Đề tài Đánh giá hàm lượng axit phytic ở một số giống lúa địa phương và một số giống lúa đột biến bằng phương pháp sinh hóa và microsatellite

1 CHƢƠNG 1 LỜI MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những loại cây lƣơng thực chính nuôi sống hơn 50% dân số thế giới. Trƣớc đây, với điều kiện vật chất còn thiếu thốn, lƣơng thực không đủ ăn ngƣời ta chỉ có nhu cầu đƣợc ăn no. Nhƣng ngày nay mức sống ngƣời dân ngày càng đƣợc nâng cao thì nhu cầu ăn no đã đƣợc thay đổi, việc ăn ngon, có dinh dƣỡng cao đã dần trở nên là nhu cầu quan trọng đối với mọi ngƣời. Trong đó, sự cân bằng dinh dƣỡng trong khẩu phần ăn là vấn đề lớn của dân số thế giới. Ở các nƣớc đang phát triển sự thiếu dinh dƣỡng khoáng chƣa đƣợc quan tâm nhƣ: Sắt (Fe), kẽm (Zn)..Các chất này đóng vai trò quan trọng trong cơ thể con ngƣời, sắt là kim loại tham gia vào thành phần hóa học của hồng cầu. Thiếu sắt sẽ dẫn đến tình trạng thiếu máu và ảnh hƣởng phần lớn đến trẻ em và phụ nữ trong giai đoạn mang thai. Trong khi đó, kẽm cũng rất cần thiết cho cơ thể, thiếu kẽm làm cho cơ thể suy yếu, bệnh tật, gây tử vong và gây ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và phát triển của cơ thể. Ở trẻ em, phụ nữ mang thai và phụ nữ đang trong giai đoạn cho con bú sữa thì có nguy cơ thiếu kẽm cao vì lúc này cơ thể có nhu cầu kẽm cao hơn cho sự phát triển, sinh sản và đề kháng với những bệnh nhiễm trùng. Brown và Wuehler (2000) đã ƣớc tính là khoảng 95,4% (+/- 2,1) dân số ở Nam Á và khoảng 71,2% (+/- 14,2) dân số ở Đông Nam Á đang đứng trƣớc nguy cơ thiếu kẽm. Trong khi đó tỷ lệ này ở Mỹ và Canada chỉ chiếm khoảng 0,9 % (+/- 0,2 ). Hạt ngũ cốc và cây họ đậu là nguồn thực phẩm tiêu thụ chính của dân số thế giới. Nguồn thực phẩm này rất giàu axit phytic (myo-inositol-1,2,3,4,5,6- hexakisphotphate), là thành phần dự trữ photpho trong hạt. Axit phytic, phytate và photpho đã đƣợc tìm thấy một lƣợng đáng kể trong các loại quả và hạt của cây trồng (John N.A. Lott và ctv, 2000). Axit phytic tồn tại trong hạt thƣờng ở dạng 2 phức hợp muối phytate hay phytin của kali , magie, canxi nên có thể chứa các ion kim loại khác nhƣ canxi (Ca), sắt (Fe) và kẽm (Zn). Ở pH sinh lý, axit phytic ở dạng đa ion tích điện âm gây ảnh hƣởng đến các ion mang điện tích dƣơng. Khi thức ăn đƣợc hấp thu chúng sẽ kết hợp với các kim loại khoáng quan trọng, cạnh tranh với sự hấp thu trong thành ruột non tạo nên sự thiếu sắt và kẽm trong cơ thể con ngƣời. Vì vậy nghiên cứu ảnh hƣởng của axit phytic đang đƣợc đánh giá toàn diện, nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến sức khỏe con ngƣời, dinh dƣỡng động vật, quản lý dinh dƣỡng sản phẩm nông nghiệp. 1.2.Mục tiêu đề tài Nghiên cứu và đánh giá hàm lƣợng axit phytic ở một số giống lúa địa phƣơng và giống lúa đột biến để tìm ra các dòng có hàm lƣợng axit phytic thấp phục vụ cho công tác chọn giống lúa giàu dinh dƣỡng. 1.3. yêu cầu Pha đƣợc các dung dịch hóa chất cho phản ứng sinh hóa Thành thạo ly trích DNA cây lúa Nắm vững kỹ thuật PCR Các thao tác nấu gel và đƣa mẫu DNA vào các giếng Nhuộm gel và đọc bản điện di 3 CHƢƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Axit phytic. Axit phytic là este photphate của inositol, có công thức phân tử là myo- inositol 1,2,3,4,5,6 hexakisphotphat ( IP6 ) là thành phần chính của phopho ( P ) trong thực vật, đƣợc tích lũy trong hạt và túi phấn. Hình 2.1.Cấu trúc của inositol . D là ký hiệu vị trí của cacbon Inositol hay còn gọi là hexahydroxyclohexan, có 9 dạng đồng phân lập thể giống với cấu trúc của glucose. Inositol là thành phần của nhiều photphoglycerid tế bào. Vì inositol có mặt trong mô cơ nên còn đƣợc gọi là Meso- hay my- oinositol, là một đồng phân quan trọng. Myo-inositol là tiền chất trong chu trình photphatidylinositol. Inositol và dạng photphat của nó ổn định với những enzym phân hủy ở trong cơ thể. 4 Hình 2.2 Cấu tạo lập thể của axit Phytic Axit phytic tạo phức với những ion kim loại nhƣ : Canxi (Ca), Kẽm (Zn), Sắt (Fe), Magie (Mg) hay tạo phức với protein thành hợp chất gọi là Phytin hay phytate Hình 2.3.Công thức cấu tạo của muối Phytate 2.2. Đặc điểm của axit Phytic và vai trò của nó. Axit Phytic là một chất kiềm mạnh, đặc biệt là với những cation đa hoá trị hơn là cation đơn hóa trị (Graf, 1986). Muối này gọi là phytate (hay phytin), thông thƣờng chiếm khoảng 1 đến vài phần trăm trọng lƣợng khô của nhiều hạt và trong P P P P P P 1 2 3 4 5 6 5 vài trƣờng hợp nó chiếm khoảng 50-80% lƣợng photpho tổng của hạt (Lott,1984). Không có hạt trƣởng thành nào mà không có phytate mặc dù nó có thể không có ở một số mô hạt nhất định nào đó nhƣ nội nhũ chứa tinh bột của những hạt ngũ cốc. Phytate cũng có ở hạt phấn (Jackson và ctv.,1982; Helsper và ctv., 1984), bào tử túi (DeMaggio và Stetler, 1985) và mô sinh dƣỡng nhƣ rễ, cuống và lá (Roberts và Loewus, 1968; Brearly và Hanke, 1996 ). Bảng 2.1. Sự phân bố của Phytate ở hạt của một số cây trồng Ở lúa và lúa mì Ngô Đậu castor Đậu hà lan Mầm: 10% Aleurone: 90% Nội nhũ: rất ít Mầm: 90% Aleurone: 10% Nội nhũ: rất ít Phôi: 3% Nội nhũ: 97% Lá mầm: 89% Mầm: 2,5% Vỏ hạt: 0,1% Sự tổng hợp và vai trò sinh lý của phytate trong hạt gần đây đƣợc xem lại bởi Greenwood (1989), Lásztity (1990), Loewus (1990), Raboy (1990 ), Lott và ctv. (1995 ) và Raboy và Gerbasis ( 1996 ). Axit phytic đƣợc tổng hợp duy nhất ở trong tế bào nơi nó đƣợc dự trữ , có thể liên quan đến lƣới nội chất, và sự di chuyển những túi nhỏ đến những thể protein đang hình thành để dự trữ (Greenwood và Bewley, 1984 ). Và một khi ở thể protein đang phát triển, những túi nhỏ này bằng cách nào đó kết tụ thành dạng lớn hơn và dạng quả cầu bề mặt giàu electron gọi là globoid. Nơi đó xuất hiện sự tƣơng quan tốt giữa kích thƣớc và tần xuất của những quả cầu và tỷ lệ ( Mg + Ca )/K của mô hạt trƣởng thành trên cơ sở trọng lƣợng khô (Lott và ctv.,1985,1994; Lott và Ockenden, 1986). Tỷ lệ ( Mg + Ca )/ K càng cao thì tần xuất xuất hiện của những quả cầu cũng càng cao. Ở những hạt có nồng độ K cao, Phytate bị phân tán trong hỗn hợp của những protein (Prattley và Stanley, 1983). Ngƣời ta cho rằng những yếu tố giống nhƣ Ca và Mg có thể tạo thành những cation đa trị, có thể gắn với những nhóm photphate mang điện tích âm của những axit phytic gần đó. Những cầu nối đó là yếu tố chính tạo nên những globoid. Globoid không phải là những cấu trúc dự trữ tĩnh mà hoạt động nhƣ những hạt trao đổi ion có thể thay đổi thành phần trong quá trình tạo hạt và nảy mầm của 6 hạt. Nói chung, khi mà hạt hình thành thì lƣợng K gia tăng ở globoid trong khi lƣợng Ca thì giảm (Ogawa và ctv.,1979). Trong suốt quá trình nảy mầm của hạt thì lƣợng K ở những globoid giảm nhanh chóng và những nguyên tố cation hai trị và ba trị có xu hƣớng tăng một cách hữu hiệu ( Lott và ctv.,1995;Beecroft và Lott, 1996; Pitterman và ctv.,1996; Wada và Lott, 1997). Ngƣời ta cũng phát hiện ra rằng trong suốt quá trình nảy mầm, ở một số tế bào lá mầm xác định, globoid phát triển gấp bốn lần ở hạt khô (Pitt và Lott, 1996). 2.2.1. Axit phytic đối với cây trồng. Axit phytic là nguồn dự trữ Photpho chính trong cơ thể thực vật. Axit phytic có thể kết hợp với các cation tạo thành dạng muối, gọi là phytate hay phytin. Phytate có một số vai trò nhất định trong hạt và cây mầm, trong đó 2 vai trò sau đây có ý nghĩa nhất.Vai trò rõ nhất của phytate là nguồn dự trữ inositol, photphate, K, Mg, Ca, Mn, Fe và Zn cho mầm cây (Batten và Lott, 1986 ; Lott và Buttrose, 1978a, 1978b ;Chen và Lott, 1992; Wada và Lott, 1997). Những hợp chất dự trữ này đƣợc giải phóng cho cây mầm đang phát triển bởi hoạt động của những phytase (Chen và Pan, 1977). Vai trò thứ hai là nó điều khiển lƣợng photphate vô cơ cả ở hạt đang phát triển và cây mầm ( Strother, 1980 ). Hiện nay các nhà khoa học trong nông nghiệp đang chọn tạo giống cây trồng có hàm lƣợng axit phytic thấp, đặc biệt là ở những cây tạo ra hạt dùng làm lƣơng thực thực phẩm. Tuy nhiên vấn đề đƣợc đặt ra là liệu phát triển những cá thể cây trồng có hàm lƣợng axit phytic thấp có ảnh hƣởng đến những tính trạng nông học của cây không nhƣ: năng suất cây trồng, khả năng sinh trƣởng và phát triển của cây trồng…, đặc biệt là ở những vùng mà đất đai có hàm lƣợng photpho thấp (Graham và welch ,1996). Tuy nhiên những nghiên cứu cho thấy những cây trồng có tính trạng axit phytic thấp thì lƣợng photpho tổng của chúng vẫn ở mức bình thƣờng, không ảnh hƣởng đến khả năng hấp thụ P từ đất và năng suất cây trồng (Raboy, 1996). Ngoài ra những dạng đột biến axit phytic thấp này còn có khả năng ngăn không cho hạt tổng hợp P thành axit phytic. 7 2.2.2. Axit phytic với con ngƣời, vật nuôi và môi trƣờng 2.2.2.1. Ảnh hƣởng của axit phytic đối với con ngƣời Axit phytic có trong những thực phẩm đƣợc làm từ những nguyên liệu nhƣ ngũ cốc, gạo, cây họ đậu làm ngăn cản sự hấp thu ion kim loại nhƣ sắt (Fe3+), Magie (Mg 2+ ), Canxi (Ca 2+ ), kẽm (Zn2+). Sự kém hấp thu những ion kim loại này đã tạo ra sự thiếu hụt những vi khoáng lƣợng cần thiết. Ở trẻ em sự dinh dƣỡng khoáng đặc biệt quan trọng trong giai đoạn cai sữa. Giai đoạn này cơ thể đang phát triển nhanh chóng và nhu cầu cần ion rất cao. Lúc này ngƣời ta thƣờng cho trẻ ăn những loại cháo bột. Do đó sự hấp thu ion của trẻ đƣợc lấy từ cháo bột là chủ yếu vì hàm lƣợng ion có trong sữa mẹ thì thấp.Vì vậy khi thức ăn cháo bột này có hàm lƣợng axit phytic cao sẽ dẫn đến sự thiếu ion khoáng cho trẻ. Phytate còn có khả năng ảnh hƣởng đến sự tiêu hóa tinh bột, protein liên kết với tinh bột, Ca (hoạt hóa enzym amylase). Phytate còn tạo phức với những protein và ức chế enzym trypsinogen. 2.2.2.2. Ảnh hƣởng của axit phytic đối với vật nuôi và môi trƣờng Tháng 12 năm 2002 cơ quan bảo vệ môi trƣờng Mỹ đƣa ra những quy định mới trong việc quản lý nguồn chất thải trong chăn nuôi. Trong vòng 30 năm qua các nhà chăn nuôi đã thay đổi từ hình thức trang trại nhỏ, thiếu tập trung đến trang trại lớn hơn và tập trung hơn. Và vì thế một lƣợng lớn chất thải trong chăn nuôi cũng đƣợc thải ra ngoài môi trƣờng. Vấn đề đặt ra là làm sao gia tăng việc hấp thu dinh dƣỡng tối đa ở thú để giảm lƣợng dinh dƣỡng thải ra ngoài môi trƣờng và tạo cân bằng dinh dƣỡng ở nông trại. Khoảng 85% Photpho (P) có trong thực phẩm có nguồn gốc từ ngũ cốc dùng làm thức ăn cho heo thì không đƣợc sử dụng bởi vì Photpho liên kết ở dạng Phytate photphat (Veum và ctv., 2001). Heo thiếu enzym tiêu hóa phytase giữ vai trò trong việc giải phóng photpho liên kết từ vòng phytate inositol. Vì vậy một lƣợng lớn P vô cơ thƣờng đƣợc sử dụng để bổ sung vào khẩu phần ăn cho heo, đáp ứng nhu cầu P cho cơ thể đang phát triển của nó. Tuy nhiên khi khẩu phần ăn đƣợc 8 cung cấp thêm P vô cơ, lƣợng photpho mà heo không sử dụng (liên kết trong hợp chất phytate) đƣợc thải vào môi trƣờng và nếu không đƣợc quản lý tốt sẽ có thể gây nên những thiệt hại tiềm tàng cho môi trƣờng. (Nguồn: Vũ Văn Vụ và ctv.,2000. Sinh lý học thực vật.) Hình 2.4. Sơ đồ chu trình photpho trong tự nhiên Ở gà cũng nhƣ những động vật dạ dày đơn khác (trong đó có cả heo) không thể tiêu hóa đƣợc axit phytic khi đƣợc cho ăn với khẩu phần có chứa ngô và đậu nành. Kết quả là chúng bài thải axit phytic ra khỏi cơ thể chúng ở dạng phân có chứa P. Nếu nhƣ đậu nành, ngô, gạo chứa lƣợng axit phytic thấp thì chúng sẽ thải ra lƣợng P ít hơn trong phân. Hiện nay các nhà công nghệ sinh học đã tạo ra giống ngô, đậu nành, gạo có hàm lƣợng axit phytic thấp nhằm làm giảm sự ô nhiễm do P có trong phân. Ngoài mục tiêu tạo ra những hạt có hàm lƣợng axit phytic thấp, ngành công nghệ sinh học cũng sản xuất đƣợc enzym phytase có nguồn gốc vi sinh vật Các đá trầm tích Photphat Thủy Nguyên Sự kết cấu lai hóa đá Granit ĐẤT Động vật Apatit Đá Macma Thực vật 9 biến đổi gen dùng làm nguồn bổ sung vào trong khẩu phần ăn. Phytase là enzym làm phá vỡ cấu trúc của phytate. Enzym này đƣợc sản xuất ở mức rất giới hạn ở động vật có vú, nhƣng nó đƣợc tạo ra nhiều ở vi khuẩn. Sự thêm phytase vào khẩu phần ăn của thú dạ dày đơn cho thấy khả năng sử dụng P (Nelson và ctv., 1968; Cromwell và ctv., 1991), cũng nhƣ những khoáng chất khác ( Biehl và ctv., 1995; Radcliffe và ctv., 1995; Simpson và Wise, 1990), protein và amino axit (Johnston, 2000; johnston và ctv., 2004) gia tăng. Bằng việc sử dụng enzym phytase bổ sung vào khẩu phần ăn cho động vật giúp làm giảm hàm lƣợng Photpho có trong phân. So với công nghệ sinh học ứng dụng trong chăn nuôi thì công nghệ sinh học ứng dụng trong thực vật chiếm ƣu thế hơn. Tuy nhiên các nhà công nghệ sinh học trong nông nghiệp đã tạo đƣợc giống heo biến đổi gen có thể tạo ra enzym phytase có trong nƣớc bọt và nó có thể tiêu hóa đƣợc axit phytic có trong thức ăn, chuyển từ dạng photpho không tiêu hóa đƣợc sang dạng photpho có thể sử dụng đƣợc. Vì vậy lƣợng photpho trong phân đƣợc thải ra giảm đáng kể, khoảng 64% đến 67%. Phân gà đƣợc thải ra ngoài môi trƣờng là nguồn phân bón cho cây trồng. Tuy nhiên, nhiều P có trong phân thì không thể sử dụng đƣợc cho cây trồng bởi vì nó nhanh chóng bị gắn kết ở trong đất. Điều này đặc biệt đúng với phytate. Nếu nhƣ cây trồng có thể sử dụng photpho ở trong đất một cách hữu hiệu, thì ngƣời ta có thể dùng phân gà bón cho cây trồng mà không gây ảnh hƣởng hoặc nếu có thì cũng không đáng kể đối với môi trƣờng. Các nhà công nghệ sinh học cũng đang nghiên cứu tạo ra những giống cây trồng có thể sử dụng photpho ở trong đất có nguồn gốc từ phân một cách hiệu quả nhằm giảm bớt sự ô nhiễm môi trƣờng do lƣợng phân thải ra trong chăn nuôi. 2.3 Công nghệ sinh học phân tử trên cây lúa. Ứng dụng công nghệ sinh học phân tử trên thực vật không chỉ giải quyết những vấn đề khó khăn trong cải tiến giống cây trồng, an toàn lƣơng thực thực phẩm, phát triển kinh tế mà còn bảo đảm sự bảo tồn, đa dạng hóa nguồn gen và sự bền 10 vững. Công nghệ sinh học đang đóng vai trò nhƣ là công cụ sẵn sàng phục vụ cho các nhà chọn giống thực vật, nhằm ứng dụng và tạo ra nhiều định hƣớng để gia tăng sản lƣợng, đa dạng hóa cây trồng và sử dụng sản phẩm nguồn gen trong nông nghiệp ngày càng phát triển bền vững (IAEA, Wienna, 2002). Sự phát triển không ngừng với nhiều kỹ thuật hiện đại và ngày càng đƣợc cải tiến, đƣợc các nhà chọn giống và các nhà sinh học phân tử ứng dụng. Các ứng dụng bắt đầu từ việc chọn vật liệu để tạo ra các các tổ hợp lai, thiết lập hay liên kết bản đồ gen trên các tính trạng quan trọng có ý nghĩa kinh tế qua di truyền số lƣợng (QTL). Thiết lập bản đồ QTL và sự liên kết các gen dựa trên sự chọn lọc nhờ vào các đánh dấu phân tử (MAS) ứng dụng trên quần thể hồi giao, quan hệ phả hệ và quần thể cận giao. Thông qua sự so sánh của các hệ thống gen trên sinh vật, phƣơng pháp đánh dấu phân tử cho phép khám phá và tìm ra sự đa dạng sinh học và tiến hóa của sinh vật (IAEA, Wienna, 2002). Chiến lƣợc chọn giống nhờ vào đánh dấu phân tử là phƣơng pháp tác động mạnh đến hiệu quả chọn giống. Các đánh dấu có kết quả kỹ thuật cao trên cơ sở PCR (Polymerase Chain Reaction) nhằm đánh giá kiểu gen của tính trạng mục tiêu đƣợc thế giới ủng hộ từ năm 1995. Chọn giống trên cơ sở đánh dấu phân tử từ nguyên lý cơ bản là chứng minh, đánh dấu liên kết với gen nằm đúng vị trí (locus) trên nhiễm sắc thể và vị trí này phản ánh đƣợc đặc tính mong muốn. Các đánh dấu đƣợc chia thành hai nhóm: đánh dấu trên cơ sở PCR và đánh dấu thăm dò và lai DNA ( Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 1999). Các kỹ thuật đánh dấu phân tử nhƣ RFLP, AFLP, RAPD, SSR, ISSR, AFL, SCAR và STS cho phép chọn lọc trực tiếp nhiều tính trạng trên quần thể F2, quần thể cận giao, những dòng đơn bội kép và những dòng tái tổ hợp (IAEA, Wienna, 2002). Ứng dụng đánh dấu phân tử trên cây lúa (Oryza sativa L.) thành công trong chọn giống chống chịu một số sâu bệnh hại quan trọng nhƣ lập bản đồ gen kháng bệnh đạo ôn (Yu và ctv.,1991), gen kháng bệnh bạc lá (Mc couch, 1991), lập bản đồ gen kháng rầy nâu (Nguyễn Thị Lang và ctv., 2002), gen kháng sâu đục thân (Tan và ctv., 1993). Đánh dấu phân tử RFLP đã đƣợc ứng dụng để thiết lập bản đồ gen trên cây lúa. Bản đồ phủ trên 12 11 nhiễm sắc thể và có chiều dài tổng cộng 1389cM từ cặp lai IR34538 (Indica) và Bulu Dalam (Mc couch và ctv, 1998). Trong những thập niên qua, di truyền Menden đã và đang bƣớc vào thời đại mới, đƣợc gọi là hệ gen (Genomics), nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của các gen. Những thông tin về chuỗi mã DNA đã đƣợc giải mã trên một số loài điển hình nhƣ lúa và Arapidopsis, nhƣng chức năng của các gen tìm thấy chƣa đƣợc biết nhiều. Việc tạo ra đột biến trên cây trồng kết hợp với đánh dấu phân tử đang đóng một vai trò quan trọng để giải quyết vấn đề trên, khi tác nhân gây đột biến làm thay đổi các tính trạng mang gen mục tiêu. Các đánh dấu ứng dụng hiện nay đƣợc xem nhƣ có hiệu quả đáng tin cậy là đánh dấu “siêu vệ tinh” hay còn gọi là SSR (simple sequence repeats) và đang đƣa vào ứng dụng rộng đánh dấu “các thể đa hình nucleotide đơn” hay SNP (Single nucleotid polymorphism) để xác định đột biến. 2.4. Nghiên cứu di truyền gen axit phytic thấp Kiểu gen và môi trƣờng là những nhân tố chính làm thay đổi tổng lƣợng photpho trong hạt.Trong tự nhiên các kiểu gen điều khiển sự thay đổi lƣợng photpho trong hạt chủ yếu là tăng hay giảm hàm lƣợng axit phytic mà các thành phần chứa photpho khác không thay đổi. Ngƣời ta đã tạo đƣợc một số gen lặn (lpa) làm giảm hàm lƣợng axit phytic bằng phƣơng pháp gây đột biến bằng hoá chất và phân lập gen này ở trên cây bắp và cây lúa mạch. Các gen này làm thay đổi rất lớn giữa các thành phần chứa photpho trong hạt nhƣ axit phytic, các inositol photphate khác và photphate tự do.Trong đó gen đột biến lpa1 làm giảm hàm lƣợng axit phytic bằng cách tự cân bằng sinh học trong phân tử với photphat tự do (tức là làm tăng hàm lƣợng photphat tự do). Gen này đƣợc xác định nằm trên chromosome 1S của cây bắp và trên chromosome 2H của cây lúa mạch. Tƣơng tự đối với gen lpa2 thì axit phytic giảm cùng với các dạng inositol photphate khác và làm tăng lên photphate tự do. Gen đột biến lpa2 đƣợc xác định nằm trên chromosome 1S của cây bắp và chromosome 2H của cây lúa. Nhƣ vậy cho đến 12 nay tất cả các gen đột biến cho hàm lƣợng axit phytic thấp đều làm tăng lƣợng photphate tự do. Đây chính là chỉ thị trong việc chọn lọc các dòng lúa đột biến có hàm lƣợng axit phytic thấp. Đột biến axit phytic thấp đƣợc tạo ra do các tác nhân đột biến trên các loài cây trồng nhƣ bắp, lúa gạo, lúa mạch và đậu nành ( Ras-mussen và Hatzack, 1998; Larson và ctv., 2000; Raboy và ctv., 2000; Wilcox và ctv., 2000) và đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu chọn giống di truyền (Raboy và ctv., 2001). Có hai loại đột biến ảnh hƣởng đến axit phytic thấp trên bắp là đột biến lpa1 làm giảm lƣợng axit phytic nhƣng không tích lũy inositol polyphotphate và đột biến lpa2 cũng làm giảm lƣợng axit phytic nhƣng hạt đột biến này tích lũy InsP3, InsP4 và InsP5 (Raboy và ctv., 2000). Dạng đột biến lpa2 ở ngô (Zea mays) xảy ra do sự đột biến ở gen inositol phosphate kinase. Gen inositol phosphate kinase ở ngô (ZmIpk) đƣợc xác định thông qua sự so sánh trình tự với gen Ins(1,3,4)P3 5/6-kinase ở ngƣời và Arabidopsis. Dạng mRNA của gen ZmIpK biểu hiện ở trong phôi, nơi mà hàm lƣợng axit phytic gia tăng ở hạt ngô. Phân tích Southern-blot, cloning, đọc trình tự gen ZmIpK từ dạng đột biến lpa2 cho thấy alen lpa2-1 đƣợc tạo ra do sự sắp xếp lại trình tự ở locus của gen ZmIpK và alen lpa2-2 đƣợc tạo ra do sự đột biến nucleotide làm xuất hiện một codon stop ở đầu N của gen ZmIpK. Và điều này cho thấy ZmIpK là một trong những enzym kinase tham gia vào quá trình sinh tổng hợp axit phytic trong giai đoạn phát triển của hạt. Sinh tổng hợp axit phytic thấp trong hạt và sự xác định gen thông qua con đƣờng phân lập các nhân bản cDNA trên bắp. Các nhân bản này có chuỗi mã di truyền giống với nhiều