ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
-----------------------------------

PHẠM THỊ NHẬT ANH

NGHIÊN CỨU CHUYỂN CẤU TRÚC
MANG GEN CODA VÀO CÂY CÀ CHUA

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
-----------------------------------

PHẠM THỊ NHẬT ANH

NGHIÊN CỨU CHUYỂN CẤU TRÚC

MANG GEN CODA VÀO CÂY CÀ CHUA
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Mã số: 60.42.02.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. CHU HOÀNG HÀ


Tôi xin cam đoan luận văn này hoàn toàn được hoàn thiện bằng sự say mê
nghiên cứu khoa học của bản thân dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS.TS Chu
Hoàng Hà – Viện trưởng Viện Công nghệ Sinh học, cùng với cán bộ Phòng Công
nghệ tế bào thực vật, Viện Công nghệ Sinh học. Các số liệu hình ảnh, kết quả được
trình bày, trong luận văn này là trung thực, không sao chép bất cứ tài liệu, công
trình nghiên cứu của người khác mà không chỉ rõ nguồn tham khảo. Tôi xin chịu
trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước hội đồng nhà trường.

Thái Nguyên, ngày

tháng

Học viên

Phạm Thị Nhật Anh

năm 2015


iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................3
1.1. Tổng quan về cây cà chua ....................................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc, phân loại, giá trị của cây cà chua...................................................3
1.1.2. Đặc điểm sinh học .............................................................................................6
1.1.3. Một số nghiên cứu về chọn tạo giống cà chua trên thế giới và ở Việt Nam .....7
1.2. Gen codA mã hóa choline oxydase ....................................................................12
1.2.1. Giới thiệu về gen codA ....................................................................................12

glycine betaine, tăng khả năng chống chịu với điều kiện môi trường bất lợi ....... 19
Bảng 2.1: Môi trường nuôi và chọn lọc cây cà chua chuyển gen ............................. 23
Bảng 2.2: Thành phần môi trường LB đặc................................................................ 23
Bảng 2.4: Thành phần phản ứng PCR nhân gen ....................................................... 27
Bảng 2.5: Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA ở ống 1 ....................................... 29
Bảng 2.6: Thành phần phản ứng tổng hợp cDNA ở ống 2 ....................................... 30
Bảng 2.7: Thành phần phản ứng PCR nhân gen actin từ cDNA .............................. 31
Bảng 2.8: Thành phần phản ứng PCR nhân gen codA từ cDNA .............................. 31
Bảng 3.1: Tổng hợp kết quả chuyển gen codA vào cây cà chua ............................... 34
Bảng 3.2: Kết quả đánh giá khả năng ra rễ ở cây cà chua in vitro trong điều kiện
bổ sung NaCl vào môi trường nuôi cấy ..................................................... 41
Bảng 3.3: Tổng hợp kết quả đánh giá khả năng chịu mặn của cây cà chua chuyển gen.. 43


v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Con đường sinh tổng hợp GB ở thực vật bậc cao............................................ 15
Hình 1.2: Con đường sinh tổng hợp GB ở vi khuẩn E. coli ............................................ 15
Hình 1.3: Con đường sinh tổng hợp GB ở vi khuẩn A. globiformis ............................... 16
Hình 1.4: Sinh tổng hợp GB ở Actinopolyspora halophilia ............................................ 16
Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm tổng quát ............................................................................... 22
Hình 3.1: Sơ đồ thiết kế cấu trúc đoạn T-DNA của vector chuyển gen pBI121/codA .. 33
Hình 3.2: Kết quả colony-PCR khuẩn lạc A. tumefaciens ............................................... 33
Hình 3.3: Một số hình ảnh chuyển gen codA vào cây cà chua PT18 ............................. 35
Hình 3.4: Kết quả tách chiết DNA tổng số của các dòng cà chua chuyển gen
.............. 37
Hình 3.5: Sản phẩm PCR nhân gen codA từ DNA tổng số tách chiết từ một số dòng cà
chua chuyển gen và không chuyển gen ............................................................ 37
Hình 3.6: Kết quả tách chiết RNA từ mẫu cây cà chua ................................................... 38

6-Benzyl amino purine

Bp

Base pair

Nghĩa tiếng Việt

Chất dẫn dụ

Sợi DNA bổ sung được tổng
cDNA

Complementary DNA

hợp từ RNA thông tin nhờ
enzyme sao mã ngược

Cefo

Cefotaxime

CodA

Choline oxidase gene
Cộng sự

Cs
DNA


NAA

Naphtyl acetic acid

NOS

Nopaline synthase teminator

OD

Opitical density

PCR

Polymerase Chain Reaction

RT – PCR

Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction

Phản ứng chuỗi polymerase
phiên mã ngược

WT

Wild type

Cây không chuyển gen



nhiệt độ cực đoan thường làm mất cân bằng về áp suất thẩm thấu gây ảnh hưởng
nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng của nhiều loài cây trồng [30]. Một trong
những phản ứng thường gặp nhất khi cây gặp các điều kiện bất lợi về nước đó là tăng
cường tổng hợp và tích lũy các chất chuyển hóa như các loại đường tan, axit amin để
tăng cường áp suất thẩm thấu cho tế bào. Glycine betaine được biết đến là một trong


2
những chất đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội
bào khi thực vật sống trong các điều kiện bất lợi như khô, hạn, lạnh [47].
Ứng dụng kĩ thuật chuyển gen trong việc nghiên cứu nhằm tăng cường khả
năng chống chịu của cây trồng bằng cách kích thích cây trồng tổng hợp các chất
thẩm thấu tương thích giúp tế bào có thể vượt qua các điều kiện cực đoan. Vì vai trò
quan trọng của các chất tạo áp suất thẩm thấu để đáp ứng với áp lực môi trường ở
thực vật, cây trồng gặp điều kiện bất lợi có thể được tăng cường bằng tăng tích lũy
các chất hòa tan tương thích thông qua nhân giống cây trồng truyền thống, lựa chọn
sự trợ giúp của marker hoặc kỹ thuật di truyền. Một trong các gen được sử dụng để
chuyển vào cây trồng là codA giúp cây tự tổng hợp và tích lũy Glycine betaine.
Xuất phát từ thực trạng đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên
cứu chuyển cấu trúc mang gen codA vào cây cà chua”.
2. Mục tiêu nghiên cứu: Tạo được cây cà chua mang gen codA
3. Nội dung nghiên cứu
(1) Chuyển gen codA vào lá mầm cà chua thông qua vi khuẩn A. tumefaciens
(2) Tái sinh in vitro, chọn lọc và tạo các dòng cây cà chua chuyển gen mang gen
codA
(3) Phân tích và đánh giá cây chuyển gen


3
CHƢƠNG 1

tây, mặt lá rộng và láng bóng, số lá trên cây ít.
- L. esculentum var. Validum. Cà chua anh đào, cây đứng, mập.
- L. esculentum var. Pyriforme. Cà chua hình quả lê.
Tât cả các loài cà chua đều có số nhiễm sắc thể 2n = 24.
1.1.1.2. Giá trị dinh dưỡng
Cà chua là loại rau ăn quả có giá trị dinh dưỡng cao. Trong số các loại rau,
củ, quả dùng làm rau thì cà chua là thực phẩm chứa vitamin, chất khoáng và nhiều
chất có hoạt tính sinh học nhất, là thực phẩm có lợi cho sức khỏe. Theo các nhà
dinh dưỡng hằng ngày mỗi người sử dụng 100-200 g cà chua sẽ thỏa mãn nhu cầu
các vitamin cần thiết và các chất khoáng chủ yếu.
Thành phần của cà chua như sau: trọng lượng chất khô là 5-6% trong đó
đường dễ tan chiếm 3%, axit hữu cơ 0,5%, xenlulo 0,84%, chất keo 0,13%, protein
0,95%, lipit thô 0,2%, chất hoáng 0,6%. Hàm lượng Vitamin C trong quả tươi
chiếm 17-35,7 mg [3].
Bên cạnh những giá trị dinh dưỡng to lớn giúp bổ sung nhiều dưỡng chất
thiết yếu cho cơ thể thì cà chua còn có ý nghĩa rất lớn về mặt y học. Cà chua có vị
ngọt, tính mát, có tác dụng tạo năng lượng, tăng sức sống, làm cân bằng tế bào, giải
nhiệt, chống hoại huyết, kháng khuẩn, chống độc, kiềm hóa máu có dư axit, hòa tan
ure, thải ure, điều hòa bào tiết, giúp tiêu hóa dễ dàng các loại bột và tinh bột. Dùng
ngoài để chữa trứng cá, mụn nhọt, viêm tấy và dùng lá để trị vết đốt của sâu bọ.
Chất tomarin chiết xuất từ lá cà chua khô có tác dụng kháng khuẩn, chống nấm, diệt
một số bệnh hại cây trồng [6].
Ngoài ra cà chua còn chứa nhiều hợp chất hóa thực vật khác và chất xơ giúp
cho cơ thể bài xuất cholesterol, giảm cục máu đông, đề phòng các tai biến của bệnh
tim mạch, bệnh béo phì. Cà chua ăn tươi, làm nước ép thì không bị mất vitamin C
nhưng khi nấu chín như làm sốt cà chua, nấu canh với sườn, với thịt nạc hay riêu
cua, riêu cá...lại làm tăng khả năng hấp thu Lycopen và beta-caroten. Cà chua có lợi


5


6
trồng trên 100 năm nay, diện tích gieo trồng cà chua hàng năm biến động từ 15-17
ngàn ha, sản lượng 280 ngàn tấn [10].
Cà chua là loại rau ăn quả có giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao nhưng ở một
số vùng ở nước ta nó còn giữ giá trị thấp trong cơ cấu cây trồng. Hiện nay, việc sử
dụng những tiến bộ trong lĩnh vực nuôi cấy mô và tế bào đã thiết lập một công cụ
hữu ích cho việc nghiên cứu và tạo thành công cây cà chua chuyển gen nhằm nâng
cao năng suất, chất lượng của cà chua.
1.1.2. Đặc điểm sinh học
Cà chua là loại thân thảo, sống theo mùa, ưa khí hậu ấm áp và ánh sáng đầy
đủ. Có ánh sáng cây mới sinh trưởng và phát triển tốt. Cà chua sinh trưởng và phát
triển thích hợp trong điều kiện nhiệt độ trung bình từ 22-26oC. Nếu nhiệt độ trên
35oC cây cà chua ngừng sinh trưởng, khi nhiệt độ xuống dưới 10 oC cà chua không
ra hoa. Mặc dù được xếp vào nhóm cây tương đối chịu hạn song cà chua cũng là
cây ưa nước, cần một lượng nước lớn cho suốt quá trình sinh trưởng, phát triển nên
cà chua cần phải được tưới nhiều nước, nếu để ruộng trồng cà chua lúc thừa lúc
thiếu nước sẽ làm cho quả dễ bị nứt. Vào thời gian ra hoa nếu thiếu nước sẽ làm cho
hoa được hình thành ít, dễ bị rụng quả [5].
Cà chua có thân tròn mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn thân cây hóa
gỗ. Đặc tính của cà chua là bò lan xung quanh hoặc mọc thành bụi. Căn cứ vào đặc
điểm sinh trưởng chiều cao cây có thể phân ra 3 loại: loại lùn (dưới 65 cm), loại
trung bình (từ 65 cm-120 cm), loại cao (từ 120 cm-200 cm). Trong quá trình phát
triển, cây cà chua sẽ mọc rất nhiều chồi nách làm cho cây rậm rạp nên trong sản
xuất người ta đưa ra kỹ thuật tỉa nhánh để cho cây tập trung dinh dưỡng nuôi quả.
Hệ rễ cà chua thuộc loại rễ chùm, trong điều kiện đồng ruộng rễ cà chua có
thể ăn rộng tới 1,3 m và sâu tới 1 m. Với khối lượng rễ như vậy, cà chua được xếp
vào cây chịu hạn. Khả năng tái sinh của rễ cà chua mạnh.
Lá cà chua là đặc trưng hình thái để phân biệt giống này với giống khác. Đa
số lá cà chua thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá hoàn chỉnh gồm có 3-4 đôi lá chét.

thì xu hướng chọn tạo giống cà chua mới là [12]:
+ Tạo giống chín sớm phục vụ cho sản xuất vụ sớm
+ Tạo giống cho sản lượng cao, giá trị sinh học cao, dùng làm rau tươi và
nguyên liệu cho chế biến đồ hộp


8
+ Tạo giống chín đồng loạt thích hợp cho cơ giới hóa
+ Tạo giống chống chịu sâu bệnh
Các nhà chọn tạo giống trên thế giới đã sử dụng nguồn gen của các loài
hoang dại làm nguồn gen chống chịu với các điều kiện bất thuận bằng nhiều con
đường khác nhau như lai tạo, chọn lọc giao tử, hợp tử, đột biến nhân tạo…bước đầu
đã thu được những thành công nhất định.
Gần đây, nhiều nước trên thế giới đặc biệt là Mỹ, các nhà khoa học đã tạo ra
những giống cây trồng biến đổi gen trong đó có cà chua. Những giống cây trồng
này ngoài khả năng chống chịu được sâu bệnh, tuyến trùng, khô hạn, sương muối
mà còn có khả năng cất giữ bảo quản lâu, chất lượng cao, mang nhiều dược tính,
năng suất cao. Các nhà nghiên cứu tại đại học bang Oregon (Mỹ) đang hoàn thiện
một giống cà chua tím, đây là một sự kết hợp giữa màu sắc và chất dinh dưỡng.
Loại cà chua này có nguồn gốc từ dạng dại ở Nam Mỹ. Hàng trăm năm trước các
nhà khoa học đã phát hiện cà chua màu tím trong thiên nhiên nhưng loài cây này
nhỏ và có độc. Vào thập niên 1960-1970, các nhà khoa học đã thu nhặt hạt giống từ
cà chua tím và lai với loài hiện đại để cho ta loại quả an toàn với mọi người hơn
dạng ban đầu của nó.
Hiện nay với nền khoa học kỹ thuật hiện đại các nhà khoa học trên thế giới
vẫn đang tiếp tục những công trình nghiên cứu về chọn tạo giống cà chua để đáp
ứng nhu cầu của con người đặc biệt là cà chua quả nhỏ phục vụ ăn tươi và chế biến.
Năm 2012, một báo cáo đầu tiên về cà chua chuyển gen tại Thái Lan cho biết
các bệnh do virus gây ra là một trong những yếu tố quan trọng làm hạn chế sản
lượng của cà chua ở Thái Lan. Giống cà chua biến đổi gen (Genetically modified

hạn tăng [17].
Năm 2014, một nhóm nghiên cứu quốc tế do các nhà khoa học thuộc Viện
Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Trung Quốc (CAAS) tại Bắc Kinh, Trung Quốc, đã
công bố tóm tắt lịch sử về hệ gen trong quá trình nhân giống cà chua trên cơ sở giải
trình tự 360 giống của cây cà chua, bao gồm cả tự nhiên và các loài đã thuần hóa.
Nghiên cứu này, do Sanwen Huang của Viện Rau và Hoa của CAAS tiến hành,
được xây dựng trên giống Heinz 1706 với trình tự bộ gen cà chua đầu tiên được
hoàn thành vào năm 2012. Đối với dự án này, các nhà nghiên cứu giải trình tự 333
giống màu đỏ, 10 loài cà chua hoang dã và 17 giống lai hiện nay đã thương mại


10
hiện trên khắp thế giới. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khối lượng cà chua
tiến hóa thông qua một quá trình gồm hai bước từ cà chua hoang dã nhỏ sang cà
chua cherry và sau đó cho cà chua quả lớn. Nghiên cứu này cũng cho thấy sự khác
biệt di truyền giữa các giống cà chua lớn, và cà chua chế biến như Heinz 1706. Các
nhà nghiên cứu đã các định các gen chịu trách nhiệm cho kiểu hình này nằm trên
nhiễm sắc thể năm, đại diện cho một dấu hiệu di truyền của cà chua chế biến [50].
1.1.3.2. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống cà chua ở Việt Nam
Một số nhà nghiên cứu cho rằng cà chua bắt đầu xuất hiện ở nước ta từ thời
kỳ thực dân Pháp xâm lược và chiếm đóng. Đến nay đã hơn 100 năm, cây cà chua
ngày càng được ưu chuộng và sử dụng rộng rãi khắp cả nước. Nhu cầu tiêu dùng và
đòi hỏi ngày càng cao của thị trường đã đặt ra vấn đề cấp thiết cần chọn tạo bộ
giống thích hợp nhằm phát huy hết tiềm năng của giống trong điều kiện sinh thái
nước ta. Công tác chọn tạo giống cà chua ở Việt Nam bắt đầu từ nửa sau thế kỷ 20
và hiện nay đã đạt được những thành tựu rất đáng khích lệ.
Theo Nguyễn Hồng Minh công tác nghiên cứu chọn tạo giống cà chua ở
nước ta có thể được chia thành các giai đoạn sau [7]:
- Giai đoạn trước năm 1985:
Giai đoạn này công tác chọn tạo giống chủ yếu là thu thập nguồn vật liệu

có sự phát triển về diện tích (phục vụ chủ yếu cho đóng hộp xuất khẩu). Năm 20042005 đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất hạt giống cà chua quả nhỏ ra đại
trà, đã tạo ra bộ giống cà chua quả nhỏ chất lượng cao trong đó tiêu biểu là giống
HT144 [7].
Ngoài ra, sau nhiều năm phát triển sản xuất cà chua ở nước ta và sự phát
triển ồ ạt của các giống ngoại nhập, nguy cơ bùng phát dịch bệnh hại ngày càng cao
đặc biệt hiện nay là bệnh virus (TYLC). Do đó, vấn đề chọn tạo giống cà chua có
khả năng kháng sâu bệnh nhất là bệnh virus đang được triển khai và đẩy mạnh.
Do nhu cầu về phát triển sản xuất và tiêu dùng cà chua ngày càng cao và tính
chất cạnh tranh với các giống ngoại nhập ngày càng khốc liệt, các nghiên cứu về tạo
giống cà chua lai trong nước cần được đẩy mạnh để tiếp tục đưa ra các giống mới
phục vụ sản xuất.


12
Bên cạnh đó, Việt Nam đang tiếp cận dần với cây cà chua biến đổi gen. Với
những lợi ích mà cây trồng biến đổi gen mang lại, cùng với những yêu cầu của con
người ngày càng tăng về vấn đề an ninh lương thực, nâng cao năng suất, chất lượng
cây trồng, và đặc biệt là đối phó với sự biến đổi của khí hậu,…cây trồng biến đổi
gen cần được quan tâm và mở rộng diện tích. Để tạo đà cho phát triển cây trồng
biến đổi gen, nhiều cơ quan nghiên cứu như Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện
Công nghệ Sinh học, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long …. đã có những nghiên
cứu cơ bản ban đầu như sàng lọc các gen hữu ích, thiết kế vector chuyển gen.
1.2. Gen codA mã hóa choline oxydase
1.2.1. Giới thiệu về gen codA
Gen codA mã hóa cho choline oxydase, là enzyme chìa khóa có vai trò
quan trọng trong phản ứng sinh tổng hợp Glycine betain (GB). Quá trình sinh
tổng hợp GB được tìm thấy ở nhiều sinh vật khác nhau: vi khuẩn, động vật và
thực vật hạt kín. Tuy nhiên, gen codA chỉ được tìm thấy và phân lập ở vi khuẩn
Arthrobacter globiformis, thuộc nhóm vi khuẩn gram dương sống trong đất. Khi
môi trường đất nhiễm mặn, vi khuẩn này sử dụng gen codA như một vũ khí bảo

Ngoài ra, không dừng lại ở cây mô hình A. thaliana, nhiều tác giả đã nghiên
cứu chuyển gen codA vào một số loài cây trồng như: cây hồng Nhật bản
(Diospyroskaki), cây cải canh (Brassica juncea), cây cà chua (Solanum
lycopersicum), cây bạch đàn, cây ngô, cây đậu tương, cây thuốc lá, v.v. Các kết quả
thu được đều chứng minh rằng việc tăng tích lũy GB giúp cây có khả năng
chốngchịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi từ môi trường như: nồng độ muối cao,
nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, khô hạn, từ đó cải thiện được sự sinh trưởng và phát
triển của cây trồng.
1.2.2. Giới thiệu về glycine betaine
1.2.2.1. Glycine betain đối với tính chống chịu điều kiện môi trường bất lợi ở sinh vật
Glycine betaine (GB) là một hợp chất amoni bậc bốn lưỡng tính, có hoạt
động hiệu quả nhất trong tăng cường ấp suất thẩm thấu của tế bào như một chất hòa
tan tương thích. GB được tìm thấy trong một phạm vi rộng ở cả tế bào động vật, vi
khuẩn và một số loài thực vật hạt kín chịu hạn và chịu mặn [20]. Việc tăng cường
tích lũy glycine betaine ở thực vật đóng vai trò sinh lý quan trọng trong việc làm
giảm stress liên quan đến áp suất thẩm thấu. Những loài có khả năng tích lũy GB


14
một cách tự nhiên như rau bina, lúa mạch, ngô, củ cải đường, tích lũy nhanh GB khi
tiếp xúc với các stress hạn, mặn, lạnh, nhiệt độ cao. GB bảo vệ thực vật bằng cách
duy trì cân bằng nước và ổn định các đại phân tử dưới sự mất nước khi tế bào tiếp
xúc với môi trường có nồng độ muối cao [38].
GB tích lũy ở nồng độ cao không gây cản trở chức năng của tế bào chất và có
tác dụng đảm bảo tính ổn định cấu trúc và chức năng của các đại phân tử. GB xuất hiện
như một yếu tố quyết định tới khả năng chống chịu điều kiện bất lợi ở cây trồng. Chất
này có hiệu quả lớn và liên quan mật thiết đến khả năng sinh trưởng của cây trồng
trong điều kiện môi trường hạn hán và nhiễm mặn. Mức độ tích lũy GB tương quan với
khả năng chống chịu điều kiện bất lợi. GB được tích lũy chủ yếu trong lục lạp, nó đóng
vai trò quan trọng trong điều chỉnh và duy trì màng thylacoid, do đó duy trì hiệu quả

c) Sinh tổng hợp glycine betain ở vi khuẩn Arthrobacter globiformis và
Arthrobacter panescens
Ngược lại, con đường sinh tổng hợp GB ở một số vi khuẩn như Arthrobacter
globiformis và Arthrobacter panescensrất đơn giản,choline được chuyển hóa thành
GBchỉ cần xúc tác bởi một enzyme choline oxydase (COD) (hình 1.3). Kết quả là từ
tiền chất choline chuyển hóa thành sản phẩm trực tiếp là glycine betaine không
thông qua hợp chất trung gian [28].


16

Hình 1.3: Con đường sinh tổng hợp GB ở vi khuẩn A. globiformis
d)

Sinh

tổng

hợp

glycine

betain

ở

Actinopolyspora

halophilia


như mặc, muối, khô hạn, lạnh, băng giá, nhiệt độ cao và tác nhân oxy hóa [11].
1.2.3.1. Cây trồng chuyển gen tổng hợp glycine betain tăng cường khả năng chống
chịu mặn
Độ mặn cao gây ra sự mất cân bằng ion, gây độc hại cho tế bào chất và tăng
áp lực thẩm thấu của tế bào [46]. Trong nhiều loài thực vật, GB được tích lũy khi
phản ứng với stress muối [36]. Nghiên cứu sinh lý học đã chứng minh rằng mức độ
tích lũy GB tương quan với mức độ chịu mặn [37]. Trong vài năm gần đây, một số
loài thực vật đã được chuyển gen liên quan đến con đường sinh tổng hợp GB. Mặc
dù sự tích lũy GB, nhưng các cây trồng chuyển gen cho thấy đã cải thiện được khả
năng chống chịu với điều kiện stress muối [40]. Các loài thực vật chuyển gen codA,
bao gồm lúa, hồng Nhật Bản, cà chua, và cải bẹ, cho thấy sự tích lũy GB tương
quan với khả năng chống chịu điều kiện môi trường bị stress muối cao [13].
1.2.3.2. Cây trồng chuyển gen tổng hợp glycine betain tăng cường khả năng chống
chịu khô hạn
Thiếu nước hoặc hạn hán là một trong những hạn chế nghiêm trọng nhất của
môi trường đến sản xuất nông nghiệp. Những nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng,