Nghiên cứu các điều kiện thích hợp cho chuyển gen trên cây đậu nành sử dụng vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes

Đậu nành (Glycine max L.) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng và tầm quan trọng về mặt kinh tế đứng sau lúa mì, lúa nước và ngô. Hiện nay, đậu nành biến đổi gen đang được trồng rộng rãi trên khắp thế giới và chiếm 78% tổng diện tích đậu nành biến đổi gen trên toàn cầu. Ở Việt Nam, đậu nành là một trong ba loại cây trồng được ưu tiên trong các nghiên cứu chuyển gen. Các mục tiêu chọn tạo giống đậu nành gồm năng suất cao, kháng bệnh và chống chịu tốt với các điều kiện bất lợi.

Chuyển gen trên đậu nành thường được thực hiện bằng phương pháp bắn gen và sử dụng Agrobacterium tumefaciens. Tuy nhiên thành công và hiệu quả của việc chuyển gen sử dụng hai phương pháp trên phụ thuộc phần lớn vào khả năng tái sinh và thời gian tạo được cây chuyển gen. Chuyển gen tạo rễ tơ thông qua Agrobacterium rhizogenes khắc phục những hạn chế trên và hỗ trợ đắc lực cho các nghiên cứu chức năng gen vùng rễ. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả xác định một số điều kiện thích hợp cho việc chuyển gen trên đậu nành (Glycine max L.) sử dụng A. rhizogenes nhằm thiết lập quy trình tạo rễ tơ trên đậu nành giống HLĐN29 và DT84.

Thí nghiệm được tiến hành trên các loại mẫu in vitro khác nhau (lá mầm và trụ hạ diệp 5 - 8 ngày tuổi) của hai giống đậu nành (HLĐN29 và DT84) và sử dụng 5 chủng A. rhizogenes ICPB TR7, 19812, ATCC11325, ATCC15834, C25 nhằm xác định loại mẫu và chủng vi khuẩn phù hợp cho việc cảm ứng tạo rễ tơ ở đậu nành.

Kết quả cho thấy, ở hai giống đậu nành HLĐN29 và DT84, mẫu lá mầm cảm ứng tạo rễ tốt hơn so với trụ hạ diệp. Chủng ATCC11325 và ATCC15834 cho hiệu quả tạo rễ cao trên giống đậu nành HLĐN29, tỷ lệ mẫu tạo rễ trong khoảng 96–100%, số rễ trung bình khoảng 8 rễ/mẫu) với hình thái rễ tương tự đặc điểm rễ tơ chuyển gen. Trong khi chủng ATCC15834 cho hiệu quả tạo rễ tốt nhất ở giống đậu nành DT84.

Mẫu sau giai đoạn đồng nuôi cấy được loại khuẩn hiệu quả với cefotaxime 500 mg/L và carbenicillin 400 mg/L và duy trì trên môi trường bổ sung cefotaxime 500 mg/L. Lá mầm đậu nành 6 - 8 ngày sau khi gieo cảm ứng tạo rễ tốt nhất. Hai cách lây nhiễm trực tiếp và đồng nuôi cấy vi khuẩn cho kết quả tỷ lệ mẫu tạo rễ và số rễ trung bình tương đương nhau trên cả hai giống đậu nành HLĐN29 và DT84. Tỷ lệ mẫu tạo rễ của đậu nành DT84 không khác biệt đáng kể khi sử dụng dịch khuẩn ATCC15834 OD600nm = 0,5; 0,7; 1,0 và 1,3. Trong đó, số rễ trung bình cao nhất (~ 7 rễ/mẫu) khi sử dụng dịch khuẩn có giá trị OD600nm từ 0,5 đến 1,0. Ba mẫu rễ chuyển gen được xác định thông qua phân tích PCR và các đặc điểm hình thái khi duy trì mẫu trên môi trường nuôi không bổ sung hormon tăng trưởng.