Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát sự tác động của Auxin lên sự sinh trưởng và tổng hợp alkaloid của cây trường xuân hoa in vitro (92 trang)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA AUXIN LÊN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ SINH TỔNG HỢP ALKALOID CỦA CÂY TRƢỜNG XUÂN HOA (Catharanthus roseus) IN VITRO Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa : 2003-2007 Sinh viên thực hiện: CAO THỊ THANH LOAN Thành phố Hồ Chí Minh 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ************************** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA AUXIN LÊN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ SINH TỔNG HỢP ALKALOID CỦA CÂY TRƢỜNG XUÂN HOA (Catharanthus roseus) IN VITRO Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. TRẦN THỊ LỆ MINH CAO THỊ THANH LOAN ThS. NGUYỄN VĂN CƢỜNG Thành phố Hồ Chí Minh 2007 iii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập. - Các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ sinh học cùng các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy trong suốt bốn năm qua. - TS. Trần Thị Lệ Minh và Th.S Nguyễn Văn Cƣờng đã tận tình hƣớng dẫn và động viên trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. - TS. Phan Phƣớc Hiền và các anh chị phụ trách phòng Hóa Lý thuộc Trung tâm phân tích thí nghiệm trƣờng Đại học Nông Lâm Tp.HCM. - KS. Trần Ngọc Hùng cùng các anh chị thuộc Trung tâm Công nghệ Sinh học Đại học Nông Lâm Tp.HCM. - Bạn Hoàng Thị Thu cùng toàn thể lớp CNSH29 thân yêu đã hỗ trợ, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian làm đề tài. Con thành kính ghi ơn ba mẹ cùng những ngƣời thân trong gia đình luôn tạo điều kiện và động viên con trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Tháng 08 năm 2007 Cao Thị Thanh Loan iv TÓM TẮT CAO THỊ THANH LOAN, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 8/2007. “KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA HORMONE TĂNG TRƢỞNG AUXIN LÊN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ SINH TỔNG HỢP ALKALOID CỦA CÂY TRƢỜNG XUÂN HOA (Catharanthus roseus) IN VITRO” Hội đồng hướng dẫn: TS. Trần Thị Lệ Minh Th.S Nguyễn Văn Cường Đề tài được thực hiện tại Bộ môn Công nghệ Sinh học và Trung tâm phân tích thí nghiệm trường Đại học Nông lâm Tp.HCM trên đối tượng cây Trường xuân hoa. Tiến hành tạo cây Trường xuân hoa in vitro từ chồi cây Trường xuân hoa trồng trong vườn thực nghiệm của bộ môn Công nghệ Sinh học. Khả năng sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro trên môi trường MS có bổ sung NAA được theo dõi ở các giai đoạn 7, 14, 21, 28, 35 ngày. Bên cạnh đó thay đổi nồng độ NAA, IAA sử dụng nhằm chọn loại chất kích thích tăng trưởng thích hợp thông qua các chỉ tiêu theo dõi như chiều cao cây, số rễ và chiều dài rễ; xác định sự tạo thành indol alkaloid trong cây in vitro bằng thuốc thử Wagner qua hiện tượng tạo kết tủa với thuốc thử. Bằng hệ thống điện di mao quản, thực hiện phân tích và định lượng các alkaloid đặc trưng của cây Trường xuân hoa in vitro như catharanthine, vindoline… Những kết quả thu được: Khả năng sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro: sử dụng NAA 0,5 mg/l và IAA 1 mg/l có tác động tốt lên sự tăng trưởng về chiều dài rễ và số rễ của cây. Định tính indol alkaloid bằng thuốc thử Wagner: các kết quả định tính cho thấy có sự hiện diện của indol alkaloid trong tất cả các mẫu cây Trường xuân v hoa in vitro. Và lượng kết tủa quan sát được nhiều nhất là ở mẫu cây sau 28 ngày nuôi cấy trên môi trường chứa NAA 0,5 mg/l. Phân tích và định lượng indol alkaloid của cây Trường xuân hoa in vitro bằng hệ thống điện di mao quản: Hàm luợng catharanthine và vindoline của cây Trường xuân hoa in vitro cao hơn so với hàm luợng catharanthine và vindoline của cây in vivo, và hàm lượng catharanthine đạt được cao nhất là sau 28 ngày nuôi cấy và vindoline là sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trường có bổ sung NAA 0,5 mg/l. vi SUMMARY “STUDY ON IMPACT OF AUXIN ON THE GROWTH AND THE SYNTHEIS ALKALOID IN Catharanthus roseus IN VITRO” The effect of different growth regulator on growth and production of indol alkaloid were studied in Catharanthus roseus. Shoots were grown in MS solid medium containing different concentrations of growth regulators. Extracted alkaloids were qualitative with Wagner reagent and analyzed by CE for determination of indol alkaloid quantities. The growth regulators on the experiment were NAA, IAA and the data were viewed for 7, 14, 21, 28, 35 days. The experiment result showed that NAA at concentration of 0,5 mg/l and IAA 1 mg/l resulted in elongation of roots and higher number of roots. The qualitative results of all in vitro plants have appeared precipitates which the 28 - day plant sample on the medium containing NAA 0,5 mg/l had the most. Analyses by CE showed that the concentration of indol alkaloid (catharanthine and vindoline) in the in vitro plant is more than in vivo plant, and these plants produce the highest catharanthine after 28 days and vindoline after 7 days cultured in MS medium adding NAA 0,5 mg/l. vii MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Trang tựa . i Lời cảm ơn . iii Tóm tắt . iv Summary vi Mục lục . vii Danh sách các bảng . xi Danh sách các hình và sơ đồ . xiii Danh sách các chữ viết tắt xv CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề . 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu . 2 1.3. Yêu cầu . 2 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Hợp chất tự nhiên trong cây . 3 2.1.1. Tầm quan trọng của hợp chất thứ cấp . 3 2.1.2. Sự phân loại hợp chất thứ cấp . 4 2.2. Alkaloid . 4 2.3. Sơ lƣợc đặc điểm về cây Trƣờng xuân hoa Catharanthus roseus 7 2.3.1. Nguồn gốc của cây Trường xuân hoa . 7 2.3.2. Đặc điểm thực vật học và sinh thái của cây Trường xuân hoa . 8 2.3.3. Thành phần hoá học của cây Trường xuân hoa 9 2.3.4. Sự phân bố các alkaloid trong cây Trường xuân hoa 13 2.3.5. Tính chất dược lý của cây Trường xuân hoa . 13 2.3.6. Ứng dụng của các alakloid Trường xuân hoa trong điều trị bệnh 14 2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sản xuất hợp chất thứ cấp . 15 2.4.1. Các chất điều hòa sinh trưởng . 15 viii 2.4.2. Nguồn đạm 16 2.4.3. Nguồn cacbon 16 2.4.4. Nhiệt độ, pH, ánh sáng và oxygen 16 2.4.5. Các chất khác 16 2.5. Các phƣơng pháp chiết xuất alkaloid 17 2.5.1. Nguyên tắc của sự chiết xuất 17 2.5.2. Phương pháp ly trích bằng dung môi hữu cơ 17 2.5.3. Chiết bằng dung dịch acid loãng trong cồn hoặc trong nước . 18 2.6. Các phƣơng pháp định tính sự hiện diện của alkaloid 18 2.6.1. Phản ứng tạo tủa 19 2.6.2. Phản ứng tạo màu 19 2.7. Các phƣơng pháp định lƣợng alkaloid . 20 2.7.1. Phương pháp cân . 20 2.7.2. Phương pháp trung hòa 20 2.7.3. Định lượng alkaloid trong môi trường khan . 21 2.7.4. Phương pháp so màu . 21 2.7.5. Các phương pháp định lượng alkaloid hiện đại 22 2.7.5.1. Hệ thống sắc kí lỏng cao áp . 22 2.7.5.2. Hệ thống điện di mao quản 22 2.8. Các nghiên cứu về việc tăng cƣờng sản xuất hợp chất thứ cấp . 23 2.8.1. Chọn lọc dòng tế bào có sức sản xuất cao 24 2.8.2. Xử lý với Elicitor 24 2.8.3. Sự bổ sung tiền chất và sự biến đổi sinh học 24 2.8.3.1 Sự bổ sung tiền chất 24 2.8.3.2. Sự biến đổi sinh học . 25 CHƢƠNG 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Nội dung nghiên cứu 26 3.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 26 ix 3.3. Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hƣởng của IAA, NAA lên sự sinh trƣởng của cây Trƣờng xuân hoa in vitro . 26 3.3.1. Vật liệu 26 3.3.1.1. Đối tượng nghiên cứu . 26 3.3.1.2. Thiết bị và dụng cụ . 26 3.3.2. Điều kiện và môi trường nuôi cấy . 26 3.3.3. Phương pháp nghiên cứu . 27 3.3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro trên môi trường MS có bổ sung NAA . 27 3.3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NAA, IAA đến sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro 27 3.3.4. Phương pháp tiến hành 29 3.4. Nội dung 2: Xác định sự tạo alkaloid trong cây Trƣờng xuân hoa in vitro khi bổ sung IAA, NAA 29 3.4.1. Vật liệu . 29 3.4.1.1. Mẫu kiểm tra 29 3.4.1.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 29 3.4.1.3. Hóa chất . 30 3.4.2. Phương pháp nghiên cứu . 30 3.4.2.1. Thí nghiệm 1: Xác định sự hiện diện của alkaloid trong cây Trường xuân hoa in vitro bằng thuốc thử Wagner 30 3.4.2.2. Thí nghiệm 2: Thử nghiệm ly trích alkaloid trong cây Trường xuân hoa 31 3.4.2.3. Thí nghiệm 3: Xác định hàm lượng alkaloid của cây Trường xuân hoa in vitro và cây Trường xuân hoa in vivo . 31 3.4.2.4. Thí nghiệm 4: Kiểm tra hàm lượng alkaloid trong cây Trường xuân hoa ở từng giai đoạn phát triển bằng CE . 32 3.4.3. Phương pháp tiến hành 32 3.4.3.1. Định tính alkaloid trong mẫu cây Trường xuân hoa 32 x 3.4.3.2. Ly trích alkaloid từ mẫu cây Trường xuân hoa 32 3.4.3.3. Phân tích và xác định hàm lượng alkaloid bằng CE 34 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 35 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 56 5.1. Kết luận . 56 5.2. Đề nghị . 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC [...]... 2.1 Hàm lượng alkaloid toàn phần trong các bộ phận của cây 13 Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của NAA lên sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro 27 Bảng 3.2 Bố trí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ NAA đến sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro 28 Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ IAA đến sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro 28 Bảng 4.1... của các indol alkaloid trong việc điều trị bệnh và tính cấp thiết của việc gia tăng các hợp chất thứ cấp có giá trị này nên chúng tôi thực hiện đề tài Khảo sát sự tác động của IAA, NAA lên sự sinh trƣởng và sinh tổng hợp alkaloid của cây Trƣờng xuân hoa (Catharanthus roseus) in vitro” nhằm kích thích khả năng sản xuất các indol alkaloid trong cây Trường xuân hoa in vitro nhờ chất kích thích sinh trưởng. .. môi trường có bổ sung NAA 0,5 mg/l 36 Bảng 4.3 Số rễ của cây Trường xuân hoa in vitro sau 7, 14, 21, 28, 35 ngày nuôi cấy trên môi trường có bổ sung NAA 0,5 mg/l 36 Bảng 4.4 Ảnh hưởng của nồng độ NAA đến sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro sau 28 ngày nuôi cấy 37 Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ IAA đến sự sinh trưởng của cây Trường xuân hoa in vitro sau 28 ngày nuôi cấy ... [6] Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất điều hòa sinh trưởng đến quá trình nuôi cấy tế bào cho thấy: - Chất điều hòa sinh trưởng cần thiết cho nuôi cấy tế bào - Chất điều hòa sinh trưởng ảnh hưởng đến quá trình biệt hóa tế bào hình thành cơ quan như chồi, thân , lá, rễ - Chất điều hòa sinh trưởng ảnh hưởng đến sự tổng hợp các chất thứ cấp và cấu trúc tế bào: auxin cần thiết cho nuôi cấy tế bào như IAA,... cây, giúp cho cây thích nghi được với những điều kiện khắc nghiệt của môi trường hay bảo vệ cây trồng chống lại côn trùng, các loại vi sinh vật và những động vật ăn mồi khác, như là cỏ ba lá hay cỏ đinh lăng có tác dụng như estrogen làm ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của động vật ăn cỏ [17] Thậm chí là chúng còn ức chế sự phát triển của các thực vật khác bởi vì nhiều hợp chất thứ cấp có độc tính đối... thiết cho nuôi cấy tế bào như IAA, NAA, 2,4- 16 Dichlorophenoxy acetic acid và cytokinin như Kinetin và BA (Benzyladenine) Chất sinh trưởng tác động riêng lẽ hay phối hợp trong cùng nhóm hay cả hai nhóm đến sự sinh trưởng tế bào và tổng hợp các chất thứ cấp Nồng độ chất sinh trưởng được sử dụng từ 1 đến 10 mg/l 2.4.2 Nguồn đạm Chủ yếu là đạm hòa tan, đạm dạng nitrat hay hỗn hợp đạm nitrat và amonium... trọng trong sự sống và sinh sản của thực vật Các hợp chất thứ cấp là những hợp chất được sinh tổng hợp từ chất trao đổi sơ cấp nhưng có sự phân bố giới hạn trong thực vật [7] 2.1.1 Tầm quan trọng của hợp chất thứ cấp Hợp chất thứ cấp không có chức năng rõ ràng như các hợp chất sơ cấp nhưng thường có vai trò sinh thái học: góp phần tạo màu sắc, quyến rũ ong bướm giúp cho quá trình thụ phấn của cây, giúp... 13 2.3.4 Sự phân bố các alkaloid trong cây Trƣờng xuân hoa Sự phân bố các alkaloid khác nhau ở các bộ phận khác nhau của Trường xuân hoa tùy thuộc nhiều vào các yếu tố liên quan đến quá trình sinh tổng hợp của cây Sự hình thành alkaloid ở lá, thân, rễ tùy thuộc vào bước sóng ánh sáng chiếu vào cây Quá trình tạo alkaloid trong rễ cây không có phản ứng quang hợp như các bộ phận trên mặt đất của cây nên... mạnh sự phân bào Các alkaloid này liên kết đặc hiệu với tubulin, là protein ống vi thể ở thoi phân bào, phong bế sự tạo thành các vi ống này và gây ngừng phân chia tế bào ở pha giữa Ở nồng độ cao, thuốc diệt được tế bào, còn ở nồng độ thấp làm ngừng phân chia tế bào [24] Vinblastine có tác dụng chống ung thư còn do tác động đối với chuyển hoá của glutamat và aspartat, và vincristine ngăn cản sự tổng... ức chế sự phát triển của vi khuẩn và nấm (Hemandez, 1979) [16] Hiện nay ngƣời ta đang dựa trên những đặc tính này của thực vật 7 để tìm ra phƣơng thức tăng cƣờng sự sản xuất các hợp chất thứ cấp TIA gồm có hai thành phần: một nhóm indole lấy từ tryptamine và một nhóm terpenoid có nguồn gốc từ iridoid glucoside secologanin [10] Hình 2.1: Con đường sinh tổng hợp của Terpenoid indole alkaloid với sự tham . BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA AUXIN LÊN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ SINH TỔNG HỢP ALKALOID CỦA CÂY TRƢỜNG XUÂN. NGHỆ SINH HỌC ************************** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT SỰ TÁC ĐỘNG CỦA AUXIN LÊN SỰ SINH TRƢỞNG VÀ SINH TỔNG HỢP ALKALOID CỦA CÂY