Đang tải... (xem toàn văn)
Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 9 Using SSR markers for evaluation of genetic variation among sesame (Sesamum indicum L ) accessions Toan D Pham1∗, Biet V Huynh1, & Tuyen C Bui2 1Research Insti[.]
9 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Using SSR markers for evaluation of genetic variation among sesame (Sesamum indicum L.) accessions Toan D Pham1∗ , Biet V Huynh1 , & Tuyen C Bui2 Research Institute of Biotechnology and Environment, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam Faculty of Environment and Natural Resources, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Research Paper Sesame (Sesamum indicum L.) is an annual plant belonging to the Pedaliaceae family which is considered to be the oldest of the oilseed plants Sesame is known as the king of oilseeds because its seeds contain high oil content (50-60%) The objective of the study was to evaluate the genetic variation of sesame accessions based on ten SSR markers The results showed that all sesame accessions showed high genetic similarity among individuals in each accession Polymorphism information content ranged from 0.24 (TNB17) to 0.37 (MT20) HO varied from 0.04 (MT30) to 0.25 (GENE1) The highest HE was 0.37 (MT20) and the lowest HE was 0.28 (TNB17) The results also displayed the high genetic diversity among sesame accessions The genetic diversity distance varied from 0.0 to 1.0 Dendrogram analysis divided sesame accessions into clear groups at an average genetic distance of 0.25 The results achieved would be useful information for genetic evaluation and sesame breeding development in the future Received: September 18, 2020 Revised: October 02, 2020 Accepted: October 23, 2020 Keywords Dendrogram Diversity Genetic Sesame Sesame accessions ∗ Corresponding author Pham Duc Toan Email: phamductoan@hcmuaf.edu.vn Cited as: Pham, T D., Huynh, B V., & Bui, T C (2020) Using SSR markers for evaluation of genetic variation among sesame (Sesamum indicum L.) accessions The Journal of Agriculture and Development 19(5), 9-19 www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) 10 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Sử dụng thị SSR để đánh giá biến động di truyền mẫu giống mè (Sesamum indicum L.) Phạm Đức Toàn1∗ , Huỳnh Văn Biết1 & Bùi Cách Tuyến2 Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP Hồ Chí Minh Khoa Mơi Trường Tài Nguyên, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP Hồ Chí Minh THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Bài báo khoa học Cây mè (Sesamum indicum L.) hàng niên, thuộc họ Pedaliaceae, có dầu lâu đời Cây mè biết đến vua có dầu, hạt chứa hàm lượng dầu cao (50-60%) Mục tiêu nghiên cứu đánh giá biến thiên di truyền mẫu giống mè dựa thị sinh học phân tử SSR Kết thể hầu hết mẫu giống mè có biến thiên di truyền cá thể mẫu giống Chỉ số PIC dao động từ 0,24 (TNB17) đến 0,37 (MT20), HO biến thiên từ 0,04 (MT30) tới 0,25 (GENE1), HE lớn 0,37 (MT20) nhỏ 0,28 (TNB17) Kết thể đa hình di truyền cao mẫu giống mè nghiên cứu, khoảng cách đa dạng di truyền dao động từ 0,0 - 1,0 Cây phân nhóm chia mẫu giống mè thành nhóm khác mức giá trị trung bình khoảng cách đa dạng di truyền 0,25 Kết nghiên cứu nguồn thơng tin hữu ích cơng tác đánh giá di truyền phát triển nguồn giống mè tương lai Ngày nhận: 18/09/2020 Ngày chỉnh sửa: 02/10/2020 Ngày chấp nhận: 23/10/2020 Từ khóa Cây mè Cây phân nhóm Di truyền Đa dạng Mẫu giống mè ∗ Tác giả liên hệ Phạm Đức Toàn Email: phamductoan@hcmuaf.edu.vn xuất mè lớn Tuy nhiên, so với có dầu khác đậu nành, đậu phộng mè Cây mè hay gọi vừng (Sesamum indicum chưa trọng đầu tư tầm nên L.) có dầu lâu đời, thuộc họ Pedaliaceae, suất phẩm chất mè hạn chế, hiệu thân thảo, hàng niên, phân bố phát triển kinh tế chưa cao Vì vậy, để cải thiện suất, rộng vùng sinh thái khác Cây mè nâng cao hiệu kinh tế cần trọng đầu biết đến vua tư khâu sản xuất giống mè, giống yếu có dầu, hạt hàm lượng dầu cao từ tố quan trọng định hàng đầu 50 đến 60% (Pham & ctv., 2010) Đặc biệt Sự đa dạng di truyền loài trồng bao dầu hạt mè chứa nhiều acid béo quý, acid béo gồm mè xác định đặc điểm chưa no, chất chống oxy-hóa có tác dụng hình thái nơng học, isozyme phân tích tốt cho sức khỏe, ngăn ngừa số bệnh thị DNA (Koornneef, 1990; Reiter & ctv., cao máu, bệnh tim mạch, ngăn ngừa bệnh 1993; Pham & ctv., 2009) Có nhiều giải pháp ung thư (Miyahara & ctv., 2001) khác để thực đánh giá di truyền Đặt Vấn Đề Ở Việt Nam, mè cho hạt có dầu dễ trồng, chịu hạn tốt thích nghi nhiều loại đất, chi phí đầu tư sản xuất khơng cao nên nơng dân trồng từ lâu Do đó, tiềm để mở rộng sản Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) số dòng, giống trồng Trong số này, thị phân tử cho phép so sánh trực tiếp mức tương đồng kiểu gene mức DNA Chỉ thị Simple sequence repeat (SSR) công www.jad.hcmuaf.edu.vn 11 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh cụ để xác định đa dạng di truyền nguồn gene (Powell & ctv., 1996) Kỹ thuật có ưu điểm đánh giá nhanh chóng, xác, cho đa hình cao ổn định, thị SSR sử dụng rộng rãi có hiệu nhiều đối tượng trồng Vì vậy, mục tiêu nghiên cứu sử dụng thị sinh học phân tử SSR đánh giá biến thiên di truyền mẫu giống mè phục vụ cho công tác nhân giống đáp ứng cho nhu cầu canh tác mè tương lai mã hóa liệu Mã hóa đoạn khuếch đại DNA ghi nhận sau: xuất băng sản phẩm điện di kích thước ghi nhận “1”, khơng xuất ghi nhận “0” Các số liệu mã hóa xử lý phân tích phần mềm NTSYSpc 2.1 (Numerial Taxonomy System) Popgene 1.31 để đánh giá đa hình di truyền, biến thiên di truyền phân nhóm di truyền mẫu giống mè nghiên cứu Vật Liệu Phương Pháp Nghiên Cứu 3.1 Đánh giá biến động di truyền cá thể mẫu giống mè Tổng số mẫu giống mè trồng ruộng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Cơng nghệ Sinh học Môi trường - Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh (Bảng 1), diện tích 25 m2 /mẫu giống Mỗi mẫu giống chọn 30 cá thể, cá thể đánh số thứ tự từ đến 30 để đánh giá di truyền thị SSR 2.1 Li trích DNA, phản ứng PCR-SSR điện di kết Mẫu non 30 cá thể mẫu giống thu thập để li trích DNA DNA từ non mẫu giống mè li trích quy trình SDS Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học Môi trường – Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Tổng số 10 cặp mồi SSR sử dụng từ nghiên cứu Dixit & ctv (2005) (Bảng 2), phản ứng PCR-SSR thực thể tích 25 L bao gồm 1X MasterMix (Bioline - UK), 0,2 M mồi, L DNA (khoảng 50-100 ng/ L), nước cất khử ion vừa đủ 25 L Phản ứng PCR-SSR thực máy PCR (Applied Biosystems 9700, Singapore) với chu trình nhiệt sau: chu kỳ 94o C phút; 35 chu kỳ gồm: 94o C phút, 55o C phút 30 giây, 72o C phút; chu kỳ 72o C phút cuối giữ sản phẩm PCRSSR 4o C Điện di kiểm tra sản phẩm PCR-SSR gel agarose với nồng độ 1,5% Sau điện di, gel chụp hình máy chiếu sáng UV Đánh giá, ước lượng kích thước trình tự đoạn DNA khuếch đại gel agarose dựa thang chuẩn ladder 100 bp DNA (Bioline - UK) µ µ µ µ µ 2.2 Mã hóa số liệu phân nhóm di truyền Từ kết điện di sản phẩm PCR - SSR, tiến hành so sánh đoạn khuếch đại DNA www.jad.hcmuaf.edu.vn Kết Quả Thảo Luận Tổng số 10 mồi SSR sử dụng phân tích biến động di truyền mẫu giống mè Tất mồi cho kết đa hình cao mẫu giống mè, mẫu giống MT20 có số mồi cho đa hình cao 10 đạt 100% MT30 thấp với mồi đa hình đạt 70% Kết thể thơng tin đa hình (PIC) MT20 có giá trị cao (0,37) TNB17 có giá trị thấp (0,24) Chỉ số HO mẫu giống thấp chứng tỏ cá thể mẫu giống có độ biến động di truyền thấp, điều cho thấy cá thể có độ đồng hình di truyền cao, độ đồng cao Trong đó, số HO MT30 thể thấp (0,04), cho thấy cá thể mẫu giống có độ đồng cao mẫu giống (Hình 1) Ngược lại, mẫu giống GENE1 có biến thiên di truyền cao với số HO thể giá trị 0,25, đồng nghĩa với việc cá thể mẫu giống có độ đồng thấp 07 mẫu giống mè (Bảng 3) 3.2 Phân nhóm di truyền cá thể mẫu giống mè Mẫu giống mè DH1: Kết phân nhóm di truyền cá thể mẫu giống DH1 có mức độ tương đồng biến động từ 0,34 đến 1,00 (Hình 2) Ở mức tương đồng di truyền 0,72, phân nhóm 30 cá thể chia thành nhóm Nhóm I gồm cá thể số số Nhóm II gồm cá thể số 11, 12, 13 Nhóm III có cá thể số 17 Nhóm IV gồm 15 cá thể, bao gồm cá thể số 2, 3, 4, 10, 24, 28, 25, 22, 26, 23, 27, 30, 18, 21 29 Nhóm V gồm cá thể số 7, 15, 16, Nhóm VI gồm cá thể số 6, 9, 20, 19 Nhóm VII có cá thể số 14 có khoảng cách di truyền xa so với cá thể khác mẫu giống Tạp chí Nông nghiệp Phát triển 19(5) 12 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Bảng Danh sách mẫu giống mè dùng thí nghiệm STT Tên mẫu giống DH1 GENE1 TNB17 DNB30 T.Ng8 MT20 MT30 Nguồn gốc Thu thập Long An Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Mẫu giống thuộc tập đoàn giống bảo tồn RIBE-NLU Hiện trạng mẫu giống Nguyên mẫu từ thực địa Nguyên mẫu bảo tồn Đã tuyển chọn phục tráng Đã tuyển chọn phục tráng Đã tuyển chọn phục tráng Đã tuyển chọn phục tráng Đã tuyển chọn phục tráng Bảng Danh sách mồi SSR sử dụng nghiên cứu STT Tên mồi GBssr-sa-05 GBssr-sa-08 Sesame-09 GBssr-sa-33 GBssr-sa-72 GBssr-sa-108 GBssr-sa-123 GBssr-sa-173 GBssr-sa-182 10 GBssr-sa-184 Trình tự mồi F: 5’-TCATATATAAAAGGAGCCCAAC-3’ R: 5’-GTCATCGCTTCTCTCTTCTTC-3’ F: 5’-GGAGAAATTTTCAGAGAGAAAAA-3’ R: 5’-ATTGCTCTGCCTACAAATAAAA-3’ F: 5’-CCCAACTCTTCGTCTATCTC-3’ R: 5’-TAGAGGTAATTGTGGGGGA-3’ F: 5’-TTTTCCTGAATGGCATAGTT-3’ R: 5’-GCCCAATTTGTCTATCTCCT -3’ F: 5’-GCAGCAGTTCCGTTCTTG-3 R: 5’-AGTGCTGAATTTAGTCTGCATAG-3’ F: 5’-CCACTCAAAATTTTCACTAAGAA-3’ R: 5’-TCGTCTTCCTCTCTCCCC-3’ F: 5’-GCAAACACATGCATCCCT-3’ R: 5’-GCCCTGATGATAAAGCCA-3’ F: 5’-TTTCTTCCTCGTTGCTCG-3’ R: 5’-CCTAACCAACCACCCTCC-3’ F: 5’-CCATTGAAAACTGCACACAA-3’ R: 5’-TCCACACACAGAGAGCCC-3’ F: 5’-TCTTGCAATGGGGATCAG-3’ R:5’-CGAACTATAGATAATCACTTGGAA-3’ Bảng Thơng tin đa hình mẫu giống mè sử dụng 10 mồi SSR Tên mẫu giống DH1 GENE1 TNB17 DNB30 T.Ng8 MT20 MT30 Số mồi đa hình 9 10 % đa hình 80 90 90 80 90 100 70 PIC 0,31 0,31 0,24 0,34 0,36 0,37 0,30 HO 0,09 0,25 0,12 0,20 0,18 0,07 0,04 HE 0,31 0,38 0,28 0,32 0,35 0,37 0,31 PIC: polymorphism information content, HO : observed heterozygosity, HE : expected heterozygosity DH1 (Hình 2) có hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0,47 Mẫu giống mè GENE1: Kết phân nhóm di đến 1,0 (Hình 3) Ở mức độ tương đồng 0,70 truyền cá thể mẫu giống GENE1 phân nhóm cho thấy 30 cá thể mẫu giống Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn 13 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Hình Kết điện di sản phẩm PCR mồi GBssr-sa-184 cá thể mẫu giống mè MT30 Ghi chú: M thang chuẩn 100 bp DNA; 1-17: cá thể số đến 17 mẫu giống MT30 Hình Cây phân nhóm di truyền mẫu giống DH1 GENE1 chia thành nhóm Trong nhóm I chiếm nhiều với 20 cá thể, bao gồm cá thể số 1, 4, 7, 10, 14, 24, 5, 6, 22, 9, 11, 12, 15, 16, 18, 17, 3, 13, 8, 21; nhóm có nhóm nhỏ bao gồm cá thể có tương đồng tuyệt đối, ví dụ nhóm cá thể số 1, 4, 7, 10, 14, 24, www.jad.hcmuaf.edu.vn nhóm gồm cá thể số 9, 11, 12, 15, 16, 18, 17 Nhóm II có cá thể số 19 Nhóm III gồm có cá thể, số 20, 25, 27, 23, 29, 26, 30, 28 (Hình 3) Mẫu giống mè TNB17: Kết phân nhóm di truyền cá thể mẫu giống TNB17 có Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) 14 Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Hình Cây phân nhóm di truyền mẫu giống GENE1 Hình Cây phân nhóm di truyền mẫu giống TNB17 mức độ tương đồng di truyền biến động từ 0,55 I gồm cá thể, số 1, 20, 21 Nhóm II có cá đến 1,00 (Hình 4) Ở mức tương đồng di truyền thể số 21 Nhóm III gồm 17 cá thể, số 2, 3, 7, 4, 0,85 30 cá thể chia thành nhóm Nhóm 17, 18, 28, 26, 25, 24, 23, 22, 29, 27, 19, 13, 30 Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) www.jad.hcmuaf.edu.vn Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh 15 Hình Cây phân nhóm di truyền mẫu giống DNB30 Hình Cây phân nhóm di truyền mẫu giống T.Ng8 nhóm cá thể số 4, 17, 18, 28, 26, Nhóm V gồm cá thể số 8, 11, Nhóm VI 25, 24, 23, 22, 29, 27, 19 hồn tồn tương đồng có cá thể số 12,15 Nhóm VI, nhóm VIII, nhóm mặt di truyền Nhóm IV gồm cá thể số 6, 16 IX có cá thể cá thể số www.jad.hcmuaf.edu.vn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển 19(5) ... (Numerial Taxonomy System) Popgene 1.31 để đánh giá đa hình di truyền, biến thiên di truyền phân nhóm di truyền mẫu giống mè nghiên cứu Vật Liệu Phương Pháp Nghiên Cứu 3.1 Đánh giá biến động di truyền. ..10 Trường Đại học Nơng L? ?m TP Hồ Chí Minh Sử dụng thị SSR để đánh giá biến động di truyền mẫu giống mè (Sesamum indicum L. ) Phạm Đức Toàn1∗ , Huỳnh Văn Biết1 & Bùi Cách Tuyến2 Viện Nghiên Cứu... cá thể đánh số thứ tự từ đến 30 để đánh giá di truyền thị SSR 2.1 Li trích DNA, phản ứng PCR -SSR điện di kết Mẫu non 30 cá thể mẫu giống thu thập để li trích DNA DNA từ non mẫu giống mè li trích