ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
phâmHỌC SƢ PHẠM
TRƢỜNG ĐẠI

VÌ THỊ XUÂN THỦY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ BIỂU HIỆN GEN
LIÊN QUAN ĐẾN TÍNH KHÁNG MỌT PHÂN LẬP TỪ
CÂY NGÔ

LUẬN ÁN TIẾN S SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

VÌ THỊ XUÂN THỦY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM VÀ BIỂU HIỆN GEN LIÊN
QUAN ĐẾN TÍNH KHÁNG MỌT PHÂN LẬP TỪ CÂY NGÔ

Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21

LUẬN ÁN TIẾN S SINH HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS.TS. Chu Hoàng Mậu

2. PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh

THÁI NGUYÊN - 2017


i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của
GS.TS. Chu Hoàng Mậu và PGS. TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh. Các kết quả trình
bày trong luận án là trung thực, một phần đã đƣợc công bố trong các Tạp chí khoa
học - công nghệ, phần còn lại chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác. Mọi trích dẫn đều ghi rõ nguồn gốc.

Thái Nguyên, tháng 2 năm 2017
TÁC GIẢ
Vì Thị Xuân Thủy


ii
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới GS.TS. Chu Hoàng Mậu, PGS.TS.
Nguyễn Vũ Thanh Thanh đã trực tiếp hƣớng dẫn và thƣờng xuyên chia sẻ, động
viên khích lệ để tôi có đƣợc sự tự tin và lòng đam mê khoa học giúp tôi hoàn thành
luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Chu Hoàng Hà, PGS.TS. Lê Văn Sơn,
TS. Phạm Bích Ngọc, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều điều kiện tốt nhất để tôi tiến
hành các th nghiệm tại Phòng Công nghệ tế bào thực vật và Phòng công nghệ ADN

ứng dụng.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy cô và cán bộ Bộ môn Sinh học
hiện đại & Giáo dục Sinh học, Khoa Sinh học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái
Nguyên. Đƣợc học tập và sinh hoạt chuyên môn tại tập thể khoa học nghiêm túc,
ngoài việc nhận đƣợc những đóng góp quý báu, tôi còn có cơ hội trang bị cho mình
về phƣơng pháp nghiên cứu và những hiểu biết sâu sắc hơn về nhiều vấn đề Sinh
học hiện đại.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo và cán bộ Khoa Sinh học, các thầy cô giáo và
cán bộ Bộ phận đào tạo Sau đại học, Trƣờng Đại học Sƣ phạm - Đại học Thái
Nguyên đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khoá học này.
Tôi xin cảm ơn Trƣờng Đại học Tây Bắc, đồng nghiệp của tôi là thầy cô giáo,
cán bộ Khoa Sinh - Hoá và các đơn vị chức năng đã tạo cho tôi mọi điều kiện thuận
lợi về mặt quản lý trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, tôi xin tỏ lòng tri ân đối với những ngƣời thầy, những đồng nghiệp,
gia đình và bạn bè là những điểm tựa tinh thần vững chắc, đã giúp đỡ, động viên,
khích lệ, chia sẻ những khó khăn và luôn đồng hành cùng tôi trong quá trình học tập
của mình.
Thái Nguyên, tháng 2 năm 2017
TÁC GIẢ
Vì Thị Xuân Thủy


iii
DANH M C NH NG TỪ V CH
ABA

Abscisic Acid

AS


Acetylseringone

bp

base pairs

cs

VIẾT TẮT

Cặp bazơ nitơ
Cộng sự

Ct

Threshold of Cycle

DAB

3,3'-Diaminobenzidine

Chu kỳ ngƣỡng

tetrahydrochloride
Trình tự đánh dấu biểu hiện

EST

Expressed Sequence Tag


ETDA

Ethylene Diamine Tetraacetic Acid

FAO

Food and Agriculture Organization

Tổ chức Nông - Lƣơng thế giới

GFP

Green Fluorescene Protein

Protein huỳnh quang xanh

GM

Germination Medium

Môi trƣờng nẩy mầm

Gus

β-Glucuronidase

IPTG

IsoPropylThio-β-Galactoside


LB

Luria Bertami

Môi trƣờng dinh dƣỡng cơ bản
nuôi cấy vi khuẩn

MS

Murashige và Skoog, 1962

Môi trƣờng dinh dƣỡng cơ bản
nuôi cấy mô thực vật

OD

Optical Density

Mật độ quang

PCR

Polymerase Chain Reaction

Phản ứng chuỗi trùng hợp

rZmDEF1

Recombinant ZmDEF1 protein


Protein tái tổ hợp ZmDEF1

RM

Rooting Medium

Môi trƣờng tạo rễ

RT-PCR

Reverse Transcription Polymerase

Phản ứng chuỗi trùng hợp -

Chain Reaction

phiên mã ngƣợc


T-DNA

Transfer DNA

Đoạn DNA đƣợc chuyển vào
thực vật

Ti-plasmid Tumor inducing - plasmid
TMB

3,3‟,5,5‟-TetraMethyl Benzidine


X-gal

5-bromo-4-chloro-3-indolyl-beta-D-

Plasmid gây khối u

galacto-pyranoside
ZmDEF1

Gen defensin1 ở ngô


iv

M CL C
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................2
4. Những đóng góp mới của luận án ...........................................................................3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án ...................................................3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................5
1.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÂY NGÔ VÀ MỌT NG ...................................5
1.1.1. Giá trị của cây ngô và tác hại của mọt ngô .......................................................5
1.1.2. Đặc điểm hình thái, sinh lý, hóa sinh của ngô liên quan đến tính kháng mọt
ngô .............................................................................................................................12
1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA DEFENSIN TH C VẬT .....................................................16
1.2.1. Cấu trúc, chức năng của defensin thực vật .....................................................16
1.2.2. Cơ chế ức chế α-amylase của defensin thực vật .............................................21

1.2.3. Nghiên cứu defensin ở cây ngô .......................................................................25
1.3. NGHI N CỨU CHUYỂN GEN Ở NG ..........................................................27
1.3.1. Nghiên cứu chuyển gen vào phôi non ngô thông qua A. tumefaciens ............27
1.3.2. Một số thành tựu ứng dụng kỹ thuật chuyển gen ở ngô..................................30
Chƣơng 2. VẬT LIỆU V PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................39
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...............................................................................39
2.1.1. Vật liệu thực vật ..............................................................................................39
2.1.2. Các chủng vi khuẩn và các loại vector ............................................................40
2.2. HOÁ CHẤT, THIẾT BỊ VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ................................40
2.2.1. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu ..........................................................................40
2.2.2. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................41
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHI N CỨU......................................................................41


2.3.1. Phƣơng pháp đánh giá khả năng kháng mọt ...................................................42
2.3.2. Phƣơng pháp tách dòng và giải tự trình tự gen ZmDEF1 ...............................44
2.3.3. Phƣơng pháp thiết kế vector chuyển vào thực vật mang gen chuyển ZmDEF1 .. 47

2.3.4. Phƣơng pháp tạo cây chuyển gen thông qua vi khuẩn A. tumefaciens ...........50
2.3.5. Phƣơng pháp phân t ch cây chuyển gen ..........................................................56
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................62
3.1. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỌT CỦA CÁC GIỐNG NGÔ NGHIÊN CỨU62
3.1.1. Khối lƣợng hao hụt của các giống ngô nghiên cứu ........................................62
3.1.2. Tỷ lệ tạo bột của các giống ngô nghiên cứu ...................................................63
3.1.3. Tỷ lệ nhiễm mọt của các giống ngô nghiên cứu .............................................64
3.1.4. Hệ số gia tăng quần thể mọt của các giống ngô nghiên cứu ...........................64
3.2. ĐẶC ĐIỂM GEN ZmDEF1 PHÂN LẬP TỪ CÁC GIỐNG NGÔ NGHIÊN
CỨU ..........................................................................................................................67
3.2.1. Đặc điểm của gen ZmDEF1 cDNA phân lập t các giống ngô nghiên cứu ...67
3.2.2. Đặc điểm của gen ZmDEF1 phân lập t DNA ...............................................72

3.2.3. Sự đa dạng về trình tự vùng mã hóa gen ZmDEF1 ở ngô ...............................74
3.3. BIỂU HIỆN GEN ZmDEF1 Ở CÂY THUỐC LÁ CHUYỂN GEN .................76
3.3.1. Thiết kế cấu trúc mang gen chuyển ZmDEF1.................................................76
3.3.2. Chuyển cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1 vào cây thuốc lá nhờ A. tumefaciens 79
3.3.3. Phân tích cây thuốc lá chuyển gen ......................................................................81
3.4. BIỂU HIỆN GEN ZmDEF1 Ở CÂY NGÔ CHUYỂN GEN .............................89
3.4.1. Kết quả chuyển gen gus vào phôi ngô giống LVN99 .................................89
3.4.2. Chuyển cấu trúc mang gen ZmDEF1 vào phôi ngô nhờ A. tumefaciens ........94
3.4.3. Xác định sự có mặt của gen chuyển ZmDEF1 ở thế hệ cây ngô chuyển gen T0 . 98

3.4.4. Phân tích biểu hiện protein ZmDEF1 tái tổ hợp ở thế hệ T1 .........................102
3.4.5. Kiểm tra chức năng sinh học của protein ZmDEF1 tái tổ hợp ở thế hệ T1 ...103
KẾT LUẬN V ĐỀ NGHỊ ...................................................................................106
1. Kết luận ...............................................................................................................106


2. Đề nghị ................................................................................................................106
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................109


v
DANH M C CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Mối tƣơng quan giữa các thành phần hoá học với tính kháng mọt của hạt
ngô .............................................................................................................................14
Bảng 1.2. Các protein đƣợc mã hóa bởi các gen t vi khuẩn Bacillus thuringiensis
đƣợc chuyển vào cây ngô ..........................................................................................32
Bảng 2.1. Các giống ngô sử dụng trong nghiên cứu .................................................39
Bảng 2.2. Thống kê các trình tự mồi sử dụng trong nghiên cứu...............................40
Bảng 2.3. Thành phần phản ứng PCR với Master Mix .............................................45
Bảng 2.4. Thành phần phản ứng gắn gen ZmDEF1 vào vector tách dòng pBT .......46

Bảng 2.5. Thành phần môi trƣờng LB lỏng và LB đặc.............................................46
Bảng 2.6. Thành phần phản ứng cắt plasmid bằng enzyme giới hạn BamHI ...........47
Bảng 2.7. Thành phần phản ứng cắt plasmid pDON201-SLHEP-HA bằng SalI và
HindIII .......................................................................................................................49
Bảng 2.8. Thành phần phản ứng trao đổi LR ............................................................49
Bảng 2.9. Thành phần phản ứng cắt plasmid bằng HindIII ......................................50
Bảng 2.1. Thành phần môi trƣờng tái sinh cây thuốc lá…………………….……51
Bảng 2.11. Thành phần môi trƣờng tái sinh cây ngô chuyển gen .............................53
Bảng 2.12. Thành phần phản ứng cắt DNA tổng số bằng SalI .................................57
Bảng 2.13. Thành phần phản ứng Real-time RT-PCR .............................................59
Bảng 2.14. Chu trình nhiệt độ của phản ứng Real-time RT-PCR .............................59
Bảng 3.1. Khối lƣợng hao hụt (g) của các giống ngô nghiên cứu sau các thời gian
gây nhiễm mọt ...........................................................................................................62
Bảng 3.2. Tỷ lệ bột ngô (%) tạo ra của các giống nghiên cứu ở các thời điểm nhiễm
mọt .............................................................................................................................63
Bảng 3.3. Tỷ lệ nhiễm mọt (%) của các giống ngô nghiên cứu sau các thời gian gây
nhiễm .........................................................................................................................64
Bảng 3.4. Hệ số gia tăng quần thể mọt của các giống ngô nghiên cứu sau các thời
gian gây nhiễm ..........................................................................................................65


Bảng 3.5. Ch số mẫn cảm mọt tƣơng đối (S) của các giống ngô nghiên cứu ..........66
Bảng 3.6. Sự sai khác về trình tự nucleotide trên vùng mã hóa gen ZmDEF1 của các
giống ngô nghiên cứu ................................................................................................70
Bảng 3.7. Sự sai khác về trình tự nucleotide gen ZmDEF1 phân lập t DNA của
giống ngô địa phƣơng SL và giống ngô lai LVN99..................................................74
Bảng 3.8. Một số trình tự gen ZmDEF1 để phân t ch đa dạng di truyền ..................74
Bảng 3.9. Kết quả biến nạp cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1 vào mảnh lá thuốc lá C91 .................................................................................................................................80
Bảng 3.10. Kết quả phân tích chu kỳ ngƣỡng và tỷ lệ biểu hiện của gen ZmDEF1 ở
các cây thuốc lá chuyển gen thế hệ T1 ......................................................................84

Bảng 3.11. Kết quả phân tích khả năng ức chế α-amylase mọt ngô của protein tái tổ
hợp ZmDEF1 t hạt cây thuốc lá chuyển gen T1 .....................................................87
Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của mật độ A. tumefaciens, nồng độ acetosyringone (AS , thời
gian nhiễm khuẩn đến hiệu quả chuyển gen gus...............................................92
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tuổi phôi đến hiệu suất biểu hiện gen gus và tạo mô sẹo
của giống ngô LVN99...............................................................................................93
Bảng 3.3. Nồng độ kanamycin cho ngƣỡng chọn lọc phôi ngô LVN99 mang gen gus
(mg/l)..................................................................................................................94
Bảng 3.4. Kết quả tái sinh cây chuyển gen ZmDEF1 của giống ngô LC1 và
LVN99......................................................................................................................97
Bảng 3.16. Kết quả phân tích khả năng ức chế α-amylase mọt ngô của protein tái tổ
hợp ZmDEF1 t hạt cây ngô chuyển gen T1 ...........................................................104


vi
DANH M C CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình ảnh Sitophilus zeamais Motsch. A giai đoạn trƣởng thành và sự
khác nhau giữa con đực và con cái (B) .......................................................................8
Hình 1.2. Hai lớp defensin thực vật ..........................................................................16
Hình 1.3. Cấu trúc của chuỗi polypeptide defensin thực vật ....................................17
Hình 1.4. Cấu trúc không gian của defensin thực vật (VrD2) ..................................18
Hình 1.5. Mô hình mô tả sự phân bố điện tích bề mặt của α-amylase của T. molitor
(TMA), VrD1, VrD2 và vị trí gắn kết giữa TMA và VrD1 ......................................23
Hình 1.6. Biểu đồ biểu thị khả năng ức chế α- amylase t các nguồn khác nhau của
defensin VuD1 ..........................................................................................................23
Hình 1.7. Mô hình mô tả cơ chế ức chế α-amylase của VuD1 .................................24
Hình 1.8. Kết quả phản ứng RT-PCR gen ZmDEF1 ở các mô khác nhau của cây ngô 26

Hình 1.9. Mô hình phƣơng thức hoạt động của nội độc tố Cry trong đƣờng ruột của
côn trùng ....................................................................................................................31

Hình 2.1. Hình thái hạt các giống ngô nghiên cứu ...................................................39
Hình 2.2. Sơ đồ thí nghiệm tổng quát .......................................................................42
Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế vector chuyển gen mang gen ZmDEF1.............................49
Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm chuyển gen vào phôi non của ngô ................................56
Hình 3.1. Đồ thị rada biểu thị khả năng kháng mọt của các giống ngô ....................66
nghiên cứu sau các ngày nhiễm mọt .........................................................................66
Hình 3.2. Kết quả điện di sản phẩm RT-PCR nhân gen ZmDEF1 ...........................68
Hình 3.3. Trình tự gen ZmDEF1 của các giống ngô nghiên cứu và JF797205 trên
Ngân hàng gen Quốc tế .............................................................................................71
Hình 3.4. Trình tự amino acid suy diễn của protein ZmDEF1 ở các giống nghiên
cứu và JF797205 trên Ngân hàng gen Quốc tế .........................................................71
Hình 3.5. Trình tự gen ZmDEF1 của giống ngô SL và giống ngô lai LVN99 phân
lập t DNA ................................................................................................................73
Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc của gen ZmDEF1 của ngô .................................................73


Hình 3.7. Sơ đồ hình cây thể hiện sự khác biệt di truyền về trình tự nucleotide đoạn
mã hoá của gen ZmDEF1 ..........................................................................................75
Hình 3.1. Hình ảnh điện di sản phẩm cắt plasmid tái tổ hợp bằng HindIII……….78
Hình 3.9. Sơ đồ cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1 .......................................................78
Hình 3.10. Kết quả tái sinh và chuyển cấu trúc pBetaPhaso-ZmDEF1 vào cây thuốc
lá C9-1 .......................................................................................................................79
Hình 3.11. Kết quả điện di sản phẩm PCR xác định sự có mặt của gen ZmDEF1
trong các cây thuốc lá chuyển gen ............................................................................81
Hình 3.12. Kết quả điện di kiểm tra sản phẩm RT-PCR nhân gen ZmDEF1 của dòng
cây thuốc lá chuyển gen ............................................................................................82
Hình 3.13. Kết quả điện di sản phẩm khuếch đại của các cặp mồi chuẩn bị cho phản
ứng Real-time RT-PCR trên dòng cây thuốc lá chuyển gen thế hệ T1 .....................83
Hình 3.14. Biểu đồ biểu hiện mức độ biểu hiện của gen ZmDEF1 t các dòng thuốc
lá chuyển gen thế hệ T1 ............................................................................................85

Hình 3.15. Kết quả lai Western các cây thuốc lá chuyển gen thế hệ T1 ...................86
Hình 3.16. Hình ảnh định t nh đánh giá khả năng ức chế α-amylase mọt ngô của
protein tái tổ hợp ZmDEF1 t hạt cây thuốc lá chuyển gen T1.................................88
Hình 3.17. Hình ảnh tái sinh ngô chuyển gen ZmDEF1 t phôi ngô non giống
LVN99 vụ hè - thu năm 2016………………………………………………...……95
Hình 3.18. Kết quả điện di sản phẩm PCR xác định sự có mặt của gen chuyển
ZmDEF1 trong các cây ngô chuyển gen ...................................................................99
Hình 3.19. Kết quả lai Southern các cây ngô chuyển gen ZmDEF1 ......................101
Hình 3.20. Kết quả lai Western các cây ngô chuyển gen ZmDEF1 thế hệ T1 .......103


1
MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Cây ngô (Zea mays L.) là một trong những cây ngũ cốc ch nh có năng suất cao
và giá trị kinh tế lớn, góp phần nuôi sống hơn 30% dân số thế giới. Ngày nay, trên
thế giới cây ngô đứng thứ ba về diện t ch, đứng thứ hai về sản lƣợng và đứng đầu về
năng suất. Ngô đã đƣợc dùng để sản xuất ra khoảng 650 mặt hàng khác nhau trong
các ngành công nghiệp lƣơng thực, thực phẩm, dƣợc phẩm và công nghiệp nhẹ.
Ngô góp phần vào việc ổn định sản lƣợng ngũ cốc trên thế giới và có vai trò quan
trọng trong kinh tế và thƣơng mại quốc tế. Ở Việt Nam, việc phát triển cây ngô
trong thời gian qua đã đạt đƣợc nhiều thành tựu, tăng nhanh cả về diện t ch, năng
suất và sản lƣợng; tuy nhiên cũng gặp nhiều thách thức, trong đó có vấn đề sâu
hại. Đã có nhiều giống ngô lai mới có năng suất cao đƣợc đƣa vào sản xuất, song
xuất hiện những hạn chế về khả năng bảo quản, nhƣ dễ bị nấm, mọt… xâm hại
trong khi nhiều giống ngô địa phƣơng truyền thống tuy năng suất thấp những khả
năng bảo quản sau thu hoạch lại tốt hơn.
Mọt ngô (Sitophilus zeamais Motsch.) là loại đa thực, chúng có thể ăn đƣợc
hầu hết các loại ngũ cốc, các loại đậu, hạt có dầu và nhiều sản phẩm thực vật khác.

Thức ăn th ch hợp nhất với mọt ngô là hạt ngô. Năng suất và chất lƣợng ngô bị
ảnh hƣởng nhiều bởi mọt ngô, chúng làm giảm sản lƣợng sau thu hoạch trung bình
là 20%, có những trƣờng hợp sự phá hại của chúng lên đến 90% trong vòng sáu
tháng. Ngăn chặn sự tấn công của mọt với ngô hiện nay đang là vấn đề cấp bách
để bảo đảm an ninh lƣơng thực trên toàn thế giới. Một số biện pháp bảo quản ngô
sau thu hoạch hiện nay dùng phổ biến là sấy ở nhiệt độ cao để tiêu diệt ấu trùng
mọt, vần đảo, trộn bụi trơ, dùng thảo mộc,… Tuy vậy, các biện pháp này tốn nhiều
công sức, hiệu quả thấp, giá thành cao. Mặt khác, biện pháp dùng thuốc hoá học
thì gây ra nhiều mối lo ngại về ô nhiễm môi trƣờng, độc hại tới vật nuôi và con
ngƣời.
Defensin thực vật phân bố rộng rãi trong giới thực vật, có cấu trúc không
gian nhỏ, bền, hình cầu với thành phần cơ bản khoảng 45-54 amino acid giàu


2
cysteine. Defensin là protein đa chức năng, ức chế quá trình dịch mã, ảnh hƣởng
đến chức năng của kênh màng, làm suy yếu vi sinh vật, tăng cƣờng khả năng
chống chịu kẽm, làm thay đổi trạng thái oxy hoá khử ascorbic acid, ức chế
protease và đặc biệt ức chế hoạt động α-amylase của côn trùng. Đã có nhiều
nghiên cứu cho thấy, defensin phân lập t đậu xanh, đậu đũa có khả năng ức chế
hoạt động α-amylase của ấu trùng mọt đậu xanh và đậu đũa. Nhƣng sự ức chế của
các defensin này với α-amylase t động vật có xƣơng sống là thấp. Vì vậy, đã có
nhiều tác giả tập trung nghiên cứu tăng cƣờng khả năng kháng mọt ở đậu đỗ bằng
sử dụng protein defensin và đạt kết quả cao. Tuy nhiên, cho đến nay chƣa có
những công trình nghiên cứu mở rộng ứng dụng protein defensin với nhiều đối
tƣợng nông sản khác cũng bị thiệt hại lớn bởi mọt hại nhƣ ngô.
Trong những năm gần đây, biến đổi di truyền đã trở thành một công cụ
quan trọng trong nghiên cứu về quá trình cơ bản ở thực vật và trong cải tiến giống
cây trồng. Kỹ thuật tạo cây chuyển gen đang phát triển nhanh chóng kể t thành
công đầu tiên trong việc đƣa gen ngoại lai vào trong thực vật nhờ A. tumefaciens.

Cây chuyển gen có những đặc điểm đặc biệt, có thể cải tiến về giá trị về dinh
dƣỡng, tăng sản lƣợng, tăng khả năng chống chịu và nhiều đặc t nh ƣu việt khác.
Việc ứng dụng kỹ thuật chuyển gen để tạo ra các giống ngô có khả năng kháng
mọt cao là vấn đề thực tiễn đƣợc đặt ra trong nghiên cứu bảo quản ngô hạt sau thu
hoạch.
Xuất phát t những lý do trên, chúng tôi xây dựng đề tài luận án là: “Nghiên
cứu đặc điểm và biểu hiện gen liên quan đến tính kháng mọt phân lập từ cây
ngô”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định đƣợc đặc điểm của gen ZmDEF1 phân lập t một số giống ngô có
khả năng kháng mọt ngô khác nhau. Biểu hiện đƣợc protein tái tổ hợp ZmDEF1
(rZmDEF1) ở cây chuyển gen.
3. Nội dung nghiên cứu
(i) Đánh giá khả năng kháng mọt của các giống ngô nghiên cứu trong điều kiện lây
nhiễm mọt ngô nhân tạo.


3
(ii) Phân tích đặc điểm gen ZmDEF1 của các giống ngô có khả năng kháng mọt
ngô khác nhau.
(iii) Thiết kế vector chuyển gen chứa ZmDEF1 và đánh giá hoạt động của vector
chuyển gen trên cây thuốc lá ở thế hệ T0 và T1, phân tích khả năng ức chế αamylase t ấu trùng mọt ngô của protetin rZmDEF1.
(iv) Nghiên cứu tạo cây ngô chuyển gen ZmDEF1 t giống LC1 và LVN99. Phân
t ch sự biểu hiện gen ZmDEF1 trên cây ngô chuyển gen ở thế hệ T1 và đánh giá
hoạt động ức chế α-amylase t ấu trùng mọt ngô của protein rZmDEF1.
4. Những đóng góp mới của luận án
Luận án là công trình nghiên cứu có hệ thống, t đánh giá khả năng kháng
mọt ngô của các giống ngô đến sự phân lập, tách dòng, giải trình tự gen, thiết kế
vector chuyển gen và phân tích biểu hiện gen ZmDEF1 trên cây thuốc lá và cây
ngô chuyển gen.

Cụ thể là:
1 Đánh giá khả năng kháng mọt của các giống ngô nghiên cứu đã xác định
đƣợc giống ngô SL có khả năng kháng mọt ngô tốt nhất và hai giống LC1 và
LVN99 có khả năng kháng mọt ngô kém.
2) Gen ZmDEF1 (DNA) phân lập t các giống ngô nghiên cứu có 345 bp,
cấu trúc bởi hai exon và một intron ở giữa với 102 bp; gen ZmDEF1 (cDNA) có
243 bp mã hóa cho 80 amino acid.
3) Gen ZmDEF1 đƣợc biểu hiện thành công trên cây thuốc lá, cây ngô
chuyển gen. Protein rZmDEF1 tách chiết t cây thuốc lá và cây ngô chuyển gen có
khối lƣợng phân tử gần10 kDa đã biểu hiện chức năng ức chế hoạt động của αamylase của ấu trùng mọt ngô.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án
Kết quả đạt đƣợc của luận án có giá trị khoa học và thực tiễn trong tiếp cận
nghiên cứu tăng cƣờng khả năng kháng mọt ngô bằng kỹ thuật chuyển gen.
Về mặt khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần làm sáng tỏ đặc điểm cấu trúc của


4
gen ZmDEF1 phân lập t các giống ngô địa phƣơng và giống ngô lai LVN99, góp
phần xác định đƣợc cấu trúc gen ZmDEF1 ở ngô thông qua so sánh trình tự
nucleotide phân lập t cDNA và DNA.
Phát triển thành công cấu trúc mang gen chuyển ZmDEF1 và sự biểu hiện
chức năng ức chế hoạt động của α-amylase t

ấu trùng mọt ngô của protein

rZmDEF1 ở cây chuyển gen là cơ sở khoa học cho ứng dụng kỹ thuật chuyển gen
để nâng cao khả năng kháng mọt ngô của cây ngô.
Các bài báo đăng tải trên các tạp chí khoa học - công nghệ quốc tế và trong
nƣớc cùng với các trình tự gen công bố trên Ngân hàng Gen là những tƣ liệu có

giá trị tham khảo trong nghiên cứu và giảng dạy.
Về mặt thực tiễn
Dịch chiết protein của hạt các dòng cây thuốc lá, cây ngô chuyển gen
ZmDEF1 có khả năng ức chế hoạt động của α-amylase t ấu trùng mọt ngô đã góp
phần giải quyết cơ sở lý luận của vấn đề nâng cao khả năng kháng mọt bằng tăng
cƣờng biểu hiện gen ZmDEF1 bằng phƣơng pháp chuyển gen. Kết quả này là cơ
sở khoa học vững chắc cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chuyển gen trong
nâng cao khả năng kháng mọt của ngô, mở ra triển vọng ứng dụng mới trong thực
tiễn tạo giống ngô kháng mọt cao.


5
Chƣơng 1. TỔNG QUAN T I LIỆU
1.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA CÂY NGÔ V MỌT NGÔ
1.1.1. Giá trị của cây ngô và tác hại của mọt ngô
1.1.1.1. Giá trị của cây ngô
Cây ngô tên khoa học là Zea mays L., thuộc chi Maydeae, họ hoà thảo
(Gramineae), bộ hoà thảo (Graminales). T loài Zea mays L., dựa vào cấu trúc nội
nhũ của hạt và hình thái bên ngoài, ngô đƣợc phân thành các loài phụ: ngô đá rắn,
ngô răng ngựa, ngô nửa răng ngựa, ngô nếp, ngô đƣờng,… Hạt ngô thuộc loại quả
dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aleurone, phôi và nội nhũ. Ph a dƣới hạt có
gốc hạt gắn liền với lõi ngô. Vỏ hạt bao bọc xung quanh, màu sắc vỏ hạt tuỳ thuộc
vào giống. Nằm trong lớp vỏ hạt là lớp aleurone bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội
nhũ là bộ phận chính chiếm 70 - 78% khối lƣợng hạt, thành phần chủ yếu là tinh
bột, ngoài ra có chứa protein, lipid, vitamin, khoáng và enzyme để nuôi phôi phát
triển [51]. Phôi ngô chiếm 8 - 15%, đây là bộ phận cần chú trọng trong quá trình
bảo quản [9].
Hạt ngô có giá trị dinh dƣỡng cao, chứa tƣơng đối đầy đủ các chất dinh
dƣỡng cần thiết cho ngƣời và gia súc. Hàm lƣợng protein và lipid trong hạt ngô
nhiều hơn trong hạt gạo. Thành phần chính trong hạt ngô ở Việt Nam là tinh bột

(60 - 70%), tập trung chủ yếu ở nội nhũ. Hàm lƣợng tinh bột ở ngô tẻ nhiều hơn
ngô nếp và đƣợc chia thành tinh bột mềm và tinh bột cứng. Ngô nếp đƣợc cấu tạo
hoàn toàn t amylopectin nên có độ dẻo hơn ngô tẻ. Thành phần dinh dƣỡng của
các bộ phận khác nhau của hạt ngô cũng khác nhau. Thành phần sinh hóa của hạt
ngô chịu ảnh hƣởng nhiều của đặc điểm về giống, điều kiện khí hậu, đất đai và kỹ
thuật canh tác [5].
Tỷ lệ lipid trong hạt ngô là 3,5 - 7%, phần lớn tập trung ở mầm phôi. Trong
chất béo của ngô có chứa đến 50% linoleic acid liên kết với các glyceride, oleic
acid, panmitic acid, rixinic. Hàm lƣợng lipid là một ch tiêu quan trọng để đánh giá
chất lƣợng hạt. Protein của ngô đƣợc chia thành ba loại chính: protein hoạt tính
(chủ yếu là enzyme), protein cấu tạo và protein dự trữ, trong đó protein dự trữ
chiếm tỷ lệ cao nhất. Hàm lƣợng protein dao động t 8 - 12% tùy thuộc vào giống.


6
Tuy nhiên trong hạt ngô thiếu hai loại amino acid quan trọng là lysine và
tryptophan. Vitamin của ngô tập trung ở lớp ngoài hạt ngô và ở mầm phôi. Ngô
cũng có nhiều vitamin C, vitamin B (B1, B2, B6,... . Vitamin PP hơi thấp và thiếu
tryptophan một amino acid có thể tạo vitamin PP. Trong ngô vàng chứa nhiều
carotene (tiền vitamin A) [5].
Ngô còn là cây làm thức ăn quan trọng cho gia cầm, gia súc trong phát triển
chăn nuôi. Trên 70% chất tinh trong thức ăn tổng hợp của gia súc là ngô. Thân, lá
cây ngô đƣợc dùng làm thức ăn xanh hoặc thức ăn ủ chua giàu dinh dƣỡng cho gia
súc, đặc biệt là bò sữa. T ngô hạt có thể xay vỡ nuôi gia cầm, nghiền thành bột và
chế biến thức ăn cho trâu bò, tôm cá [59], [107].
Ngô đƣợc sử dụng nhiều trong công nghiệp nhƣ chế biến thực phẩm, công
nghiệp nhẹ,... Các loại ngô nếp, ngô đƣờng đƣợc đóng hộp làm thực phẩm xuất
khẩu. Bột ngô đƣợc dùng để sản xuất cồn, sản xuất đƣờng glucose, làm môi
trƣờng nuôi cấy nấm penicillin, sản xuất acetic acid. Lõi ngô đƣợc chế biến làm
chất cách điện, nhựa hóa học, làm giá thể cho trồng nấm, rau,... Phôi ngô dùng để

ép dầu, phục vụ trong công nghiệp thực phẩm, dƣợc phẩm. Ví dụ, nƣớc Mỹ hàng
năm sử dụng 18% tổng sản lƣợng ngô để sản xuất tinh bột, 37% sản xuất cồn và
5,8% sản xuất bánh kẹo [20], [107].
Toàn thế giới sử dụng khoảng 21% sản lƣợng ngô làm lƣơng thực. Các nƣớc
trồng ngô đều sử dụng ngô với mức độ khác nhau. Các nƣớc ở Đông Nam Phi sử
dụng tới 85% sản lƣợng ngô làm lƣơng thực cho ngƣời, các nƣớc Tây Á khoảng
27%, các nƣớc Đông Nam Á dùng 30%, các nƣớc Trung Mỹ và Caribe dùng 61%,
các nƣớc châu Âu sử dụng 14% [13]. Mức tiêu thụ ngô bình quân trên đầu ngƣời
hàng năm thay đổi đáng kể, nhiều nƣớc có mức tiêu thụ cao hơn so với mức tiêu
thụ bình quân đầu ngƣời trung bình của thế giới, nhƣ Kenya 103 kg, Zimbabwe
153 kg, Zambia 168 kg và Malawi 181 kg [53].
Ở Việt Nam, ngô đã đƣợc trồng t lâu đời và trở thành cây lƣơng thực quan
trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu số một về năng suất. Năm 1990, năng suất
ngô nƣớc ta mới ch bằng 34% so với trung bình thế giới, năm 2000 bằng 59,8%
thì đến năm 2014 đạt hơn 80% với năng suất 44,1 tạ/ha. Thành tựu nhảy vọt này
có đƣợc là do việc tạo đƣợc các giống ngô lai và mở rộng diện tích trồng ngô lai


7
trong sản xuất, kết hợp áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác hiện đại. Tuy
nhiên, ngành ngô Việt Nam còn gặp nhiều thách thức. Dù diện t ch, năng suất, sản
lƣợng đều tăng nhanh so với mức bình quân chung của thế giới nhƣng năng suất
ngô vẫn còn thấp. Trong khi đó nhu cầu sử dụng ngô của Việt Nam ngày càng lớn.
Sản lƣợng ngô trong nƣớc không đủ phục vụ cho con ngƣời và phát triển ngành
chăn nuôi. Hàng năm, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu lƣợng lớn ngô để chế biến
thức ăn gia súc trị giá trên 500 triệu USD). Vì vậy, việc nghiên cứu để tạo các
giống ngô có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, đồng thời đáp ứng yêu cầu
chất lƣợng là nhiệm vụ rất quan trọng và cấp thiết đối với các cơ quan nghiên cứu,
chọn tạo giống.
1.1.1.2. Đặc điểm hình thái, sinh thái, chu kỳ sống và lây nhiễm của mọt ngô

Mọt ngô phân bố phổ biến ở hầu khắp các nƣớc trên thế giới, gây hại đáng
kể ở những vùng ấm áp, nhất là ở Châu Á, vùng Địa Trung Hải (Châu Âu) và Bắc
Mỹ. Ở nƣớc ta, có thể gặp mọt hại ngô ở tất cả các địa phƣơng, chúng có mặt
trong 100% kho bảo quản ngô [1], [64].
Về hình thái, ở giai đoạn trƣởng thành mọt ngô rất giống mọt gạo (Sitophilus
oryzae), vì thế trong phân loại trƣớc đây đã có ý kiến cho rằng mọt ngô và mọt gạo
là cùng loài nhƣng khác tên [36]. Cho đến nay, mọt ngô đƣợc xem nhƣ một loài
riêng biệt, rất gần với mọt gạo. Giai đoạn trƣởng thành, mọt ngô có k ch thƣớc
cơ thể 3,5 - 5 mm (Hình 1.1. A). Cánh trƣớc trơn bóng và các điểm màu đỏ tròn
cánh khá rõ. Các lỗ chấm trên tấm lƣng ngực trƣớc thô và dày ở ph a trƣớc. Mọt
ngô có cánh màu nâu, đen bóng. Các điểm vá màu vàng đỏ hình bán nguyệt rất rõ
[50], đây là hình ảnh dễ quan sát nhất để phân biệt biệt mọt ngô và mọt gạo [106].
Mọt ngô đực và cái ở giai đoạn trƣởng thành có hình dạng rất giống nhau,
chúng phân biệt nhau bởi hình dạng của bụng (Hình 1.1.B . Con đực có bụng
thuôn dài, hơi cong xuống trên mặt phẳng ngang, cánh chùm gần hết bụng. Con
cái, bụng hình bầu hơn, nằm ngang trên mặt phẳng và cánh dài hơn, chùm hết
phần bụng [82].
Thức ăn có ảnh hƣởng rất lớn đến đời sống của mọt ngô, trong cùng một điều
kiện độ nhiệt và độ ẩm nhƣ nhau, nuôi mọt ngô bằng thức ăn khác nhau đã thu


8
đƣợc kết quả nhƣ sau: khi nuôi bằng ngô hạt, thời gian vòng đời của mọt là 34
ngày; khi thay bằng loại thức ăn khác là gạo, thời gian vòng đời sẽ là 47 ngày;
thóc là 53 ngày [85].

Hình 1.1. Hình ảnh Sitophilus zeamais Motsch. (A) giai đoạn trƣởng thành và
sự khác nhau giữa con đực và con cái (B)
(Nguồn: Hình A Proctor, (1971) [106], hình B Maceljski và cs (1973) [82])
Nhiệt độ môi trƣờng ảnh hƣởng lớn đến chu kỳ sinh trƣởng của mọt ngô. Mỗi

con cái trƣởng thành có khả năng đẻ 300 - 400 trứng và sống 5 - 8 tháng. Chu kỳ
sống khoảng 5 tuần ở 300C và độ ẩm 70%, điều kiện tối ƣu cho sự phát triển của
mọt ngô ở nhiệt độ t 27 - 310C với độ ẩm hơn 60%; ở nhiệt độ dƣới 170C thì mọt
ng ng phát triển [67]. Ở nhiệt độ 0ºC, mọt có thể sống đƣợc 37 ngày, ở -5ºC mọt
chết sau 23 ngày, còn ở -10ºC thì mọt sẽ chết sau 13 ngày. Ở 55ºC, mọt chết sau 6
giờ, ở 60ºC chết sau 2 giờ. Trong điều kiện độ nhiệt 25ºC mọt có thể sống không có
thức ăn 18 - 26 ngày [129]. Nhƣ vậy có thể thấy, Việt Nam là vùng có nhiệt độ thích
hợp với sinh trƣởng của mọt ngô, do đó số lứa trong năm của mọt là cao.
Thời gian phát triển hoàn ch nh cho chu kỳ sống của mọt ngô trung bình 36
ngày. Giai đoạn trứng có đặc điểm: dài 0,5 - 0,7 mm, rộng 0,25 - 0,3 mm, hình bầu
dục hơi dài màu trắng sữa. Giai đoạn sâu non (ấu trùng): khi đã lớn dài 3-3,2 mm,
rất mập, lƣng cong lại nhƣ hình bán nguyệt, mặt bụng tƣơng đối bằng, chân không
phát triển. Toàn thân màu sữa đến màu nâu nhạt. Chúng bắt đầu ăn ngay ở trong
hạt. Giai đoạn nhộng: có chiều dài khoảng 3 - 4 mm, hình bầu dục, cân đối 2 đầu,


9
lúc đầu màu vàng sữa sau chuyển sang màu vàng nâu. Chúng cắn một lỗ nhỏ và vũ
hoá bay ra ngoài thành mọt trƣởng thành [106]. Mọt trƣởng thành có thể sống t 5
đến 8 tháng. Khi mọt trƣởng thành chui ra khỏi bề mặt ngô hạt, những con cái di
chuyển đến một bề mặt cao và tiết ra pheromone để dẫn dụ con đực. Con đực sau
đó đƣợc thu hút bởi pheromone này sẽ di chuyển đến chỗ con cái để giao phối
[105].
Khi đẻ trứng, mọt ngô cái dùng vòi khoét một lỗ sâu vào hạt, rồi đẻ một quả
trứng vào những lỗ này, sau đó tiết ra một thứ dịch nhày để bít kín lỗ đó lại. Sâu
non nở ra ăn ngay trong hạt và lớn lên, làm hạt ch còn lại một lớp mỏng, nhƣng
nhìn bề ngoài tƣởng nhƣ vẫn còn nguyên vẹn [106]. Mỗi con cái đẻ một quả trứng
vào một hạt ngô, nhƣng trong một hạt ngô có thể có nhiều quả trứng khác nhau.
Trong trƣờng hợp này, do lƣợng thức ăn trong một hạt ngô có hạn nên ấu trùng
mọt ngô có tập tính cạnh tranh nhau. Thƣờng là ch có một ấu trùng đƣợc phát

triển thành nhộng và trƣởng thành [93].
Mọt ngô là loài gây hại phổ biến và là dịch hại nguyên phát. Mọt gây hại trên
bắp và hạt ngô ngay giai đoạn ngô ch n sáp ngoài đồng, chúng theo ngô vào kho
và gây hại liên tục trong suốt quá trình bảo quản. T nh ăn của loài mọt này khá
phức tạp vì mọt ngô thuộc loại đa thực, nó có thể ăn hầu hết các loại ngũ cốc thô
hoặc chế biến nhƣ lúa mì, yến mạch, lúa mạch, lúa miến, lúa mạch đen, các loại
đậu, hạt có dầu, hạt bông và nhiều sản phẩm thực phẩm khác. Nhƣng thức ăn ƣa
thích của mọt ngô là ngô hạt. Trong kho mọt hoạt động nhanh nhẹn, hay bay, bò
và có tính giả chết, chúng thích bò lên các vị tr cao trong đống hạt. Khi gặp điều
kiện độ nhiệt cao, mọt thƣờng tập trung vào kẽ kho, mép bao,… để ẩn nấp [89],
[116].
Lây nhiễm và gây hại ngoài đồng của mọt ngô do mọt trƣởng thành sẽ đẻ
trứng trong hạt ngô t trƣớc khi thu hoạch nên nhiều ngô bắp đã bị ăn rỗng trƣớc
khi đƣa vào bảo quản, đặc biệt là những giống ngô cho năng suất cao và lá bi
không che phủ đƣợc hết bắp ngô [93]. Theo Nguyễn Kim Hoa và cs (2008), mọt
ngô là loài gây hại nguyên phát, xuất hiện và gây hại rất sớm. Ngay t giai đoạn
ngô chín sáp ở ngoài đồng, mật độ của loài này trên giống ngô địa phƣơng và
giống ngô lai tƣơng ứng là 0,07 và 0,21 con/bắp. Sau 12 tháng bảo quản, mật độ


10
của mọt ngô trên các giống nêu trên đạt tƣơng ứng là 34,13 và 44,2 con/bắp. Trong
suốt thời gian bảo quản, mọt ngô luôn chiếm ƣu thế trong mật độ chung của các
loài mọt, đặc biệt là trong 6 tháng đầu [4].
Cũng giống nhƣ ngoài tự nhiên, các loài thiên địch cũng có vai trò điều hoà
số lƣợng các loài sâu hại. Vì thế có nhiều tác giả quan tâm điều tra thành phần loài
thiên địch của côn trùng gây hại trong kho bảo quản ở Việt Nam. Hiện nay đã phát
hiện 7 loài thiên địch trên côn trùng gây hại đậu đỗ bảo quản sau thu hoạch, trong
đó có 3 loài ong ký sinh và 4 loài bắt mồi thuộc 2 lớp côn trùng và lớp nhện. Các
loài thiên địch đều là các loài đa thực, phổ biến trong các kho bảo quản, song với

số lƣợng không lớn vì vậy khó có thể sử dụng chúng nhƣ một tác nhân phòng
chống sinh học. Do đó, hiện nay rất ít công trình nghiên cứu về nhân nuôi và sử
dụng thiên địch trong phòng chống côn trùng gây hại trong kho. Thực tế, rất ít kỳ
vọng vào việc nhân nuôi, sử dụng các loài thiên địch này mà ch cố gắng bảo vệ và
khích lệ vai trò có ích của chúng nhƣ một tác nhân tự nhiên trong các kho bảo
quản nông sản [1].
1.1.1.3. Tổn thất do mọt ngô
Mọt ngô là dịch hại chính của ngô hạt trong kho lƣu trữ và ngoài đồng ruộng.
Chúng có mặt trong 100% kho bảo quản ngô. Mọt ngô xâm nhập vào trong hạt
ngô và tấn công phôi ngô trƣớc rồi đến các bộ phận khác, hạt ngô sau đó thành
trống rỗng và giá trị dinh dƣỡng giảm, tỷ lệ nảy mầm thấp và ảnh hƣởng lớn đến
giá thành các sản phẩm trên thị trƣờng [11].
Ở Châu Phi, đã cảnh báo biện pháp để đảm bảo an ninh lƣơng thực là giảm
thiểu thiệt hại của các loại ngũ cốc do côn trùng gây ra, theo ƣớc tính ở Châu Phi
mỗi năm thiệt hại 4 tỷ USD tổn thất ngũ cốc do côn trùng. Tác hại của mọt ngô là
một vấn nạn ngày càng nghiêm trọng ở châu Phi. Sản lƣợng ngô bị giảm trầm
trọng bởi mọt ngô trong các kho lƣu trữ với các mức độ khác nhau, gây ra những
cú sốc về thực phẩm. Thiệt hại trên toàn thế giới do mọt ngô mọt ngô dao động t
20 - 90%, tuỳ thuộc vào giống ngô khác nhau, vùng khác nhau và phƣơng thức
bảo quản khác nhau [97].
Bergvinson và cs (2004) nhận thấy tỷ lệ hao hụt ngô trong kho bảo quản là


11
20%, trong đó do mọt ngô gây thiệt hại lên đến 15% của một vụ thu hoạch trong
vài tháng và làm giảm chất lƣợng ngô hạt [20]. Một số tác giả đã nghiên cứu tỷ lệ
thiệt hại do mọt ngô gây ra cũng cho biết mọt làm 20% giảm khối lƣợng ngô lai
đƣợc lƣu trữ trong các kho bảo quản tốt, giảm 40% trong các kho dự trữ thƣờng và
80% thiệt hại ở các nông trại ở vùng nhiệt đới [36].
Những thiệt hại do mọt hại ngô gây ra bao gồm giảm khối lƣợng, giảm dinh

dƣỡng và tổn thất kinh tế do phải bán giá thấp,… Tổn thất do mọt hại gây ra liên
quan chặt chẽ đến thời gian bảo quản ngô trong kho và mật độ của mọt. Tadele và
cs (2011) đã sàng sạch, sấy khô 12% độ ẩm và đã đƣợc hun với phostoxin trong
7 ngày để tiêu diệt hết trứng, ấu trùng các loại sâu hại trong hạt. Sau đó các mẫu
ngô này dùng để nghiên cứu ảnh hƣởng của mật độ mọt và thời gian bảo quản đến
sự giảm khối lƣợng ngô hạt do mọt gây ra. Với mật độ 50 con/200g ngô hạt sau
30, 60 và 90 ngày lƣu trữ khối lƣợng ngô hạt giảm tƣơng ứng là 1,4%, 1,5% và
6,9%. Mật độ côn trùng có xu hƣớng gia tăng sau các ngày bảo quản và có sự khác
biệt về số lƣợng côn trùng đáng kể khi mật độ đầu tiên là 5 con/200g ngô hạt và
45-50 con/200g ngô hạt sau 90 ngày bảo quản [123].
Khảo sát của Ostrem và cs (2016) cho thấy có sự gia tăng tỷ lệ hao hụt do
mọt hại gây ra ở ngô lƣu trữ trong kho bảo quản t 7 đến hơn 30% trong thời gian
6 - 9 tháng bảo quản [102]. Tadele và cs 2013 đã xác định khả năng gây hại của
mọt đối với 22 giống ngô lai. Kết quả cho thấy các giống ngô khác nhau thì mức
độ thiệt hại khác nhau, sau 56 ngày thí nghiệm, mức độ thiệt hại dao động t 3,2
đến 22,3% [125].
Ở Việt Nam, mọt ngô là một đối tƣợng nguy hiểm, có khả năng sinh sản
mạnh, một con mọt cái đẻ trung bình 376,82 trứng. Mọt ngô có độ thƣờng gặp cao,
100% trong các kho bảo quản ngô và 26,67 % trong các kho bảo quản đậu đỗ [96].
Theo nghiên cứu của Chuong và cs (2003) cho thấy tổn thất sau thu hoạch của ngô
15%, cá biệt có nơi đến 20% và do mọt ngô t 5,7 - 6,5% và giá bán giảm 20%
[32].


12
1.1.2. Đặc điểm hình thái, sinh lý, hóa sinh của ngô liên quan đến tính kháng
mọt ngô
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái, sinh lý liên quan đến khả năng kháng mọt của ngô
Việc sử dụng rộng rãi các loại thuốc tr sâu hoá học cho việc bảo quản nông
sản, đã gợi lên mối lo lắng toàn cầu do mối nguy hiểm đến môi trƣờng, phát triển

của côn trùng gây hại kháng với hoá chất, dƣ lƣợng hoá chất trong nông sản tác
động đến côn trùng thiên địch, gây ngộ độc đến gia súc, gia cầm và con ngƣời
[98]. Hƣớng nghiên cứu chọn, tạo giống cây có khả năng kháng sâu hại đang là
vấn đề cấp thiết để bảo vệ cộng đồng và đảm bảo an ninh lƣơng thực cho toàn cầu
hiện nay [81].
Nhiều tác giả đã quan tâm đến nghiên cứu khả năng kháng mọt hại của ngô
để tìm mối quan hệ về đặc điểm của hạt ngô với tính kháng và mẫm cảm với mọt
ngô [12], [94]. Một số tác giả khẳng định khả năng kháng mọt ngô của ngô liên
quan đến đặc điểm sinh lý, hoá sinh của giống ngô [10]. Theo Osipitan và cs
(2007) thì màu sắc của hạt, hình dạng, k ch thƣớc, độ cứng, hàm lƣợng protein, độ
ẩm, đƣờng và phenol của hạt ngô là những đặc điểm liên quan đến tính kháng mọt
[101]. Garcia và cs (2004) ch ra rằng hàm lƣợng phenolic acid, protein, cấu trúc
và kết cấu của vỏ hạt liên quan đến khả năng kháng mọt [45].
Màu sắc của hạt ngô khá đa dạng t màu trắng, màu vàng, màu đỏ, màu tím
sang màu đen. Nhiều tác giả đã nghiên cứu mối quan hệ giữa màu sắc của hạt ngô
với khả năng kháng mọt và ch ra rằng màu sắc của hạt ngô khác nhau là do kiểu
gen khác nhau, chúng có khả năng kháng mọt khác nhau [11]. Luke và cs (2015)
đã nghiên cứu 20 giống ngô có màu sắc khác nhau gồm: màu trắng, màu đỏ, màu
vàng và màu đỏ vàng. Kết quả cho thấy đến 83,33% các kiểu gen quy định hạt
màu trắng có khả năng kháng cao với mọt ngô. Có thể, độ sáng của màu trắng đã
đẩy lùi mọt hại tiếp xúc với hạt ngô [81].
Kết quả nghiên cứu về độ nhám của bề mặt hạt ngô cho thấy, hạt ngô có bề
mặt trơn nhẵn hay xù xì thì khả năng kháng mọt của chúng không khác nhau đáng
kể. Có thể bề mặt của hạt ngô không ảnh hƣởng đến khả năng tiếp xúc và xâm
nhiễm của mọt [57], [81].