Đánh giá đa hình di truyền nguồn gen chịu hạn phục vụ công tác lập bản đồ QTL ở một số giống lúa địa phương Việt Nam

- PHẠM THỊ HOA ĐÁNH GIÁ ĐA HÌNH DI TRUYỀN NGUỒN GEN CHỊU HẠN PHỤC VỤ CÔNG TÁC LẬP BẢN ĐỒ QTL Ở MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.
- NGUYỄN THỊ THANH THỦY HÀ NỘI - 2011 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong luận văn này.
- Mọi kết quả thu được nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác.
- Nguyễn Thị Thanh Thủy, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình công tác cũng như trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
- Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô và cán bộ công tác tại Viện Công nghệ Sinh học thực phẩm, Viện Đào tạo Sau Đại học- Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
- Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, anh chị em trong Bộ môn Sinh học phân tử- Viện Di truyền Nông nghiệp đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình công tác và thực hiện luận văn.
- Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên, khuyến khích giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình nghiên cứu.
- Luận văn này được thực hiện với nguồn kinh phí từ Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia.
- Giới thiệu chung về cây lúa .
- Nguồn gốc, sự phân bố của cây lúa .
- Nguồn tài nguyên lúa Việt Nam .
- Tài nguyên lúa trồng Việt Nam .
- Hạn hán và cơ chế tính chống chịu hạn của thực vật .
- Tác hại của hạn hán đối với cây lúa .
- Cơ sở sinh lý và hóa sinh của tính chống chịu hạn của cây lúa .
- Các phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền .
- Chỉ thị hình thái .
- Chỉ thị sinh hóa .
- Chỉ thị phân tử ADN .
- Bản đồ QTL .
- Giới thiệu chung về bản đồ QTL .
- Một số nghiên cứu về QTL kiểm soát tính trạng chịu hạn ở lúa .
- Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa .
- Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa trên thế giới .
- Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa trong nước CHƯƠNG 2.
- VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .
- Vật liệu nghiên cứu .
- Các giống lúa nghiên cứu .
- Phương pháp nghiên cứu .
- Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của 41 giống lúa nghiên cứu .
- Phương pháp tạo quần thể lập bản đồ .
- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .
- Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 41 giống lúa .
- Kết quả đánh giá đa hình di truyền của các giống lúa nghiên cứu .
- Kết quả tách chiết ADN tổng số của các giống lúa nghiên cứu .
- Kết quả phân tích đa hình ADN bằng các chỉ thị phân tử SSR .
- Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền của các giống lúa nghiên cứu ....55 3.3.
- Kết quả lai tạo quần thể và xác định chỉ thị cho đa hình giữa hai giống bố mẹ phục vụ công tác lập bản đồ QTL .
- Kết quả chọn cặp lai tiềm năng và lai tạo quần thể lập bản đồ .
- Đánh giá đa hình giữa hai giống bố mẹ phục vụ lập bản đồ QTL CHƯƠNG 4.
- Khoảng cách di truyền HG (Heterogeneity.
- Danh sách các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu 30-31 4 Bảng 2.2.
- Thời điểm đánh giá các chỉ tiêu khả năng chịu hạn 32 5 Bảng 2.2.
- Thang điểm đánh giá khả năng chịu hạn (SES- IRRI) 32 6 Bảng 2.3.
- Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 41 giống lúa 40-41 9 Bảng 3.2.
- Danh sách các giống lúa có khả năng chịu hạn tốt và các giống lúa rất mẫn cảm với điều kiện khô hạn 42 10 Bảng 3.3.
- Độ tinh sạch và nồng độ ADN của các giống lúa nghiên cứu 44 11 Bảng 3.4.
- Tỷ lệ khuyết số liệu và dị hợp tử của các giống lúa nghiên cứu 47-48 12 Bảng 3.5.
- Chỉ tiêu số alen và chỉ số đa dạng di truyền PIC của các chỉ thị nghiên cứu 50 13 Bảng 3.6.
- Các chỉ thị SSR cho alen đặc trưng của 18 giống lúa 53 15 Bảng 3.8.
- Một số kết quả phân tích đa dạng di truyền SSR trên cây lúa đã được công bố 54 16 Bảng 3.9.
- Mối quan hệ di truyền giữa 41 giống lúa nghiên cứu 57-58 17 Bảng 3.10.
- Khoảng cách di truyền của các cặp lai dựa trên khả năng chống chịu tốt/ rất mẫn cảm với điều kiện khô hạn 61 18 Bảng 3.11.
- Danh sách những cặp lai tiềm năng 62 19 Bảng 3.12.
- Danh sách quần thể F2 có số cây đạt yêu cầu sử dụng lập bản đồ QTL62 20 Bảng 3.13.
- Kết quả phân tích đa hình của các cặp lai 64 21 Bảng 3.14.
- Số lượng chỉ thị cho đa hình/ trên các nhiễm sắc thể của cặp bố mẹ Q5 và Bieò hồng súi.
- Sơ đồ tiến hóa hai loài lúa trồng 5 2 Hình 3.1.
- Hình ảnh các giống lúa trước khi ngừng tưới 38 3 Hình 3.2.
- Hình ảnh các giống lúa sau 21 ngày ngừng tưới 39 4 Hình 3.3.Tỷ lệ các giống lúa có khả năng chịu hạn khác nhau với điều kiện khô hạn 39 5 Hình 3.4.
- ADN tổng số được tách chiết từ mẫu lá của 41 giống lúa theo phương pháp CTAB cải tiến trên gel agarose 0,8% 43 6 Hình 3.5.
- Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của 41 giống lúa với chỉ thị RM1364 45 7 Hình 3.6.
- Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của 41 giống lúa với chỉ thị RM3288 45 8 Hình 3.7.
- Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của 41 giống lúa với chỉ thị RM3467 46 9 Hình 3.8.
- Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của 41 giống lúa với chỉ thị RM3468 46 10 Hình 3.9.
- Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của 41 giống lúa với chỉ thị RM259 46 11 Hình 3.10.
- Sơ đồ hình cây biểu diễn mối quan hệ di truyền giữa 41 giống lúa nghiên cứu 59 12 Hình 3.11.
- Điện di sản phẩm PCR của hai giống lúa Q5 và Bieò hồng súi với 15 chỉ thị SSR trên gel agarose SFR3,5% 63 13 Hình 3.12.
- Điện di sản phẩm PCR của hai giống lúa Khang dân và Ble ch- cấu với 15 chỉ thị SSR trên gel agarose SFR Hình 3.13.
- Hình ảnh điện di của một số chỉ thị SSR với cặp bố mẹ Q5 và Bieò hồng súi 65 Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 1 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa MỞ ĐẦU 1.
- Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa là cây lương thực chủ yếu nuôi sống hơn một nửa dân số thế giới, phần lớn thuộc các nước đang phát triển.
- Cây lúa được gieo trồng tại 114 quốc gia, tập trung chủ yếu ở châu Á, Phi, Mỹ Latinh.
- Trong đó cây lúa không phải là một ngoại lệ.
- Mặt khác các giống lúa địa phương còn có nguồn gen phong Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 2 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa phú về khả năng chống chịu các yếu tố bất lợi của môi trường: hạn, ngập, mặn, phèn…Đây là nguồn gen quý giá giúp cho việc chọn tạo giống lúa có khả năng chịu hạn, có thể sinh trưởng và phát triển trên những vùng đất nghèo và thiếu nguồn nước tưới [7].
- Chính vì vậy, việc khai thác, đánh giá nguồn gen chịu hạn từ các giống lúa địa phương phục vụ lập bản đồ QTL, tạo tiền đề cho công tác chọn tạo giống lúa có năng suất cao và khả năng chịu hạn là vô cùng cấp thiết và mang tính chiến lược.
- Đánh giá đa hình di truyền nguồn gen chịu hạn phục vụ công tác lập bản đồ QTL ở một số giống lúa địa phương Việt Nam” 2.
- Mục đích của đề tài Kết hợp phân tích đa dạng di truyền các giống lúa sử dụng chỉ thị SSR và khả năng chịu hạn của một số giống lúa qua một số chỉ tiêu sinh lý, từ đó tiến hành lai tạo quần thể F2 và tìm các chỉ thị cho đa hình giữa hai giống bố mẹ phục vụ lập bản đồ QTL kiểm soát tính chịu hạn ở lúa.
- Nội dung nghiên cứu của đề tài - Chọn lọc một số giống lúa địa phương mang tính chống chịu hạn cao và một số giống lúa thuần thông qua đánh giá kiểu hình.
- Sử dụng chỉ thị phân tử SSR để phân tích mối quan hệ di truyền phân tử giữa các giống lúa.
- Xác định một số cặp giống lúa bố mẹ dựa trên mối quan hệ di truyền và khả năng chống chịu/mẫn cảm với điều kiện khô hạn - Tạo lập quần thể lập bản đồ - Khảo sát, chọn lọc những chỉ thị SSR cho đa hình giữa hai giống lúa bố mẹ phục vụ việc lập bản đồ QTL kiểm soát tính chịu hạn.
- Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tượng nghiên cứu: Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành đánh giá 41 giống lúa bao gồm 33 giống lúa địa phương Việt Nam được cung cấp bởi Trung Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 3 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa tâm Tài nguyên Di truyền Thực vật và 8 giống lúa thuần và giống triển vọng được cung cấp bởi Viện Di truyền Nông nghiệp.
- Địa điểm thực hiện nghiên cứu: Đề tài nghiên cứu của chúng tôi được thực hiện tại Viện Di truyền Nông nghiệp Đề tài nghiên cứu này nằm trong đề tài nghiên cứu cơ bản “Nghiên cứu xác định các locus gen kiểm soát tính chịu hạn ở giống lúa địa phương Việt Nam bằng công nghệ chỉ thị phân tử” do Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia tài trợ.
- Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 4 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa CHƯƠNG 1.
- Giới thiệu chung về cây lúa 1.1.1.
- Nguồn gốc, sự phân bố của cây lúa Tổ tiên của cây lúa đã tồn tại từ đầu kỷ Phấn trắng.
- Tác giả Chang (1985) cho rằng lúa trồng Oryza sativa được tiến hóa từ cây lúa dại Oryza nivara.
- Cheng (2003) khi nghiên cứu di truyền tiến hóa của 101 giống lúa, bao gồm cả lúa trồng và lúa dại cho thấy loài lúa trồng Oryza sativa chia thành hai nhóm tương ứng với loài phụ là Indica và Japonica.
- Kết quả cho thấy các giống lúa Japonica có quan hệ gần gũi với một nhóm Oryza rufipogon đa niên, còn các giống còn lại có quan hệ với nhóm lúa Oryza rufipogon hàng niên [26].
- Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 5 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa Hình 1.1.
- Sơ đồ tiến hóa hai loài lúa trồng 1.1.2 .
- Phân loại lúa Cây lúa thuộc họ Poaceae, trước đây gọi là họ Hòa thảo (Gramineae), họ phụ Pryzoidea, tộc Oryzae, chi Oryza, loài Oryza sativa và Oryza glaberrima.
- Công trình nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học này đã giúp phân tích các loài lúa chính xác hơn [4].
- Hội nghị di truyền lúa Quốc tế họp tại Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế năm 1963 chia chi Oryza thành 19 loài.
- Căn cứ trên các phát kiến mới về tế bào học và di truyền cây lúa, năm 1967 Hội nghị Di truyền lúa Quốc tế khẳng định chi Oryza có 22 loài trong đó có 20 loài lúa dại và hai loài lúa trồng [25].
- sativa japonica Lúa dại hàng niên Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 6 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa loài nhị bội 2n = 24 có bộ gen AA.
- 24 Chưa rõ Luận văn thạc sỹ khoa học Công nghệ Sinh Học 7 Phạm Thị Hoa Đại học Bách Khoa 1.2.
- Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã cho rằng Việt Nam là một trong những trung tâm khởi nguyên của cây lúa trong vùng Đông Nam Á, Ấn Độ [4].
- Tài nguyên lúa hoang dại Lúa hoang dại hiện được các nhà khoa học chú ý đặc biệt vì chúng cung cấp một số gen quý giúp cho việc tạo ra giống mới sử dụng trong công nghệ sinh học Lúa hoang dại tồn tại rải rác trên lãnh thổ Việt Nam, phổ biến ở đồng bằng Bắc Bộ và duyên hải miền Trung, sau đó do quá trình thâm canh tăng vụ nên lúa dại mới bị mất dần, hiện nay không còn tìm thấy ở đồng bằng sông Hồng nữa.
- Ở Việt Nam có 4 loài lúa hoang dại [4],[69.
- Theo viện nghiên cứu lúa IRRI thì loài này có nguồn gen chịu chua phèn cao nhất thế giới.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt