Hiệu quả dấu phân tử gene chức năng trong đánh giá tính trạng chất lượng giống lúa

- HIỆU QUẢ DẤU PHÂN TỬ GENE CHỨC NĂNG TRONG ĐÁNH GIÁ TÍNH TRẠNG CHẤT LƯỢNG GIỐNG LÚA.
- Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng về chất lượng gạo, nghiên cứu được thực hiện nhằm chọn ra những giống lúa có chất lượng cao đáp ứng mục tiêu trên.
- Dấu chỉ thị phân tử DRR-GL được sử dụng để xác định gene kiểm soát chiều dài hạt GS3.
- Qua kết quả nghiên cứu, các tính trạng chất lượng của 50 dòng lúa IRRI đã tuyển chọn được 1 dòng (IR B) có chất lượng tốt như hạt gạo thon dài, chiều dài hạt 7,12mm, hàm lượng amylose thấp 17,51%, độ bền thể gel rất mềm (cấp 1) 86,67mm, nhiệt trở hồ trung bình (cấp 5).
- Kết quả này đã chọn ra được dòng lúa nhập nội có thể làm vật liệu khởi đầu cho chương trình chọn giống chất lượng trong tương lai..
- Chính vì lý do trên công tác nghiên cứu và chọn giống ngày càng được chú trọng với mục tiêu tìm ra một số giống lúa có chất lượng thương phẩm cao đưa vào sản xuất để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong và ngoài nước..
- Chất lượng hạt gạo theo nghĩa hẹp thường đề cập đến chất lượng ăn uống hoặc cảm giác ngon miệng, trong khi chất lượng hạt gạo ở nghĩa rộng bao gồm nhiều khía cạnh.
- Nói chung, chất lượng hạt gạo bao gồm chất lượng xay chà, hình dạng hạt gạo, chất lượng gạo nấu và cảm quan, cũng như chất lượng dinh dưỡng và vệ sinh (Zhou et al., 2019).
- Bên cạnh dạng hạt, hàm lượng amylose cũng là một trong những đặc tính dùng để đánh giá chất lượng hạt và thang đánh giá cũng khác nhau ở mỗi quốc gia.
- Ở Lào và một số tỉnh của Thái Lan, người dân thích gạo nếp (hàm lượng amylose thấp), trong khi người dân ở vùng Bắc Trung Quốc, Nhật Bản và Thái Lan lại thích gạo có hàm lượng amylose trung bình (Calingacion et al.
- hàm lượng amylose trung bình.
- Qua đó cho thấy sở thích hay chất lượng gạo của mỗi quốc gia khác nhau nhưng nhìn chung nhu cầu đều là hình dạng hạt gạo phải đẹp, hàm lượng amylose thấp và có mùi thơm thì họ sẽ ưa chuộng giống đó..
- Zhou et al.
- (2017) đã tìm thấy chiều dài hạt gạo được quyết định bởi gene GS3 và nghiên cứu cũng cho thấy ở exon 2 của gene GS3 từ C >.
- T đã quyết định nên chiều dài hạt gạo.
- Bên cạnh đặc tính chiều dài hạt, hàm lượng amylose là một trong những đặc tính quyết định đến chất lượng gao (Cai et al., 1998).
- Kết quả khảo sát cho thấy có ít nhất 7 vị trí biến đổi ở gene GBSSI đã dẫn đến ảnh hưởng hàm lượng amylose trong hạt gạo (Zhang et al., 2019).
- Ngoài 2 đặc tính trên, mùi thơm của gạo cũng được xem là một trong những tiêu chí chọn giống chất lượng.
- Hợp chất 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) tích lũy trong hạt gạo sẽ cho ra mùi như bắp rang và mùi này được điều khiển bởi gene OsBADH2, khi gene này bị mất chức năng khi có đột biến xảy ở các vùng mã hóa sẽ giúp tổng hợp 2-AP (Bradbury et al., 2005).
- Dựa trên nhu cầu thực tế kết hợp với sự phát triển của khoa học, trong nghiên cứu này gene chức năng GS3, Waxy, OsBADH2 là ba gene liên quan đến đặc tính chất lượng được dùng để tìm ra các dòng lúa nhập nội chất lượng nhằm phục vụ cho công tác chọn tạo giống chất lượng trong tương lai..
- Nhằm tăng cường vât liệu di truyền 50 dòng lúa nhập nội có nguồn gốc từ Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI), hiện đang lưu trữ trong Ngân hàng Gene Trường Đại học Cần Thơ (Bảng 1).
- Danh sách 50 dòng lúa IRRI dùng trong thí nghiệm.
- Phương pháp phân tích.
- Đặc tính chiều dài và hình dạng hạt gạo Kích thước (dài, rộng) và tỷ lệ dài/rộng của 10.
- hạt gạo lức (bóc vỏ trấu) được đo và tính giá trị trung bình.
- Phân loại hạt gạo theo thang điểm của IRRI (2013) (Bảng 2)..
- Phân loại kích thước, hình dạng hạt gạo lức theo tiêu chuẩn IRRI (2013).
- Cấp độ Nhóm hạt Chiều dài hạt gạo (mm) Dạng hạt Tỷ lệ Dài/Rộng.
- Phương pháp phân tích hàm lượng amylose.
- Định lượng amylose theo phương pháp Juliano (1971) có cải tiến theo Khoomtong and Noohorm (2015).
- Đầu tiên hạt gạo được bóc vỏ trấu, tiếp theo nghiền thật mịn và sau đó đo độ ẩm rồi về quy về độ ẩm chuẩn 12%, tiến hành cân mẫu..
- Giá trị độ hấp thụ được chuyển đổi thành hàm lượng amylose dựa trên đường cong chuẩn đã được thiết lập.
- kết quả.
- Đánh giá hàm lượng amyose theo thang đánh giá của Juliano and Villareal (1993) (Bảng 3)..
- Thang đánh giá hàm lượng amylose của Juliano and Villareal (1993).
- Phương pháp phân tích độ bền thể gel (Cagampang et al., 1973).
- Các mẫu gạo được tách vỏ trấu, sau đó nghiền mịn và đo ẩm độ hạt gạo.
- Cuối cùng đọc và ghi nhận kết quả bằng cách để ống nghiệm nằm ngang trên bề mặt phẳng của giấy kẻ ô ly và sau 60 phút thì tiến hành đo chiều dài thể gel (từ đáy đến mí trên của thể gel), đơn vị mm.
- Chiều dài thể gel (mm) Loại độ bền.
- Trước tiên lấy khoảng 10 hạt gạo của mỗi giống đã được bóc vỏ trấu, làm trắng và nghiền.
- Phương pháp phân tích kiểu gene liên quan đến chất lượng.
- Mẫu lá non của 50 dòng lúa thí nghiệm được ly trích theo quy trình của Doyle and Doyle (1990)..
- Trình tự các đoạn mồi dùng cho nhận diện kiểu gene quy định tính trạng chất lượng Tên.
- Đặc tính chiều dài và hình dạng hạt gạo.
- Kích thước hạt là yếu tố quyết định chính đến năng suất cây trồng (Harlan et al., 1972), cụ thể được biểu thị bằng chiều dài, chiều rộng và tỷ lệ dài/rộng của hạt, là yếu tố quyết định chính đến chất lượng bề ngoài hạt.
- Chiều dài hạt gạo.
- Chiều dài hạt gạo là một trong những thông số để phân loại gạo xuất khẩu và còn phụ thuộc rất lớn vào thị hiếu người tiêu dùng của từng quốc gia trên thế giới (Jenning et al., 1979).
- Hình 1B cho thấy chiều dài hạt gạo có sự khác biệt thống kê ớ mức ý nghĩa 1%.
- Qua khảo sát đã tuyển chọn được 31 dòng lúa có chiều dài hạt ≥7 mm (dao động trong khoảng 7,00-9,38 mm), những dòng này có khả năng đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng trên thế giới (Bùi Chí Bửu &.
- Tuy nhiên theo phân loại của IRRI (2013) thì giống chiều dài hạt gạo ≥ 6,5 mm là giống có kiểu hình hạt dài..
- (2010), gene GS3 thuộc nhiễm sắc thể số 3 là gene quan trọng nhất chịu ảnh hưởng từ 80-90% so với các gene kiểm soát chiều dài hạt gạo khác.
- Một đột biến ở exon thứ 2 của gene này đã làm thay đổi chiều dài hạt gạo.
- (2010) đã sử dụng hệ thống mồi DRR-GL trong nghiên cứu nhằm xác định gene GS3 kiểm soát chiều dài hạt.
- EFP/IRSP khuếch đại vùng 147 bp cho các giống/dòng có chiều dài hạt ngắn dưới 6,4 mm và cặp mồi ERP/IFLP khuếch đại vùng 262 bp nhận diện cho giống có chiều dài hạt gạo dài lớn hơn 6,4 mm.
- Qua kết quả phổ điện di sản phẩm PCR bằng mồi DRR-GL (Hình 2), 50 dòng lúa IRRI có 8 dòng.
- kích thước band là 147 bp chiều dài hạt gạo là ngắn (dưới 6,4 mm) và 42 dòng có kích thước band là 262 bp chiều dài hạt gạo là dài (lớn hơn 6,4 mm).
- Dấu phân tử DRR-GL nhận diện chiều dài hạt gạo.
- Biểu đồ chiều dài hạt gạo đo được, thanh màu xám biểu thị chiều dài hạt gạo ≥ 7,0 mm, thanh màu đen biệu thị giống có chiều dài hạt gạo ≥ 6,5 mm..
- Hình dạng hạt gạo.
- Tỷ lệ dài/rộng của các dòng lúa được thể hiện qua Hình 3 cho thấy không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê.
- Tỷ lệ dài/rộng của hạt gạo 3.2.
- Hàm lượng amylose.
- Hình 4B cho thấy hàm lượng amylose của 50 dòng lúa có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%, biến thiên từ .
- Có 13 dòng có số thứ tự là có hàm lượng amylose ở mức thấp (dao động từ và 21 dòng có số thứ tự là có hàm lượng amylose ở mức trung bình (dao động từ .
- Còn lại 16 dòng trong tổng 50 dòng lúa IRRI có hàm lượng amylose ở mức cao (dao động từ .
- Kết quả đã phân tích cho thấy 34 dòng lúa có số thứ tự là có hàm lượng amylose ở mức thấp-trung bình trong số 50 dòng lúa.
- Gạo có hàm lượng amylose ở mức cao sẽ có độ trương nở lớn và độ phân rã cao khi được nấu.
- Ngược lại, gạo có hàm lượng amylose ở mức thấp, khi nấu dễ bị.
- Ở các quốc gia trồng lúa trên thế giới, người tiêu dùng thường hay chọn các giống lúa có hàm lượng amylose ở mức trung bình (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008).
- Một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của gạo là hàm lượng amylose.
- Gene Wx điều khiển hàm lượng amylose trong lúa gây đột biến thay thế G à T ở +1 loci tại vị trí cắt giữa exon và intron thứ nhất, dựa vào kết quả đó làm cho hàm lượng amylose bị giảm..
- Cai et al.
- Bốn mồi tạo ra ba cặp sản phẩm khuếch đại, GF- TR khuếch đại một đoạn DNA có độ dài 387 bp nhận diện vùng gene quy định hàm lượng amylose, GF-GR khuếch đại một đoạn DNA có độ dài 207 bp (G) nhận diện vùng gene thể hiện hàm lượng amyse cao và TF-TR khuếch đại một đoạn DNA có độ dài 235 bp (T) nhận diện vùng gene thể hiện hàm lượng amylose thấp..
- Qua kết quả phổ diện di sản phẩm PCR trong thí nghiệm của 50 dòng lúa IRRI (Hình 5), có 15 dòng có kích thước band ở vị trí 235 bp là dòng có số thứ tự thể hiện hàm lượng amylose thấp.
- Còn lại 35 dòng có kích thước band ở vị trí 207 bp thể hiện hàm lượng amylose cao.
- nhờ dấu chỉ thị phân (Hình 3), phân tích kiểu gene Waxy bằng 4 mồi trên cho kết quả chính xác trên 82% về hàm lượng amylose, điều này góp phần vào trong công tác chọn giống lúa chất lượng nhanh hơn và giảm chi phí.
- Kết quả đã chọn được 15 giống có hàm lượng amylose thấp dưới 20% mang kiểu gene T phù hợp với nhu cầu chọn giống hiện nay..
- Hàm lượng amylose của 50 dòng lúa IRRI.
- (A: Chỉ thị phân tử Wx nhận diện hàm lượng amylose trong gạo.
- B: Thanh màu xám có hàm lượng amylose <.
- Các dòng lúa có nhiệt trở hồ trung bình (cấp 5) là các dòng tối ưu cho việc chọn phẩm chất gạo.
- Vì thế, 3 dòng lúa có số thứ tự (5, 18 và 43) là 3 dòng có phẩm chất tốt để phục vụ cho việc chọn tạo giống lúa..
- Kết quả phân tích độ bền thể gel trên 50 dòng lúa IRRI được thực hiện theo phương pháp của Graham (2002) dựa trên sự khác biệt về tính liên kết tinh bột (Cruz &.
- Qua Hình 7, trong 50 dòng lúa IRRI có sự khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 1%, các dòng dao động trong khoảng từ mm).
- Có 13 dòng chiều dài thể gel thuộc cấp 1 (rất mềm) biến thiên từ mm) đó là số thứ tự .
- 15 dòng có chiều dài thể gel đạt cấp 3 (mềm) biến thiên (61-80,33 mm) là số thứ tự .
- Và 19 dòng có chiều dài thể gel đạt cấp 5 (trung bình) đó là số.
- Cuối cùng là 3 dòng có chiều dài thể gel đạt cấp 9 (rất cứng) biến thiên từ mm).
- Giữa các giống trong cùng một nhóm hàm lượng amylose của giống có độ bền thể gel mềm hơn sẽ được ưa chuộng hơn và gạo khi được nấu chín sẽ mềm hơn (Khush et al., 1979.
- Độ bền thể gel của 50 dòng lúa thí nghiệm, thanh màu xám tương ứng thể hiện gạo mềm có chiều dài thể gel >.
- Mùi thơm các dòng lúa được phân tích theo phương pháp phân tích cảm quan mùi thơm của Yoshihashi et al.
- Qua kết quả, 50 dòng lúa IRRI đều không có mùi thơm (cấp 0).
- Bradbury et al.
- khoảng 580 bp cho cả 50 dòng lúa thơm và dòng lúa không thơm.
- Nếu sản phẩm PCR có cùng lúc hai kích thước band 257 bp và 355 bp thì dòng lúa đó sẽ mang kiểu gene thơm dị hợp.
- Qua kết quả phân tích sản phẩm PCR trên gel agarose 2% (Hình 8), 50 dòng lúa IRRI đều mang gene không thơm, không có dòng nào mang gene thơm, như vậy dấu phân tử này có mức độ phù hợp giữa kiểu gene và kiểu hình là 100%..
- Như vậy qua đánh giá kiểu gene chất lượng kết hợp phân tích với các chỉ số sinh hóa của hạt gạo, dòng IR B (số thứ tự 18) mang kiểu gene waxy thấp, có hình dạng hạt gạo thon dài.
- Vì vậy đây là dòng lúa tiềm năng cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển..
- Đã tuyển chọn được dòng lúa IR B có mang đặc tính như hạt gạo thon dài (chiều dài hạt 7,12 mm), hàm lượng amylose thấp (17,51.
- Nghiên cứu biến động di truyền trên hàm lượng amylose của gạo (Oryza Sativa L