm ứng tạo đa chồi in vitro. Môi trường tối ưu cảm ứng đa chồi từ đoạn thân Ô đầu là MS + sacarose 30g L-1 + agar 9g L-1 + BAP 1,5 mg L-1 với 4,57 chồi/mẫu sau 8 tuần. Môi trường MS cơ bản được bổ sung Kin 1,0 mg L-1 tạo số chồi thấp hơn, chỉ đạt 3,80 chồi/mẫu. Số lượng rễ nhiều nhất sau 8 tuần nuôi cấy đạt được trên môi trường MS được bổ sung IBA 0,5 mg L-1, với 3,60 ± 0,16 (rễ / chồi), trong khi đó đạt 3,07 ± 0,07 (rễ / chồi) trên môi trường MS được bổ sung α-NAA 0,7 mg L-1. Giá thể đất phù sa + trấu hun (1:1) là phù hợp để trồng cây Ô đầu khi chuyển từ môi trường nuôi cấy in vitro ra ngoài vườn ươm. Trên giá thể này, tỷ lệ cây sống đạt 93,56%, cây sinh trưởng phát triển tốt hơn so với các công thức khác; phát triển nhanh, hình thành thêm lá mới, có màu xanh đậm, không có hiện tượng rụng lá cũ.
  • Đoạn rễ Ô đầu in vitro là vật liệu thích hợp tạo rễ tơ qua trung gian A. rhizogenes. Môi trường thích hợp cho cảm ứng tạo rễ tơ là MS + sacarose 30g L-1 + cefotaxime 500 mg L-1 + AS 100 mol L-1. Khối lượng rễ tơ tươi cao nhất là 3,22 g trên môi trường lỏng với điều kiện rung lắc và sau 6 tuần, khối lương rễ tơ tăng 5,85 lần so với khối lượng ban đầu.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học

Các bài báo

  1. Quan Huu Nguyen, Hoan Thi Thu Hoang, Hong Thi Tran, Thuy Thi Thu Vu, Thuong Danh Sy, Mau Hoang Chu, Lan Thi Ngọc Nguyen (2020), “In vitro Regeneration and Hairy Root Induction of Aconitum carmichaelii Debex.-an Important Medicinal Plant” (Nuôi cấy in vitro và tạo rễ tơ cây thuốc quý -Aconitum carmichaelii Debex.), SYLWAN, 164(1), ISI Indexed.
  2. Nguyễn Thị Ngọc Lan, Hoàng Thị Thu Hoàn, Nguyễn Thị Loan, Nguyễn Hữu Quân, Lò Thị Mai Thu, Sỹ Danh Thường, Chu Hoàng Mậu (2017), “Sử dụng mã vạch ITSmatK để nhận diện mẫu cây ô đầu phụ tử thu tại huyện Quản Bạ, Hà Giang, Việt Nam”, Kỷ yếu Hội nghị nghiên cứu&giảng dạy sinh học toàn quốc, Quy Nhơn 5-2018, tr. 1140-1147.
  3. Nguyễn Thị Ngọc Lan, Trần Thị Hồng, Hoàng Thị Thu Hoàn, Chu Hoàng Mậu (2018), “Nhân giống in vitro cây Ô đầu”, Kỷ yếu Hội nghị CNSH toàn quốc 2018.

Các trình tự gen trên GenBank

  1. Hoang,T.T.H., Nguyen,T.N.L., Le,V.S. and Chu,H.M. (2018) Aconitum carmichaelii isolate HSP internal transcribed spacer 1, partial sequence; 5.8S ribosomal RNA gene, complete sequence; and internal transcribed spacer 2, partial sequence. GenBank: MH410519.1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nuccore/MH410519; 06-JUL-2018
  2. Hoang,T.T.H., Nguyen,T.N.L., Le,V.S. and Chu,H.M. (2018) Aconitum carmichaelii isolate QB internal transcribed spacer 1, partial sequence; 5.8S ribosomal RNA gene, complete sequence; and internal transcribed spacer 2, partial sequence. GenBank: MH410520.1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nuccore/MH410520; 06-JUL-20183. Hoang, T,T.H., Nguyen, T,N.L., Le, V,S and.Chu. and H,M. (2018)  Aconitum carmichaelii plastid:chloroplast genomic DNA containing MatK gene region, isolate QB, Hagiang. GenBank: LS398143.1. https://www.ncbi.nlm.nih. gov/nuccore/LS398143; 13-NOV-20184. Hoang, T,T.H., Nguyen, T,N.L., Le, V,S and.Chu. and H,M. (2018) Aconitum carmichaelii plastid:chloroplast genomic DNA containing MatK gene region, isolate HSP, Hagiang. GenBank: LS398144.1. https://www.ncbi.nlm.nih. gov/nuccore/LS398144; 13-NOV-2018

5.2. Sản phẩm đào tạo

Đào tạo thạc sĩ: 02 học viên cao học đã bảo vệ

  1. Nguyễn Thị Loan (2018), “Nghiên cứu đặc điểm thực vật học và đoạn gen matK/ITS ở cây Ô đầu (Aconitum carmichaelii Debx.)”, Luận văn thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.
  2. Trần Thị Hồng (2019), “Nghiên cứu nuôi cấy in vitro và tạo rễ tơ ở cây Ô đầu (Aconitum carmichaelii Debx.)”, Luận văn thạc sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.

5.3. Sản phẩm ứng dụng

  • Quy trình nuôi cấy in vitro cây ô đầu
  • Quy trình tạo dòng rễ tơ từ cây Ô đầu.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích đem lại của kết quả nghiên cứu

  • Các sản phẩm của đề tài là luận văn thạc sĩ, các bài báo sẽ được lưu giữ tại Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên để làm tư liệu cho học tập, giảng dạy và nghiên cứu khoa học Sinh học.
  • Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu khoa học sẽ được sử dụng trong giảng dạy các chuyên đề cho hệ đào tạo thạc sĩ. Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu phục vụ nghiên cứu, đào tạo ngành Sinh học và Công nghệ Sinh học tại ĐH Thái Nguyên.
  • Đề tài góp phần vào việc bảo tồn và phát triển nguồn gen cây Ô đầu (Aconitum carmichaelii Debx.) bằng nuôi cấy in vitro. Bổ sung thêm thông tin khoa học về đặc điểm hình thái, phân loại học cây Ô đầu tại Việt Nam.
  • Đề tài góp phần nhân giống in vitro phục vụ phát triển vùng trồng cây Ô đầu một cách bền vững và bảo tồn nguồn gen cây thuốc quý tại Việt Nam.

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

  • Project title: In vitro Regeneration and Hairy Root Induction of Aconitum carmichaelii Debex.
  • Code number: ĐH2017-TN04-04
  • Coordinator: Dr. Nguyen Thi Ngoc Lan
  • Implementing institution: Thai Nguyen University of Education
  • Duration: 24 months.

2. Objective(s)

Analysis of morphological characteristics, classification and construction of in vitro culture process in order to contribute to the conservation and development of the gene source of Aconitum carmichaelii Debx.

3. Creativeness and innovativeness

  • Based on a combination of the morphological characteristics and the nucleotide sequences of ITS and matK gene fragment, the Aconitum samples collected at Hagiang were identified as Aconitum carmichaeli Debx.
  • An in vitro culture procedure has been developed from the stem segments of Aconitum carmichaeli plants.
  • A hairy root culture procedure has been developed from the root segments of the in vitro Aconitum carmichaelii plants.

4. Research results

  • Aconitum samples collected from Hoang Su Phi and Quan Ba districts, Ha Giang were identified as A. carmichaelii species based on a combination of morphological, anatomical and nucleotide sequences of ITS and matK.
  • The nodal stem segment is a suitable material for in vitro multi-shoot induction of the A. carmichaelii. The optimal medium for multi-shoot induction was MS + 30 g L-1 saccharose + 9 g L-1 agar + 1.5 mg L-1 BAP, with 4.57 shoots per explants after 8 weeks. Basic MS medium supplemented with 1.0 mg L-1 Kin induced a lower number of shoots, at only 3.80 shoots per explant. The highest number of roots after 8 weeks of culture was achieved on MS medium supplemented with 0.5 mg L-1 IBA, at 3.60 ± 0.16 (roots / shoot), while it was 3.07 ± 0.07 (roots /shoot) on MS medium supplemented with 0.7 mg L-1 α-NAA.
  • Using A. rhizogenes-mediated transformation of in vitro A. carmichaeli root segments, hairy roots were produced on MS+ 30 g L-1 saccharose + 500 mg L-1 cefotaxime +100 μmol L-1 AS. The maximum fresh weight of hairy roots is the highest (3.22 g of fresh weight) in liquid medium under shaking conditions and after 6 weeks, the hairy root mass produced 5.85-fold compared to the initial mass.

5. Products

5.1. Journal papers

  1. Quan Huu Nguyen, Hoan Thi Thu Hoang, Hong Thi Tran, Thuy Thi Thu Vu, Thuong Danh Sy, Mau Hoang Chu, Lan Thi Ngọc Nguyen (2020), “In vitro Regeneration and Hairy Root Induction of Aconitum carmichaelii Debex.-an Important Medicinal Plant”, SYLWAN, 164(1). ISI Indexed.
  2. Nguyen Thi Ngoc Lan, Hoang Thi Thu Hoan, Nguyen Thi Loan, Nguyen Huu Quan, Lo Thi Mai Thu, Sy Danh Thuong, Chu Hoang Mau (2017), “Using ITS and matK barcodes to identify Aconitum samples collected in Quan Ba, Ha Giang, Vietnam ”, Proceedings National Biological Research & Teaching Conference, Quy Nhon 5-2018, pp.1140-1147.
  3. Nguyen Thi Ngoc Lan, Tran Thi Hong, Hoang Thi Thu Hoan, Chu Hoang Mau (2018), "In vitro propagation of Aconitum carmichaelii plants", Proceedings National Biotechnology Conference 2018.

Gene sequences on GenBank

  1. Hoang,T.T.H., Nguyen,T.N.L., Le,V.S. and Chu,H.M. (2018) Aconitum carmichaelii isolate HSP internal transcribed spacer 1, partial sequence; 5.8S ribosomal RNA gene, complete sequence; and internal transcribed spacer 2, partial sequence. GenBank: MH410519.1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nuccore/MH410519; 06-JUL-2018
  2. Hoang,T.T.H., Nguyen,T.N.L., Le,V.S. and Chu,H.M. (2018) Aconitum carmichaelii isolate QB internal transcribed spacer 1, partial sequence; 5.8S ribosomal RNA gene, complete sequence; and internal transcribed spacer 2, partial sequence. GenBank: MH410520.1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nuccore/MH410520; 06-JUL-20183. Hoang, T,T.H., Nguyen, T,N.L., Le, V,S and.Chu. and H,M. (2018) Aconitum carmichaelii plastid:chloroplast genomic DNA containing matK gene region, isolate QB, Hagiang. GenBank: LS398143.1. https://www.ncbi.nlm. nih.gov/ nuccore/LS398143; 13-NOV-20184. Hoang, T,T.H., Nguyen, T,N.L., Le, V,S and.Chu. and H,M. (2018) Aconitum carmichaelii plastid:chloroplast genomic DNA containing matK gene region, isolate HSP, Hagiang. GenBank: LS398144.1. https://www.ncbi.nlm. nih.gov/ nuccore/LS398144; 13-NOV-2018

5.3. Education

Master training: 02 master students graduated.

  1. Nguyen Thi Loan (2018), “Study on botanical characteristics and matK/ITS gene fragment of Aconitum carmichaelii Debx”, The Biological master Thesis, Thai Nguyen University of Education, TNU.
  2. Tran Thi Hong (2019), “Study on In vitro Regeneration and Hairy Root Induction of Aconitum carmichaelii Debex”, The Biological master Thesis, Thai Nguyen University of Education, TNU.

5.4. In terms of application

  • An in vitro culture procedure has been developed from the stem segments of the Aconitum carmichaelii plants.
  • A hairy root culture procedure has been developed from the root segments of the in vitro Aconitum carmichaelii plants.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

  • The project's products include master theses and articles kept at the Department of Biology, University of Education - Thai Nguyen University in order to be used as materials for learning, teaching and researching in biological field.
  • The research results of the project are scientific documents that will be used in teaching thematic subjects for master training and in researching in Biology and Biotechnology at Thai Nguyen University.
  • The project contributes to conservation and development of the gene source of aconite plants (Aconitum carmichaeli Debx.) by in vitro culture. This project also supplements scientific information on morphological characteristics and taxonomy of Aconitum carmichaeli in Vietnam.
  • The project contributes to in vitro propagation which is foundation for increasing regions of planting aconites in a sustainable manner and conserving of precious medicinal plant gene sources in Vietnam.