Genome sequencing in plants and the genus Panax L.

Abstract

Thành công trong việc phát triển các công nghệ giải trình tự gen đã mở ra thời kỳ phát triển mới trong nghiên cứu về khoa học sự sống với rất nhiều kỹ thuật phức tạp và hiện đại đã được phát triển và ứng dụng. Với chiến lược phát triển bền vững, nhiều nước trên thế giới đã đầu tư mạnh cho nghiên cứu giải mã và phân tích hệ gen ở các đối tượng thực vật. Hàng năm, số lượng các loài được giải mã hệ gen tăng lên nhanh chóng. Kết quả đạt được mở ra nhiều cơ hội cho các nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, cung cấp dữ liệu cho việc tìm kiếm các chỉ thị phân tử liên quan đến các tính trạng quan trọng và xác định nguồn gen. Ở Việt Nam, nghiên cứu giải mã toàn bộ hoặc một phần hệ gen các loài cây trồng có giá trị chỉ được bắt đầu trong thời gian gần đây trong khuôn khổ các chương trình hợp tác quốc tế. Chi Nhân sâm bao gồm các loài cây rất có giá trị kinh tế với khu vực phân bố hẹp như Sâm vũ diệp (P. bipinnatifidus Seem.), Tam thất hoang (P. stipuleanatus H.T.Tsai & K.M.Feng) và Sâm Ngọc linh hay còn gọi là Sâm việt nam (P. vietnamensis Ha et Grushv.)…Mặc dù là các loài dược liệu quý nhưng những hiểu biết về di truyền phân tử của các loài này còn rất hạn chế. Hiện nay, các nghiên cứu chỉ sử dụng một số chỉ thị phân tử để nhận dạng hay đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen. Vì vậy, các nghiên cứu liên quan đến giải mã hệ gen, phát triển bộ mã vạch phân tử góp phần hiểu biết sâu hơn về các đặc tính di truyền phân tử và tiến hóa của loài. Bài viết này sẽ tổng quan một số công trình nghiên cứu về các công nghệ giải trình tự DNA/hệ gen trên thế giới và những ứng dụng trong giải mã hệ gen, hệ gen biểu hiện ở thực vật nói chung và các loài thuộc chi Nhân sâm nói riêng. Từ khóa: Chi Nhân sâm, hệ gen, hệ gen biểu hiện, lục lạp, giải trình tự gen thế hệ mới MỞ ĐẦUTrên thế giới, các nghiên cứu về hệ gen thực vật được bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ 21 với công bố về xác định trình tự toàn bộ hệ gen của loài cây mô hình Arabidopsis thaliana. Những năm sau đó, hướng nghiên cứu này có những bước phát triển vượt bậc với nghiên cứu giải mã trình tự hệ gen lúa được công bố năm 2005; trình tự hệ gen cây dương năm 2006; toàn bộ trình tự hai kiểu gen cây nho năm 2007; đu đủ chuyển gen năm 2008. Hệ gen của nhiều loài thực vật khác cũng được giải mã (Gupta, Xu, 2008). Chương trình Sáng kiến Hệ gen Thực vật Quốc gia của Hoa Kỳ (National Plant Genome Initiative -NPGI) đã hỗ trợ các dự án giải mã hệ gen thực vật (http://www.whitehouse.gov). Trong thập kỷ tới, các loài thực vật vùng nhiệt đới, nơi có đa dạng sinh học cao, được ưu tiên giải mã hệ gen.Trên đối tượng cây sâm, chi Nhân sâm (Panax L.) là chi gồm nhiều loài cây thuốc có giá trị cao. Trong số đó, có các loài chứa nhiều hợp chất tự nhiên có cấu tạo phân tử khá phức tạp, độc đáo, có hoạt tính tốt và có tác dụng tăng cường thể lực như Nhân sâm (P. ginseng) và Sâm Ngọc linh. Cùng với sự phát triển của công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới, việc tiến hành các nghiên cứu giải mã hệ gen các loài thuộc chi Panax đã được thực hiện trong những năm gần đây. Các công bố chủ yếu tập trung ở các quốc ...