TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CNSH trong Bảo quản chế biến nông sản

Đề tài: Cà chua chuyển gen
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Ngô Xuân Mạnh
Nhóm sinh viên thực hiện:
Lê Trọng Tấn
Đinh Văn Lâm
Trần Ngọc Tiệp
Trần Quyết
Nguyễn Hữu Giới
Bùi Văn Công

Dương Xuân Thảo
Lê Như Sang
Đỗ Đức Trọng
Lê Thế Thuyên
Lê Văn Chiến



Nội dung
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

9.
10.
11.
12.
13.

Cây trồng chuyển gen là gì?
Tình hình cây trồng chuyển gen trên thế giới?
Cách thức tạo ra cây trồng chuyển gen?
Những khó khăn gặp phải sau thu hoạch?
Độ chín của nông sản?
Sự chín của nông sản
Cấu trúc thành tế bào thực vật?
Sự chín của quả cà chua
Các giai đoạn chín của quả cà chua
Bảo quản cà chua sau thu hoạch
Cà chua chuyển gen FLAVR SARVTM
Cà chua chuyển gen sử dụng công nghệ chín chậm (DR –
Delayed Ripening)
Những lợi ích của việc tạo ra cà chua chuyển gen


What are transgenic plants?
•

Transgenic plants result from the insertion of genetic material from
another organism so that the plant will exhibit a desired trait.
Recombinant DNA techniques (DNA formed by combining
segments of DNA from different organisms) are usually used.


• Cây trồng chuyển gen là cây trồng ngoài vật
chất di truyền sẵn có của nó còn được
chuyển thêm vật liệu di truyền từ các sinh vật
khác để tạo ra các tính trạng mong muốn
bằng cách sử dụng kỹ thuật tái tổ hợp ADN.


Diện tích cây trồng chuyển gen trên toàn thế giới


Sự phân bố của cây trồng biến đổi gen
2001


Các cây trồng được chuyển gen với
nhiều đặc tính khác nhau


How are Transgenic Plants made?
Transgenic plants are made by introducing new or foreign DNA into the genome of the
plant by using recombinant techniques.
Fours steps are involved in developing transgenic plants.
Construction of the recombinant molecule.
Transformation techniques.
Selection and testing.
Backcross and gene stability.

Cây trồng chuyển gen được tạo ra bằng cách đưa đoạn
ADN ngoại vào bộ genome của cây trồng nhờ sử dụng kỹ
thuật di truyền.

Cây trồng chuyển gen được tạo ra thông qua 4 bước:
Thiết kế vector tái tổ hợp
Kỹ thuật biến nạp di truyền
Chọn lọc và đánh giá
Lai lại và tạo tính ổn định di truyền


Chuyển gen nhờ vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens


Cấu tạo Ti-Plasmid của
Agrobacterium tumefaciens


Cơ chế chuyển gen nhờ vi khuẩn
Agrobacterium tumefaciens


?


Những khó khăn gặp phải sau thu hoạch
nông sản (cà chua)
Tổn thất về số lượng: biểu hiện bằng sự hao hụt về số
lượng cá thể trong khối nông sản
Tổn thất khối lượng: biểu hiện bằng sự hao hụt chất khô
hay thủy phần của từng cá thể nông sản (do tiêu hao trong
quá trình hô hấp hoặc bị vi sinh vật hại).
Tổn thất về chất lượng: biểu hiện bằng sự thay đổi chất

lượng cảm quan, chất lượng dinh dưỡng…Do chưa tích lũy
đầy đủ, do các biến đổi trong quá trình bảo quản.
Giá bán rẻ do lượng cung sản phẩm quá lớn (được mùa)
Giải pháp khắc phục: tạo cây chuyển gen


Độ chín của nông sản
Độ chín sinh lý (physiological maturity): là thời điểm
nông sản đã phát triển thuần thục hoàn toàn về
phương diện sinh lý, quá trình sinh trưởng và tích
lũy ngừng lại, nông sản chuyển sang giai đoạn chín
hoặc già hóa.
Độ chín thu hoạch (commercial maturity): là độ chín
mà nông sản được thu hoạch theo nhu cầu của thị
trường. Cà chua thu ở giai đoạn quả vẫn còn xanh
Độ chín chế biến: là độ chín thích hợp cho một quy
trình chế biến


Sự chín của nông sản
Quá trình chín là một sự thay đổi mạnh mẽ trong một vòng đời chuyển
từ trạng thái thuần thục về sinh lý không ăn được sang trạng thái hấp
dẫn về màu sắc, mùi, vị, đánh dấu kết thúc quá trình phát triển chuyển
sang giai đoạn già hóa.
Các biến đổi xảy ra trong quá trình chín của quả
Sự thành thục của hạt
Thay đổi màu sắc
Hình thành tầng rời
Thay đổi về cường độ hô hấp
Thay đổi về cường độ sản sinh ethylene

Thay đổi về tính thẩm thấu của mô và thành tế bào
Thay đổi về cấu trúc (thành phần các hợp chất pectin)
Thay đổi về thành phần các hợp chất hydratcarbon
Thay đổi các axit hữu cơ
Thay đổi các protein
Sản sinh các hợp chất tạo mùi thơm
Phát triển lớp sáp bên ngoài vỏ quả


Thay đổi về cường độ sản sinh ethylen
Ethylene (C2H4) là một phytohormone quan trọng điều khiển
quá trình sinh trưởng phát triển của cây.
Được tổng hợp chủ yếu trong các mô già đặc biệt là trong
quả đang chín
Khi chín thì hàm lượng ethylene tăng lên rất nhanh thúc đẩy
quá trình chín của quả
Ethylene làm tăng tính thấm của màng tế bào nên giải phóng
các enzyme liên quan đến quá trình chín như enzyme hô
hấp, enzyme biến đổi độ mềm, mùi vị….
Kích thích sự tổng hợp các enzyme tác động lên sự chín
bằng cơ chế hoạt hóa gen…
Ehtylene hoạt hóa sự hình thành các enzyme cellulase,
pectinase phân giải thành tế bào tạo thành tầng rời theo cơ
chế hoạt hóa gen làm cho quả rụng


Thay đổi kết cấu thịt quả
Tinh bột chuyển thành đường
Protopectin chuyển thành pectin làm cho quả mềm
Các hợp chất ở thành tế bào bị phân giải

Từ giải thuyết này các nhà khoa học đi theo hướng tạo
cây cà chua chuyển gen ức chế sự phân hủy thành tế
bào cho quả không bị mềm quá nhanh tăng thời gian
bảo quản


The Plant Cell Wall
a | Cell wall
containing cellulose
microfibrils,
hemicellulose,
pectin, lignin and
soluble proteins.
b | Cellulose
synthase enzymes
are in rosette
complexes, which
float in the plasma
membrane.
c | Lignification
occurs in the S1, S2
and S3 layers of the
cell wall.


Cấu trúc tế thành tế bào thực vật
Thành phần hóa học: thành tế bào được cấu tạo từ polysaccarit,
protein và các hợp chất thơm
Cellulose là thành phần cơ bản cấu trúc nên thành tế bào thực vật,
thành tế bào được cấu tạo từ các bó sợi cellulose, các bó sợi này

được nhúng vào một khối khuôn mềm dẻo vô định hình được tạo
thành từ hemicellulose, pectin và protein. Hàm lượng celluose trong
thành tế bào thay đổi theo loại tế bào và tuổi của tế bào
Hemicellulose là các polysaccarit gồm các monosaccarit khác nhau
liên kết với nhau tạo nên như: galactose, manose, xylose,
arabinose… (gồm khoảng 150-300 monome)
Pectin: là thành phần quan trọng cấu trúc nên thành tế bào. Pectin
kết dính với các tế bào với nhau tạo nên một khối vững chắc của các
mô. Đặc biệt quan trọng là các protopectin. Nó gồm chuỗi axit
pectinic kết hợp với canxi tạo nên pectat canxi. Khi thành tế bào bị
phân hủy thì thành phần trước tiên bị phân giải là pectat canxi. Các
pectin bị phân giải làm cho các tế bào tách khỏi nhau, không dính kết
với nhau, như khi quả chín, hoặc lúc xuất hiện tầng rời trơớc khi rụng


Galacturonic acid
(đơn vị cấu tạo nên pectin)


Cấu trúc thành tế bào thực vật
Lớp giữa: được hình thành khi tế
bào phân chia. Phần cấu trúc nằm
giữa hai tế bào biến đổi thành lớp
giữa và có nhiệm vụ gắn kết 2 tế
bào với nhau chủ yếu là pectin
dưới dạng pectat canxi
Lớp 1 hình thành trong quá trình
sinh trưởng của tế bào được cấu
tạo từ vật liệu vừa mềm dẻo, vừa
đàn hồi để điều tiết sự sinh trưởng

của tế bào
Lớp thành thứ 2: được hình thành
khi tế bào ngừng sinh trưởng có
tác dụng tăng độ bền vững cơ học
của thành tế bào làm cho tế bào
mất khả năng sinh trưởng


Quá trình chín của quả
Trong quá trình chín của quả, quả thường chuyển từ trạng
thái cứng sang trạng thái mềm. Sự thay đổi trạng thái này
là do sự thủy phân protopectin thành các pectin hòa tan
hoặc sự phá vỡ liên kết pectin với các thành phần khác của
tế bào.
Các enzyme tham gia vào quá trình này là pectinesterase,
endopolygalacturonase, exopolygalacturonase. Enzyme
pectinesterase (PE) hay pectinmethylesterase (PME) xúc
tác cho sự thủy phân methylester trong chuỗi pectic, giải
phóng các nhóm carboxyl tự do.
Enzyme polygalacturonase (PG) thủy phân pectin tạo thành
các polymer có trọng lượng phân tử nhỏ hơn (các
monosaccharide)


Quá trình chín của quả
Cả 2 loại enzyme polygalacturonase đều được
tìm thấy trong mô quả sự tăng hoạt tính của
chúng có liên quan chặt chẽ với sự tạo thành
pectin hòa tan và sự thay đổi trạng thái quả khi
chín.

Enzyme exopolygalacturonase phân tách từng
axit galacturonic từ đầu không khử của phân tử
protopectin
Enzyme endopolygalacturonase phá vỡ chuỗi
pectin tại các vị trí bất kỳ, điều này có ảnh hưởng
quan trọng tới khả năng hòa tan của các phân tử
pectin, làm mô quả mềm


Giới thiệu về cây cà chua
• Cà chua là cây trồng hàng năm yêu cầu thời
gian hoàn thành vòng đời từ 4-6 tháng kể từ khi
gieo hạt cho đến khi thu hoạch
• Cà chua là cây trồng có phản ứng trung tính với
ánh sáng, tự thụ phấn hoàn toàn
• Một quả cà chua có thể chứa từ 20-150 hạt tùy
thuộc vào giống và điều kiện ngoại cảnh
• Hạt chín sinh lý 40-60 ngày sau khi thụ phấn
• Quả cà chua thuộc loại quả chín đột biến


Hô hấp đột biến (Climateric): xảy
ra khi quả đã bắt đầu chín. Cường
độ hô hấp tăng đột biến trong thời
gian ngắn tới đỉnh điểm sau đó
giảm dần tương ứng với giai đoạn
quả chín hoàn toàn, lúc này quả
đạt chất lượng cao nhất. Hô hấp
đột biến xảy ra ngay khi quả còn
trên cây mẹ, có thể hái sớm và

rấm khi cần thiết
Hô hấp thường (Non-Climateric):
quá trình chín xảy ra khi quả còn
ở trên cây, cường độ hô hấp
chậm dần trong quá trình sinh
trưởng và sau thu hoạch