THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

• Tên đề tài: Nghiên cứu tạo dòng rễ tơ và biểu hiện gen liên quan đến tổng hợp flavonoid ở cây Thổ nhân sâm (Talinum paniculatum Gaertn.)
• Mã số: ĐH2017-TN05-04
• Chủ nhiệm đề tài: TS. Vũ Thị Như Trang
• Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Y Dược – Đại học Thái Nguyên
• Thời gian thực hiện:  Từ tháng 01 năm 2017 đến tháng 12 năm 2018

2. Mục tiêu

Xây dựng được hệ thống tái sinh đa chồi in vitro và tạo được dòng rễ tơ nhằm tăng sinh khối phục vụ khai thác một số dược chất từ cây Thổ nhân sâm; Chiết rút và so sánh được hàm lượng flavonoid từ dòng rễ tơ với rễ cây Thổ nhân sâm trồng tự nhiên cùng thời điểm; Biểu hiện được gen chalcone isomerase (GmCHI) và tạo được dòng cây Thổ nhân sâm chuyển gen có hàm lượng flavonoid cao hơn cây đối chứng không chuyển gen.

3. Tính mới và sáng tạo

Kết quả nghiên cứu trong đề tài là cơ sở ứng dụng kỹ thuật tạo dòng rễ tơ và chuyển gen vào việc nâng cao hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học ở cây Thổ nhân sâm và một số loại cây dược liệu khác. Các dòng rễ tơ và dòng cây Thổ nhân sâm chuyển gen làm vật liệu cho chọn giống Thổ nhân sâm có hàm lượng flavonoid cao.

4. Kết quả nghiên cứu

4.1. Lá mầm là vật liệu nhận gen thích hợp trong kỹ thuật chuyển gen ở cây Thổ nhân sâm. Môi trường MS cơ bản + 50 ml/l nước dừa + 1,5 mg/l BAP là thích hợp cho sự phát sinh và sinh trưởng chồi từ nách lá mầm.

Lần đầu tiên biểu hiện thành công gen GmCHI có nguồn gốc từ cây đậu tương ở cây Thổ nhân sâm. Từ 730 mẫu biến nạp tạo được 28 cây chuyển gen GmCHI trong điều kiện nhà lưới. Protein tái tổ hợp GmCHI đã được biểu hiện ở hai dòng Thổ nhân sâm chuyển gen T1-2.2 và T1-10 ở thế hệ T1 với hàm lượng lần lượt là  6,14 µg/mg và 4,29 µg/mg. Hai dòng Thổ nhân sâm chuyển gen T1-2.2 và T1-10 có hàm lượng flavonoid tổng số tăng 7,4 lần và 4,8 lần so với cây đối chứng không chuyển gen.

4.2. Mô lá là vật liệu thích hợp cho cảm ứng tạo rễ tơ ở cây Thổ nhân sâm. Lây nhiễm mô lá bởi A. rhizogenes với OD₆₀₀ = 0,6; nồng độ AS 100 μmol/l; thời gian nhiễm khuẩn 10 phút; thời gian đồng nuôi cấy 2 ngày; nồng độ cefotaxime 500 mg/l là những điều kiện thích hợp cho cảm ứng tạo rễ tơ ở cây Thổ nhân sâm và 5/7 dòng rễ tơ đã được tạo ra. Môi trường MS ở trạng thái lỏng không bổ sung chất điều hòa sinh trưởng, nuôi trong điều kiện lắc là thích hợp cho sự tăng trưởng rễ tơ ở cây Thổ nhân sâm. Dòng rễ tơ chuyển gen số 8 có hàm lượng flavonoid cao nhất (2,34 mg/g) tăng 520 % so với rễ bất định của cây Thổ nhân sâm.

5. Sản phẩm

5.1. Sản phẩm khoa học

- Số bài báo đăng trên Tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI (SCI-E; SCImago: Q2): 01 bài

1. Thi Nhu Trang Vu, Thi Hong Trang Le, Phu Hiep Hoang, Danh Thuong Sy, Thi Thu Thuy Vu, Hoang Mau Chu (2018), “Overexpression of the Glycine max chalcone isomerase (GmCHI) gene in transgenic Talinum paniculatum plants”, Turk J Bot, 42, pp. 551 – 558 (SCI-E; SCImago: Q2).

- Số bài báo đăng trên Tạp chí quốc gia: 04 bài

1. Vũ Thị Như Trang, Hồ Mạnh Tường, Lê Văn Sơn, Nguyễn Thị Tâm, Chu Hoàng Mậu (2018), “Đặc điểm hình thái cây Thổ nhân sâm (Talinum paniculatum) và trình tự nucleotide vùng ITS, gen rpoC1 và rpoB”, Tạp chí Công nghệ Sinh học, 16(3), tr. 451- 458.
2. Vũ Thị Như Trang, Chu Hoàng Mậu (2018), “Sử dụng mã vạch matK để nhận diện mẫu Thổ nhân sâm (Talinum paniculatum) thu tại một số địa phương phía bắc Việt Nam”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ ĐH Thái Nguyên, 184(08), tr. 101-106.
3. Vũ Thị Như Trang, Chu Hoàng Mậu (2017), “ Nghiên cứu tạo rễ tơ ở cây Thổ nhân sâm Việt Nam (Talinum paniculatum Gaertn.)”, Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, 33, tr. 233 - 241.
4. Vũ Thị Như Trang, Nguyễn Thị Tâm, Chu Hoàng Mậu (2017), “Phát triển hệ thống tái sinh in vitro phục vụ chuyển gen ở cây Thổ nhân sâm (Talinum paniculatum Gaertn.)”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ ĐH Thái Nguyên, 161(01), tr. 73 - 79.

5.2. Sản phẩm đào tạo

- Là một phần số liệu của đề tài NCS:

1. Vũ Thị Như Trang, (2019), “Nghiên cứu biểu hiện gen GmCHI liên quan đến tổng hợp flavonoid và cảm ứng tạo rễ tơ ở cây Thổ nhân sâm (Talinum paniculatum)”, Luận án Tiến sĩ Sinh học, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Thái Nguyên.

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

• Đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong học tập, giảng dạy phần sinh học.
• Sản phẩm của đề tài được sử dụng làm cơ sở ứng dụng nâng cao hàm lượng flavonoid trong cây Thổ nhân sâm bằng kỹ thuật chuyển gen phục vụ cho y dược học.

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

• Project title: The study on the induction of hairy root and the expression of gmchi gene involved in flavonoid synthesis in talinum paniculatum
• Code number: DH2016 - TN05 - 04
• Coordinator:  Ms. Vu Thi Nhu Trang
• Implementing institution: Thai Nguyen University of Medicine and pharmacine
• Duration: from 01-2017 to 12- 2018

2. Objective (s)

Establish an in vitro multi-shoot regeneration system and create hairy roots line to increase biomass for the extraction of some pharmaceuticals from Talinum paniculatum. Extract and compare the flavonoid content from the hairy roots line with the wild-type plants roots grown naturally at the same time. Overexpressed chalcone isomerase (CHI) in the T. paniculatum and created transgenic T. paniculatum lines with higher flavonoid content than the wild-type plants.

3. Creativeness and innovativeness

The research results of the dissertation will be the basis for applying the technique of creating hairy roots and transgenic plants to improve the pharmaceutical content in T. paniculatum and some other medicinal plants. The hairy roots and the transgenic T. paniculatum lines provide materials for selecting T. paniculatum varieties with high flavonoid content.

4. Research results

4.1. The cotyledonary and the lateral shoot bud explants are suitable material to create multiple shoots in T. paniculatum. The MS medium supplemented with 50 ml/l coconut water + 1,5 mg/l BAP is the suitable for shoot emergence and growth from axillary cotyledons. The MS medium supplemented with 50 ml/l coconut water + 2.0 mg/l BAP is the suitable for shoot emergence and growth from the lateral shoot bud explants.

The cotyledons are suitable materials to create multiple shoot for gene transfer in T. paniculatum plants. From a total of 730 samples, 28 GmCHI transgenic plants were survived in the greenhouse. Recombinant CHI protein was expressed successfully in two transgenic T. paniculatum lines of T1-2.2 and T1-10 in the T1 generation with contents of 6.14 µg/mg and 4.29 µg/mg, respectively.

Two transgenic T. paniculatum lines of T1-2.2 and T1-10, that contain 4.24 mg/g and 2.74 mg/g of flavonoid, respectively, which reflect increases of 7.4-fold and 4.8-fold, respectively, compared to that in wild-type plants.

4.2. Leaf tissue is a suitable material for transforming and inducing hairy roots in T. paniculatum. Density of bacteria corresponding to OD₆₀₀ value=0.6; concentration AS 100 μmol/l; Infection time of 10 minutes; 2 days of co-culture; cefotaxime concentrations of 500 mg/l are suitable conditions for inducing hairy roots from leaf tissue. In state of the liquid MS medium without growth regulator, shaking culture conditions are suitable for hairy roots growth in T. paniculatum. The transgenic hairy roots line 8 had the highest flavonoid content (2.34 mg/g), an increase of 520 % compared to the indeterminate root of the T. paniculatum.

5. Products

5.1. Science

1. Thi Nhu Trang Vu, Thi Hong Trang Le, Phu Hiep Hoang, Danh Thuong Sy, Thi Thu Thuy Vu, Hoang Mau Chu (2018), “Overexpression of the Glycine max chalcone isomerase (GmCHI) gene in transgenic Talinum paniculatum plants”, Turk J Bot, 42, pp. 551 - 558.
2. Thi Nhu Trang Vu, Manh Tuong Ho, Van Son Le, Thi Tam Nguyen, Hoang Mau Chu (2018), “Morphological characteristics of Talinum paniculatum, and nucleotide sequences of ITS region, rpoC1 and rpoB genes, Journal of Biotechnology, 16(3), pp. 451- 458.
3. Vu Thi Nhu Trang, Chu Hoang Mau (2018), “Use of matK DNA barcode for identification of Talinum paniculatum collected in northern provinces of Vietnam”, Journal of Scrience and Technology – TNU, 184(08), pp. 101-106.
4. Vu Thi Nhu Trang, Nguyen Thi Tam, Chu Hoang Mau (2017), “The develoment in vitro regeneration system for gene transfer in Talinum paniculatum plants”, Journal of Scrience and Technology – TNU, 161(01), pp. 73-79.

5.2. Educase

Is part of the data of the PhD:

1. Vu Thi Nhu Trang (2019),  “The study on the expression of GmCHI gene involved in flavonoid synthesis and induction of hairy root in Talinum paniculatum”, Doctoral dissertation of Biology, College of Education, Thai Nguyen University

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

• The topic can be used as a reference in learning, teached biology.
• The product of the topic is used as a basis for application overexpess  flavonoid in Talinum pniculatum  by genetic engineering for medicine.