đại học tháI
n
guyê
n

Trờng đại học
s


phạm




Hà tiến
sỹ
Ngời
hớng
dẫn khoa học : pgs.ts.Chu hoàng
M
ậu TháI nguyên -
2007



ĐáNH GIá KHả NĂNG CHịU HạN Và NHÂN GEN
P5CS
CủA MộT Số GiốNG ĐậU TƯƠNG ĐịA PHƯƠNG CủA
TỉNH CAO Bằ
NG

Lun vn thc s sinh hc


Lời cảm ơn. 2

Mục lục 3

Những chữ viết tắt 5

Danh mục các bảng 6

Danh mục các hình 7

MỞ ĐẦU 8

Ch
ƣ
ơng
1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10

1.1 CÂY ĐẬU
T
Ƣ
ƠNG
10

1.1.1. Đặc điểm thực vật học 10

1.1.2. Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam 11

1.1.3. Thành phần hoá sinh hạt đậu tương 12

1.1.3.1. Protein dự trữ và thành phần axit amin 13

2.3.
PH
Ƣ
ƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.3.1. Nhóm phương pháp sinh lý, hoá sinh 26

2.3.2. Các phương pháp sinh học phân tử 31
2.3.3. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu 33

Ch
ƣ
ơng
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, KHỐI L
Ƣ
ỢNG VÀ THÀNH PHẦN HOÁ

SINH HẠT CỦA CÁC GIỐNG ĐẬU
T
Ƣ
ƠNG


3.2.2.3. Hàm lượng protein và proline của các giống đậu tương ở giai đoạn cây

non 3 lá. 51

3.2.3. Mối quan hệ giữa các giống đậu tương dựa trên sự biểu hiện của các tính

trạng đối với hạn 53

3.2.4. Nhận xét về khả năng chịu hạn của các giống đậu tương 55

3.3. KẾT QUẢ NHÂN ĐOẠN ADN THUỘC GEN P5CS CỦA CÁC GIỐNG
ĐẬU
T
Ƣ
ƠNG
NGHIÊN CỨU 56
3.3.1.Tách chiết ADN tổng số của các giống đậu tương 56

3.3.2. Nhân đoạn ADN thuộc gen P5CS của các giống đậu tương 58

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60

CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62


LeproT
3
: The proline transporter 3
MGPT : Môi giới phân tử - Molecular chaperone
MW : Molecular weight - Khối lượng phân tử
NaOAC : Natriacetat
P
5
C : Deltal - pyrroline - 5- carboxylate
P
5
CS : Delta pyrroline - 5 - Carborxylate Synthetase
P
5
CR : Deltal pyrroline – 5- Carboxylate reductase
PCR : Polymerase chain reaction - Phản ứng chuỗi polimerase
TBE : Tris - Boric acid - EDTA

DANH MỤC CÁC BẢNG
TrangBảng 1.1. Sản lượng đậu tương Thế giới niên vụ 2006 – 2007 12


Bảng 3.12. Hệ số khác nhau giữa các giống đậu tương 54

Bảng 3.13. Hàm lượng và độ tinh sạch của ADN tổng số của 7 giống đậu tương 57
DANH MỤC CÁC HÌNH
TrangHình 1.1. Sơ đồ mô tả quá trình biến đổi của proline trong tế bào 22

Hình 3.1. Hạt của 7 giống đậu tương nghiên cứu 35

Hình 3.2. Biểu đồ so sánh hàm lượng axit amin không thay thế của các giống đậu
tương nghiên cứu với tiêu chuẩn của FAO 40

Hình 3.3. Sự biến động hoạt độ α - amylase trong các giai đoạn hạt nảy mầm
khi xử lý bởi sorbitol 7% ở 7 giống đậu tương 42

Hình 3.4. Hoạt độ của  - amylase ở 7 giống đậu tương trong các giai đoạn hạt
nảy mầm 43
Hình 3.5. Hàm lượng đường tan ở giai đoạn hạt nảy mầm khi xử lý sorbitol 7%



1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

MỞ ĐẦU

Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là loại cây thuộc họ đậu, có hàm lượng
các chất dinh dưỡng cao, đặc biệt giàu protein, nên đậu tương được trồng để làm
thức ăn cho người và gia súc. Sản phẩm từ cây đậu tương được sử dụng rất đa dạng
như dùng trực tiếp hạt thô hoặc chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, sữa
đậu nành, làm bánh kẹo, nước giải khát, nước chấm…đáp ứng nhu cầu đạm trong
khẩu phần ăn hàng ngày của người cũng như gia súc [10].
Cây đậu tương có thời gian sinh trưởng ngắn, hệ rễ có nốt sần mang vi khuẩn
cố định đạm, nên trồng cây đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất, tăng năng suất
các cây trồng khác, vì vậy cây đậu tương thường được trồng luân canh với lúa và
ngô để tăng vụ và cải tạo đất bạc màu.
Ở Việt Nam cây đậu tương có một vị trí quan trọng trong nền sản xuất nông
nghiệp, đặc biệt là những vùng nông thôn nghèo, kinh tế chưa phát triển. Hiện nay
cây đậu tương được gieo trồng tại 43 trong số 61 tỉnh thuộc cả 7 vùng nông nghiệp
trên cả nước [10].
Các giống đậu tương ở nước ta hiện nay rất đa dạng phong phú gồm các giống
đậu tương nhập nội, giống lai tạo giống đậu tương đột biến và tập đoàn các giống
đậu tương địa phương. Trong những năm gần đây cùng với việc tạo ra các giống
đậu tương mới cho năng suất cao, các nhà chọn giống đậu tương còn quan tâm
nghiên cứu các giống đậu tương địa phương, những giống này thường có năng suất
thấp nhưng chất lượng hạt cao và có khả năng chống chịu tốt với điều kiện ngoại
cảnh bất lợi như nóng, lạnh, hạn… [10].
Địa bàn nước ta chủ yếu là đồi núi, diễn biến khí hậu phức tạp, lượng mưa phân
bố không đều giữa các vùng miền và các thời kỳ trong năm, hạn hán thường xuyên xảy
ra cùng với những yếu tố môi trường bất lợi khác đã làm giảm năng suất, chất lượng và
khả năng chống chịu của thực vật nói chung và cây đậu tương nói riêng .

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Phân tích đặc điểm hình thái hạt (màu sắc, hình dạng, kích thước hạt) và khối
lượng 1000 hạt của các giống đậu tương nghiên cứu.
-Xác định hàm lượng protein, lipit và thành phần axit amin của các giống đậu tương
nghiên cứu.
- Xác định hoạt độ của - amylase và hàm lượng đường tan ở giai đoạn hạt nảy mầm.

- Phân tích một số chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh của cây đậu tương non 3 lá trong điều
kiện hạn nhân tạo.
- Xác định mối quan hệ giữa các giống đậu tương dựa trên phản ứng của kiểu gen
trước tác động của hạn.
- Nhân đoạn ADN thuộc gen P5CS của các giống đậu tương bằng kỹ thuật PCR.

Ch
ƣ
ơng
1TỔNG QUAN TÀI
LIỆU

1.1. CÂY ĐẬU

tập đoàn đậu tương có những giống chỉ trồng vào vụ hè, có những giống chỉ trồng vào vụ
đông [10].

1.1.2. Tình hình sản xuất đậu
t
ƣ
ơng
trên thế giới và Việt Nam

Đậu tương là cây trồng lấy hạt, cung cấp dầu quan trọng bậc nhất trong các cây
lấy dầu. Ngoài ra trồng đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất vì vậy mà đậu tương
được trồng ở khắp các châu lục, theo thống kê của FAO từ năm 1980 trở lại đây sản
lượng đậu tương trên thế giới đã tăng lên 2 lần chủ yếu nhờ vào tăng diện tích và
năng suất. Trong vòng 20 năm qua diện tích gieo trồng tăng nhanh, năng suất bình
quân tăng cao 23 tạ/ha. Các nước sản xuất đậu tương đứng đầu thế giới là: Mỹ,
Brazin, Argentina và Trung Quốc chiếm khoảng 90-95% tổng sản lượng đậu tương
trên thế giới [10], bảng 1.1 cho thấy trong niên vụ 2006 – 2007 sản lượng đậu tương
của thế giới là 236,1 triệu tấn trong đó Mỹ có sản lượng cao nhất 86,8 triệu tấn, tiếp
đến là Brazil và Argentina. Trong một vài năm trở lại đây thời tiết không thuận lợi,
hạn hán và các yếu tố môi trường xấu khác đã có ảnh hưởng mạnh đến sản lượng
đậu tương toàn cầu. Theo Oil World các nước sản xuất đậu tương hàng đầu thế giới
đều giảm sản lượng đậu tương trong niên vụ 2006- 2007, Brazil giảm 7,5%,
Argentina giảm 6% , còn ở Mỹ giảm hơn 10% so với vụ trước [35].
Ở Việt Nam cây đậu tương chiếm một vị trí quan trọng trong nền sản xuất
nông nghiệp đặc biệt là những vùng nông thôn nghèo. Trước Cách mạng Tháng 8
năm 1945 diện tích gieo trồng đậu tương khoảng 3000 ha, năng suất chỉ đạt 4,1tạ/ha
[10], được phân bố chủ yếu ở các tỉnh Cao Bằng, Lạng Sơn, Hà Giang… Sau khi

47,2
Paraguay
6,5
Bolivia
1,7
Uruguay
0,8
Trung Quốc
16,2
Hàn Quốc
0,2
Triều Tiên
0,2
Nhật Bản
0,2
Ấn Độ
7,7
Canada
3,5
Ukraine
0,9
Liên bang Nga
0,7
Indonesia
0,8
Việt nam
0,3
Thái lan
0,2
Myanma

quan và có chức năng duy nhất là cung cấp nguồn axit amin và nitơ cho quá trình nảy
mầm của hạt, protein dự trữ chủ yếu ở hạt đậu tương là albumin và globulin.
Dựa vào hệ số lắng, người ta chia protein của hạt đậu tương thành 3 loại: 11S -
legumin, 7S - vixilin, 2S - albumin. Những loại protein chính trong hạt đậu tương
là: protein dự trữ (chiếm 70% tổng số protein), các enzim, các chất ức chế proteaza
và lectin. Thành phần của protein gồm có albumin (9,5%), globulin tan trong nước
(75,8%), globulin chỉ tan trong NaCl là 3%, glutelin - protein tan trong NaOH 0,2M
là 11,7% [8], [12].
Protein dự trữ trong hạt đậu tương bao gồm hai thành phần: Conglyxinin
(7,9S ) và Glyxinin (12,2 S). Conglyxinin còn có tên gọi khác là Vixilin và có hệ số
lắng là 7,9S. Đây là loại protein dự trữ phổ biến trong hạt. Conglyxinin tách biệt ra
trong các thể protein và được dự trữ trong suốt quá trình phát triển của hạt. Nó được
thuỷ phân sau khi hạt nảy mầm để cung cấp nguồn cacbon và nitơ cho hạt phát triển.
Có thể nói, protein của cây họ đậu nói chung và cây đậu tương nói riêng được
coi là có chất lượng tốt nhất trong các loại protein của thực vật bởi vì chúng chứa tất
cả các axit amin không thay thế và cần thiết cho cơ thể. Hơn nữa protein cuả cây họ
đậu còn có hàm lượng lyzin rất cao so với protein từ các loại ngũ cốc khác. Tuy
vậy, hàm lượng các axit amin chứa gốc SH như metionin, xystein vẫn còn thấp [10]
1.1.3.2. Lipit, vitamin và một số chất khác

Lipit là hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không có khả năng hoà tan
trong nước, nhưng tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực như ete, benzen,
toluen, ete dầu hoả… Lipit còn là thành phần quan trọng của màng sinh học, là
nguồn năng lượng cung cấp cho cơ thể. Ở đậu tương hàm lượng lipit chiếm từ 12 -
25% khối lượng khô, chất lượng lipit của hạt đậu tương rất tốt, cho nên nó được sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến thực phẩm. Hạt đậu tương còn có các loại
vitamin tan trong lipit, đặc biệt là vitamin E = 200 mg/100g lipit [10], ngoài ra trong

trạng thái trong tế bào có sự điều khiển của hệ thống thông tin di truyền [18]. Trong
giai đoạn hình thành hạt, tế bào bị mất nước, khả năng chịu hạn tăng lên. Khả năng
này đạt cực đại ở thời kỳ hạt chín và có chiều hướng giảm dần khi hạt nảy mầm.
Hạt khô còn có khả năng chống chịu với hàng loạt các điều kiện ngoại cảnh bất lợi
khác như nhiệt độ, gió
(2) Hạn do tác động của môi trường chịu sự tác động của bên ngoài rất lớn,
gây ảnh hưởng đến đời sống của cây, có thể dẫn đến huỷ hoại cây cối và mất mùa, hiện tượng này xảy ra khi trong môi trường đất và không khí thiếu nước đến mức áp

suất thẩm thấu của cây không cạnh tranh được để lấy nước vào tế bào. Những yếu
tố bất lợi này chính là các thành phần như thổ nhưỡng, nhiệt độ, gió nóng hay thời
tiết và khí hậu. Có hai loại hạn do môi trường tác động là hạn đất và hạn không khí
[1], [6]. Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến mức làm cho rễ
cây không cạnh tranh được nước của đất. Sự tác động này được biểu hiện qua sự
điều tiết các hoocmon giúp cho cây chống chịu được điều kiện cực đoan. Hạn
không khí thường tác động chủ yếu lên các bộ phận bên trên mặt đất như lá, hoa.
Hạn do tác động của môi trường dẫn đến hiện tượng mất nước trong cây ở các bộ
phận mô, tế bào khác nhau.
Hạn tác động lên cây theo hai hướng chính làm tăng nhiệt độ cây và gây mất
nước trong cây. Nước là yếu tố giới hạn đối với cây trồng, vừa là sản phẩm khởi đầu
vừa là sản phẩm trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyển hoá sinh học. Nước
là môi trường để các phản ứng trao đổi chất xảy ra, do vậy việc cung cấp nước cho
cây trồng và hướng nghiên cứu tăng cường tính chịu hạn của cây trồng là mục tiêu
thường xuyên được quan tâm của ngành chọn giống. Mức độ thiếu hụt nước càng lớn
thì càng ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, nếu thiếu

Ở giai đoạn cây con khi gặp hạn, đậu tương có thể dễ vượt qua hơn, còn ở
những giai đoạn sau như giai đoạn ra hoa, kết quả, hạt chín sữa mà gặp hạn thì sẽ
dẫn đến năng suất giảm đáng kể.
Với mục tiêu là tạo ra những giống đậu tương có năng suất cao và có khả
năng chống chịu tốt, hàng loạt các tổ chức, mạng lưới nghiên cứu, cải tạo đậu tương
quốc tế được thành lập: Chương trình nghiên cứu đậu tương Quốc tế ở Mỹ
(INTSOY - International Soybean Program), Viện Nông nghiệp nghiệt đới ở
Nigeria (IMA - Institute of Tropical Agriculture), Trung tâm phát triển rau màu
Châu Á (AVRDC - Asian Vegetable Research Devlopment Center) ở Đài Loan,
Viện nghiên cứu lúa quốc tế ở Philippin (IRRI - International Rice Research
Institute). Trong đó, Trung tâm phát triển rau màu Châu á là nơi nghiên cứu và đánh
giá tập đoàn gen đậu tương sớm nhất thế giới. Tại đây đã thiết lập hệ thống đánh giá
đậu tương (ASET - AVRDC Soybean Evaluation Trial), kết quả đã chọn lọc thành
công 24 giống đậu tương có năng suất cao, thích ứng với điều kiện trồng trọt và sinh
thái của nhiều quốc gia. Công tác nghiên cứu giống đậu tương trên thế giới đang
hướng tới những mục đích: thứ nhất là nhập nội giống sau đó chọn lọc, thử nghiệm
với điều kiện của các vùng sinh thái khác nhau; thứ hai là khảo nghiệm các giống ở
các vùng sinh thái khác nhau để tìm ra khả năng thích ứng cho các vùng sinh thái đó;
thứ ba là tạo tính trạng mới bằng lai hữu tính và dùng các tác nhân vật lý, hoá học,
chọn lọc ra những dòng, giống tốt nhất phục vụ cho sản xuất; thứ tư là xác định
nguồn địa bàn trồng đậu tương trên thế giới và các nước trồng đậu tương đạt năng
suất và sản lượng cao. Để đạt được những mục tiêu trên trong tình hình khí hậu trái

đất có xu hướng ngày càng nóng lên, thì vấn đề nghiên cứu khả năng chống chịu với
các điều kiện ngoại cảnh đặc biệt là tính chịu hạn phải được đặt lên hàng đầu.
Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã có nhiều thành công khi nghiên
cứu sâu hơn về tính chịu nóng, chịu hạn của cây đậu tương. Maitra và Cushman (1994) quan trực tiếp đến khả năng cạnh tranh nước của tế bào rễ cây đối với đất. Trong điều
kiện ASTT tăng lên giúp cho tế bào có thể thu nhận được những phân tử nước ít ỏi từ
đất. Bằng cơ chế như vậy, thực vật có thể vượt qua tình trạng hạn cục bộ [1].
Khi tế bào mất nước, các chất hoà tan trong cơ thể thực vật sẽ được tích luỹ dần
trong tế bào chất nhằm chống lại việc giảm tiềm năng nước và tăng khả năng giữ nước
của nguyên sinh chất. Hầu hết các loại chất hữu cơ hoà tan có tác dụng điều chỉnh
ASTT được sinh ra ngay trong quá trình đồng hoá và trao đổi chất. Những thay đổi hoá
sinh khác do hạn gây ra cũng đã được nghiên cứu, chẳng hạn như giảm cố định CO
2
,
giảm tổng hợp protein và axit nucleic, tăng hoạt tính ribonucleaza, làm tăng hàm lượng
ABA và prolin, tăng nồng độ các chất hoà tan như betaine [1], [20].
Khả năng chịu mất nước dựa trên những thay đổi tinh vi trong chu trình
chuyển hoá của tế bào, dẫn đến sự xuất hiện và tích luỹ các chất hoà tan, protein,
axit amin đặc hiệu. Hiện tượng này xảy ra rất nhanh khi tế bào bị mất nước. Các
chất đó bao gồm : ion K
+
, axit amin prolin, estoin, các chất đường như sucaroza,
manitol. Ngoài ra glycine betaine và alanine betaine cũng tham gia vào quá trình
này. Các chất điều chỉnh ASTT có 2 chức năng:
(1) Giữ và lấy nước vào tế bào và ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na
+(2) Thay thế vị trí nước nơi xảy ra các phản ứng sinh hoá, tương tác với lipit hoặc
protein trong màng, ngăn chặn sự phá huỷ của màng và các phức protein [1], [7].

protein và hoạt độ enzyme protease. Khi nghiên cứu về α – amylase các tác giả cho
rằng , trong giai đoạn nảy mầm, - amylase có vai trò quan trọng trong quá trình
chuyển hoá các chất để cung cấp năng lượng cho quá trình nảy mầm của hạt.
Enzyme này tham gia vào quá trình thuỷ phân tinh bột thành dextrin và mantose. Sự
gia tăng hoạt độ α- amylase làm tăng hàm lượng đường tan trong cây vì vậy làm
tăng ASTT trong tế bào nên khả năng chịu hạn của cây trồng tăng lên.
Nghiên cứu về tính chịu hạn ở thực vật theo cơ chế chịu mất nước, các nhà
khoa học nhận thấy rằng các nhóm chất liên quan đến việc bảo vệ cấu trúc tế bào và
điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong tế bào có vai trò đặc biệt quan trọng. Những
nhóm chất đó bao gồm protein sốc nhiệt, môi giới phân tử, LEA
Protein sốc nhiệt (heat shock protein - HSP) có hầu hết ở các loại thực vật như
lúa mì, lúa mạch, lúa gạo, ngô, đậu, hành tỏi… chúng chiếm 1% protein tổng số
trong lá của các loài thực vật này. Ngoài ra HSP còn tìm thấy ở vi khuẩn và động
vật bậc cao. HSP được tổng hợp khi tế bào gặp điều kiện cực đoan như hạn, nhiệt
độ cao, độ muối cao. Sự xuất hiện của HSP có chức năng ngăn cản hoặc sửa chữa
sự phá huỷ do stress nóng và mở rộng giá trị ngưỡng với sự chống chịu nhiệt độ
cao. Trong các tế bào thực vật HSP tế bào chất tập trung thành các hạt sốc nhiệt
(HSG-Heat Shock Granules). Người ta cho rằng các HSP gắn kết trên các ARN

polymease để ngăn cản sự phiên mã tổng hợp mARN trong quá trình bị stress nóng.
Sau sốc nóng các hạt này phân tán và liên kết dày đặc với các ribôxôm hoạt động
sinh tổng hợp protein [8].
HSP có thể chia thành 6 nhóm dựa trên khối lượng phân tử khác nhau: HSP
110, HSP 100, HSP 90, HSP 70, HSP 60, HSP 8,5. Trong đó nhóm HSP 70 và HSP
60 có đại diện của chất MGPT, HSP 8,5 (Ubiquitin) có chức năng bảo vệ cho tế bào
nhưng không phải là MGPT, chúng có hoạt tính proteaza và thực hiện chức năng
phân giải các protein không có hoạt tính enzym, ngăn chặn các protein này gây độc

nước bắt buộc do các điều kiện ngoại cảnh bất lợi gây ra [8], [9] .
LEA được chia thành các nhóm sau: nhóm 2-D19, nhóm 2-D11 (còn gọi là
dehydrin), nhóm 3-D7; nhóm 4-D113; nhóm 5-D29; nhóm 6 -D95 [8] . Khi điều
kiện mất nước xảy ra, protein LEA được tổng hợp với số lượng lớn, trong đó
dehydrin có thể chiếm tới 1% tổng số protein hoà tan của hạt [8]. Ngày nay người ta
phân lập được 30 gen khác nhau thuộc thành viên của các nhóm gen dehydrin ở
những cây trồng khác nhau [8]. Gen mã hoá protein dehydrin ở đậu tương đã được
nghiên cứu tại một số phòng thí nghiệm trên thế giới và cho đến nay đã có một số
trình tự gen dehydrin đậu tương và một số thực vật khác đã được công bố trên ngân
hàng trình tự gen quốc tế .
Axit amin proline có vai trò quan trọng trong quá trình điều hoà áp suất thẩm
thấu (ASTT) của tế bào, đồng thời nó còn là một axit amin ưa nước có khả năng giữ
và lấy nước cho tế bào, ngăn chặn sự xâm nhập của ion Na
+
, tương tác với protein
màng và lipit màng, ngăn chặn sự phá huỷ của màng và các phức protein khác. Các
kết quả nghiên cứu đều cho thấy khi cây trồng gặp hạn thì cây giảm tổng hợp
protein và tăng tổng hợp prolin [31, [29], [16].
Theo thông báo của Chen và Muranta (2002) [19]. sức chống chịu của thực vật
tăng lên khi được chuyển các gen mã hoá enzyme tham gia vào con đường sinh tổng
hợp prolin trong tế bào. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy sự tích luỹ prolin có
thể tăng từ 10 đến 100 lần ở thực vật dưới tác động của ASTT. Nghiên cứu của
Nguyễn Hữu Cường và cs cho rằng sự gia tăng hàm lượng prolin của các giống lúa
nghiên cứu có mối tương quan thuận với tính chống chịu lạnh, mặn và hạn [3].
1.3. GEN LIÊN QUAN ĐẾN SỰ TỔNG HỢP PROLINE

Soulages và cs (2003) [31] đã chứng minh ngoài vai trò tăng cường khả năng
chịu hạn thì chuỗi axit amin L-prolin nhóm II còn có khả năng chống lại tác động
bất lợi của nhiệt độ thấp đối với cây đậu tương.
Sự gia tăng hàm lượng proline ở thực vật khi gặp phải những điều kiện bất lợi

P5C
GSA

Hình 1 .1. Sơ đồ mô tả quá trình biến đổi của proline trong tế bào

Sơ đồ trên cho thấy khi cây ở tình trạng bình thường thì proline trong cây sẽ
được chuyển hóa thành glutamate. Còn khi cây rơi vào tình trạng thiếu nước do hạn
thì glutamate sẽ được biến đổi thành proline qua ba phản ứng . Đầu tiên là enzyme
P5CS sẽ xúc tác cho phản ứng biến đổi glutamate thành GSA rồi từ GSA biến đổi
thành P5C, từ P5C sẽ chuyển hoá thành proline dưới sự xúc tác của enzyme P5CR.
Như vậy trong quá trình tổng hợp proline hai enzyme giữ vai trò quyết định là P5CS
và P5CR. Enzyme P5CS là enzyme đầu tiên xúc tác cho phản ứng biến đổi
glutamate thành proline. Theo nghiên cứu của Verma DPS và cs (1992) [33] và
Yoshiba (1995) [36], khi cây rơi vào tình trạng thiếu nước do hạn hoặc do nồng độ
muối cao đến một mức nhất định, thì gen mã hoá cho enzyme P5CS sẽ được biểu
hiện mạnh, làm tăng hoạt tính của enzyme P5CS xúc tác cho phản ứng biến đổi
glutamic thành proline. Nên có thể nói gen mã hoá cho enzyme P5CS ( gen P5CS)
là nhân tố giới hạn cho nhịp độ tổng hợp proline ở thực vật trong điều kiện bất lợi
do hạn và do mặn gây nên [33], [32].
Đã có nhiều công trình công bố liên quan đến gen P5CS [31], [33], [34], [36] .
Gen P5CS đã được tìm ra ở một số loài thực vật do Kreuger, Treichel (1986) [26]. và
Larosa (1991) [27] Rayapati (1989) đã phát hiện ra enzyme này ở trong lục lạp của
cây đậu (pea). Hiện nay trên ngân hàng gen quốc tế có một số trình tự nucleotit của
gen P5CS được công bố.