Đa dạng di truyền của quần thể cây cao su rondonia (hevea brasiliensis muell arg ) được bảo tồn tại việt nam

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCNƠNGLÂM TP.HỒCHÍMINH ******************** VŨVĂNTRƯỜNG ĐADẠNGDITRUYỀNCỦAQUẦNTHỂCÂYCAOSU RONDONIA (Hevea brasiliensisMuell Arg.)ĐƯỢCBẢOTỒNTẠIVIỆTNAM Chun ngành: Khoa học Cây trồngMãsố :9.62.01.10 LUẬNÁNTIẾNSĨNƠNGNGHIỆP ThànhphốHồChíMinh,năm2022 VŨVĂNTRƯỜNG ĐADẠNGDITRUYỀNCỦAQUẦNTHỂCÂYCAOSU RONDONIA (Hevea brasiliensisMuell Arg.)ĐƯỢCBẢOTỒNTẠIVIỆTNAM Chuyên ngành: Khoa học Cây trồngMãsố : 9.62.01.10 LUẬNÁNTIẾNSĨNÔNGNGHIỆP Ngườihướngdẫnkhoa học: TiếnsĩHuỳnhVăn Biết TiếnsĩVincent LeGuen ThànhphốHồChíMinh,năm2022 LỜICAMĐOAN Tơixincamđoanđâylàcơngtrìnhnghiêncứumàtơiđãtrựctiếptiếnhànhvàtở chức thực hiện, dướisựhướngdẫncủaTS.HuỳnhVănBiếtvàTS.VincentLeGuen Các số liệu, kết luận án trung thực được cơng bố phầntrêncácTạpchítrongvàngồinước Tácgiảḷnán VũVănTrường LỜICẢM ƠN TácgiảxinchânthànhcảmơnBanGiámhiệuTrườngĐạihọcNơngLâmTP.Hồ Chí Minh, q Thầy Cơ Phòng Đào tạo Sau Đại học Khoa Nơng học củaTrườngĐạihọcNơngLâmTP.HồChíMinhđãquantâmtạođiềukiệnchotơitrongsuốtqtrì nhhọctậpvàthực hiệnluận án Chân thành cảm ơn quý Thầy TS Huỳnh Văn Biết TS Vincent Le Guenđãcùngđồnghànhtrongsuốtq trìnhthựchiệnchươngtrìnhđàotạotiếnsĩ ChânthànhcảmơngPhanThànhDũng,ViệntrưởngViệnNghiêncứuCaosuViệtNamđã tạođiềukiệnvềthờigianvàcũngnhư hỡtrợ kinhphíthựchiện Xin cảm ơn Ơng Lê Mậu Túy, ngun Trưởng Bộ mơn Giống, TS TrầnThanh,ngunTrưởngphòngNghiêncứuDitrùn-Giốngvàtồnthểcánbộnghiên cứu Phòng Nghiên cứu Di truyền - Giống hỗ trợ, giúp đỡ đónggópnhiề kiếnqbáutrongqtrìnhthựchiệnđềtàinghiêncứuvàhồnthànhḷnán Lời cảm ơn thân thành xin được gửi đến gia đình, người thân bạn bè thânhữu động viên tinh thần để tơi hồn thành chương trình học tập nghiên cứu tạiTrườngĐạihọcNơngLâmTP.HồChíMinh Tácgiảḷnán VũVănTrường TÓMTẮT Đề tài “Đa dạng di truyền quần thể cao su Rondonia (HeveabrasiliensisMuell.Arg.)đượcbảotồntạiViệtNam”đãthựchiệntừnăm2016đếnnăm2 021.Mụctiêunghiêncứulàđánhgiáditruyềnởmứcđộphântửmộtphầncủabộsưutậpquỹgencâ ycaosuởViệtNamnhằmxácđịnhsựđadạng,mốiquanhệditruyềngiữacácnguồngenvàtiềmnăngcủacácmẫu giốngcónguồngốctừbangRondonia (Brazil) để sử dụng hiệu bền vững dài hạn Đề tài được thựchiện gồm nội dung (i) kiểm tra chất lượng mẫu DNA được sử dụng nghiêncứu; (ii)đánhgiákhảnăngtạobăngđahìnhcủacácchỉthịSSRsvàđadạngditrùncủacácnguồngencâyca osu; (iii)xácđịnhmốiquanhệditrùngiữacácmẫugiốngvàgiữacácnhómgiốngcaosudựavàochỉthịS SRs;(iv)phântíchcấutrúcditrùncủa mẫu giốngcaosu có nguồngốc từ bangRondonia (Brazil) bảo tồn ởViệt Nam; (v) mối quan hệ mẫu giống cao su tiềm về sinh trưởng vànăngsuấtmủtrong mỗinhómgiốngđượcsưutậptừbangRondonia(Brazil) Bộ mẫu giống đưa vào nghiên cứu gồm 1.127 mẫu DNA được ly trích từ lácao su đều đạt yêu cầu chất lượng nồng độ cho phản ứng PCR với thị SSRs;Sản phẩm PCR mẫu giống với 15 thị SSRs có tỷ lệ thành cơng đạt 98%.Mức độ đa hình cao 15 thị SSRs tạo từ mẫu giống cao su với số lượngđạt từ 15 đến 47 băng đa hình, đó 15 thị SSRs được ứng dụng để đánh giá đadạngditruyềnchocácnguồngencaosuởViệtNamlàphùhợpvàđángtincậy TấtcảcácnhómgiốngcaosucónguồngốctừcáctiểuvùngthuộcbangRondonia(Brazil)l àrấtđadạngditruyềnvớicácchỉsốditruyềncao,sốalleletrungbình(Na)đạt13,7và dị hợp tử kỳ vọng (He)đạt0,78;nguồngencâycaosuđượcsưutậptừbangRondonia đa dạng di truyền nguồn gen được chọn tạo giống nguồngen Wickham Wickham x Amazon, kể nguồn gen hoang dại từ bang MatoGrosso (Brazil) Nguồn gen Wickham xảy hiện tượng thoái hóa giống, nhưngnguồn gen từ bang Rondonia còn nguyên trạng ban đầu từ đưa vào bảo tồntạiViệt Nam.Dựavào15chỉthịSSRsđãpháthiện 105mẫugiốngcóquan hệ di truyền với mẫu giống khác từ 95% đến 100% bao gồm 85 cặp mẫu 10 batrongsố1.127mẫugiống.Bêncạnhđó,nhữngmẫugiốngtừcùngmộttiểuvùngsưutậpthuộcba ngRondonia(Brazil)đãnhómlạivớinhautheotừngcụmditruyềnriêngbiệtvàbiếnlượngditruyềnchủyếulàdo nộitạicủacácmẫugiống(74%),nhưnggiữa nhóm giống có khác biệt di truyền nhóm giống có mốiquan hệ di truyền gần gũi so với nguồn gen khác Đối với nguồn genWickham Wickham x Amazon, biến lượng di truyền mẫu giống giảmđángkểvàkhơngkhácbiệt,nhưnggiữahainguồngenvẫncósựkhácbiệtditrùn.Những mẫugiốngcaosutừbangRondonia(Brazil)đangbảotồnởViệtNamchủyếu được hình thành từ hai nguồn gen, nguồn gen gồm mẫu giống từ tiểuvùng Ariquemes, nguồn gen khác gồm mẫu giống từtiểu vùng CostaMarques, Ji-Parana Ouro Preto; hai nguồn gen có mối quan hệ di truyền gần gũihơnsovớicácnguồngenbênngoàibangRondonia.Cấutrúcdi truyềncủacácnguồngenphùhợpvớicáctiểuvùngđịalýđượcsưutậpvàgiữacácmẫugiốngtrongcùngmột tiểuvùngcóquanhệditruyềngầngũihơnsovớimẫugiốngtừcáctiểu vùng khác Nguồn gen cao su hoang dại từ bang Rondonia (Brazil) thể hiện khảnăng sinh trưởng khỏe, biến thiên thấp (17%); khi, suất mủ thấpnhưng biến thiên cao (90%) Những mẫu giống có sinh trưởng khỏe suấtmủcaogầnnhưkhôngphụthuộcvàosốlượngmẫucủacácnhómgiống;nhữngmẫugiốngcóti ềmnăngvượttrộichỉtậptrungmộtsốnhómgiốngvàđồngthờicũngxuấthiệntrêncụmditruyềntừc âyphảhệthuộcvềcácnhómgiốngtươngứngđó,nhữngmẫugiốngvừacósinhtưởngkhỏevànăngsuấtmủtập trung ởnhóm giống RO/C/9vàRO/JP/3;mẫugiốngcósinhtrưởngkhỏethuộcvềnhómgiốngRO/A/7vàRO/ C/8 SUMMARY The study entitled “Genetic diversity of the Rondonia rubber tree (HeveabrasiliensisMuell Arg.) population conserved in Vietnam” was carried out from2016 to 2021 This study aimed to genetically evaluatea part oftheH e v e a g e r m p l a s m inVietnamatamolecularleveltoevaluategeneticdiversity,t hegeneticrelationshipbetweenthegeneticresources,andthepotentialoftherubberaccessionsfo refficientandsustainableuseinthelongtermbreedingprogram.Theobjectivesofthisresearchwere: (i) to examine the quality of DNA samples used in this study; (ii) to assesspolymorphicbandingpatternsofSSRmarkersandgeneticdiversityofHeveageneticresources; (iii)todeterminethegeneticrelationshipamongtheaccessionsandbetweengroupsofaccessi onscollectedfromdifferentgeographicalregionsbasedonSSRmarkers;(iv)toanalyzethegeneticstructureof rubber accessions originatingRondonia,BrazilwhicharebeingconservedinVietnam; (v)toevaluatetherelationship between potential rubber accessions in terms of growth and latex yieldineachgeographicalgroupofaccessions A set of 1,127 accessions was included in this study, of which DNA sampleswere extracted from rubber leaves and met the quality and concentration requirementsforPCRusingSSRmarkers;thePCRproductsoftheseaccessionsweresuccessf ullygenerated using 15 SSR markers with the rate of 98% The number of polymorphicbands resulting from amplification of DNA from these accessions using 15 SSRmarkers ranged from 15 to 47, indicating the high polymorphism of these SSRmarkers, thus application of these 15 SSR markers to assess the genetic diversity ofHeveageneticresourcesconservedinVietnamwereconsideredsuitableandreliable.Allgeogr aphicalgroupsofaccessionsfromRondoniahadhighgeneticdiversitywiththeaveragenumberofa lleles(Na)of13.7,theexpectedheterozygosity(He)of0.78;the geneticresourcesfromRondoniawere more genetically diverse than Wickham,WickhamxAmazongeneticresources,andeventhewildgeneticresourcesfromthes tateo f M a t o G r o s s o , B r a z i l T h e W i c k h a m g e n e t i c r e s o u r c e s h o w e d i n breeding depression,butRondoniageneticresourcesremainedwildinthegermplasm.Thanksto genetic evaluation detected using these 15 SSR markers, 105 accessions were tohaveclosegeneticrelationshipstootheraccessionsfrom95%to100%,including85pairs and 10 triplets out of 1,127 accessions In addition, the accessions collectedfrom the same geographical regions of Rondonia were grouped into distinct geneticclusters,andthegeneticvariationwasmainlyoccurredwithinaccessions,accountingfor 74% of the total genetic variability; however, the genetic thegeographicalgroupswerealsohighlysignificantandthegroupsof variations among geneticresourcesfrom Rondonia were more closely genetically related than those from other geneticresources With regard to the Wickham and Wickham x Amazon genetic resources,the genetic variability detected between accessions was significantly reduced andthere was no difference among accessions, but these two genetic resources weregenetically different The Rondonia conserved in Vietnam was primarily derivedfrom two genetic pools, one of them was collected from the Ariquemes district andthe other was from the Costa Marques, Ji-Parana, and Ouro Preto districts; it wasobviousthatthesetwogeneticpoolsweregeneticallyclosertoeachotherthantothepopulati onsfromoutsideofRondonia.ThegeneticstructureofthegroupsfromtheRondonia population was in agreement with the geographical areas from which thestudied accessions were collected, and there was more genetic proximity among theaccessions within the same geographical groups than among geographical groups.The wild accessions collected from Rondonia exhibited vigorous growth but itsvariation was low (17%), while latex productivity was low but its variation was high(90%).Thebestgrowthandlatexyieldoftheaccessionswerealmostindependentofthenumber ofaccessionsineachaccessionsgroup.Interestingly,thoseaccessionshaving outstanding growth and latex yield were found in accession groups whichwere also grouped into the same genetic clusters corresponding to groups in thephylogenetic tree The accessions with both vigorous growth and high latex yieldwere found in the accession groups RO/C/9 and RO/JP/3, and the withvigorousgrowthbelongedtotheaccessiongroupsRO/A/7andRO/C/8 accession MỤC LỤC Trangphụbìa Trang Lờicamđoan i Lờicảmơn ii Tómtắt iii Summary v Mụclục vii Danhsáchcác chữ viếttắt x Danhsáchcác bảng xii Danhsách hình xv MỞĐẦU 1 Tínhcấpthiếtcủađềtài Mụctiêunghiêncứu 3 Đốitượngvàphạmvinghiêncứu .3 Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễncủađềtài .4 Tính mớicủađềtài Chương1TỔNGQUANTÀILIỆU 1.1 Tómlượchiệntrạngvàquátrìnhpháttriểncủacâycaosu 1.1.1 Quátrìnhpháttriểncâycaosutrênthếgiới 1.1.2 QuátrìnhpháttriểncâycaosuởViệtNam 1.1.3 QuátrìnhhìnhthànhvàpháttriểnquỹgencâycaosuởViệtNam .7 1.2 Đặcđiểm thực vậthọc ditruyềncủacâycaosu 1.2.1 ĐặcđiểmthựcvậthọccủacâycaosuHeveabrasiliensis 1.2.2 ĐặcđiểmditruyềncủacâycaosuHevea brasiliensis 10 1.2.3 ĐặcđiểmsinhhọcvànônghọccủanguồngenIRRDB’81 .11 1.3 Đadạngvùngphânbốvàloàicủacâycao su 13 1.3.1 Đadạngvềvùngphânbốcủacâycaosu 13 1.3.2 Đadạngvềloàivàbiếndịditruyềncủacâycaosu 14 1.4 Đadạngnguồn gencâycaosuđượcsưutập .15 1.4.1 NguồngencâycaosucủaWickham 16 1.4.2 NguồngencâycaosuIRRDB’81 .17 1.4.3 Nguồngencâycaosuđượcsưutậptừ bangRondonia 18 1.4.4 Cácnguồngenkháccủacâycaosu 19 1.5 Hệthốngchỉthịphântửvàứngdụngcácchỉthịtrongnghiêncứuchọntạogiốngcaos u 20 1.5.1 Hệthốngchỉ thịphântử đượcsửdụngtrêncâycaosu 20 1.5.2 Ứngdụng cácchỉth ị ditruyền trongn g h iên cứuchọntạogiốngc a o su.25 Chương2VẬTLIỆUVÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU .33 2.1 Nộidung nghiêncứu 33 2.2 Thờigianvàđịa điểmnghiêncứu 35 2.3 Vậtliệunghiêncứu 35 2.3.1 ChỉthịSSRs 35 2.3.2 Hóachấtvàthiếtbịsử dụngtrongnghiêncứu .37 2.3.3 Vậtliệugiốngnghiêncứu 37 2.4 Phươngphápnghiêncứu .41 2.4.1 Phươngphápthu thập mẫulávàlytríchDNA 41 2.4.2 PhảnứngPCRvớichỉthịSSRschocác mẫugiốngcaosu .43 2.4.3 Phươngphápphântíchsốliệu 44 2.4.3.1 Phântíchcácthơngsốditrùnquầnthể 44 2.4.3.2 Xácđịnhquanhệ di truyềngiữa cácmẫu giốngdựa vào chỉthị SSRs.44 2.4.3.3 PhântíchcấutrúcditruyềncủacácmẫugiốngcaosucónguồngốctừbangR ondonia(Brazil) 45 2.4.3.4 Phươngp h p t h u t h ậ p v p h â n t í c h s ố l i ệ u s i n h t r ở n g v n ă n g s u ấ t mủ .46 Chương3KẾTQUẢ VÀTHẢOLUẬN 49 3.1 Kiểmtra chấtlượng mẫuDNAđượcsửdụngtrong nghiêncứu 49 3.1.1 Chấtlượng mẫu DNAđượclytríchtừlácaosutạiViệtNam 49 ...VŨVĂNTRƯỜNG ĐADẠNGDITRUYỀNCỦAQUẦNTHỂCÂYCAOSU RONDONIA (Hevea brasiliensisMuell Arg. )? ?ƯỢCBẢOTỒNTẠIVIỆTNAM Chuyên ngành: Khoa học Cây trồngMãsố : 9.62.01.10 LUẬNÁNTIẾNSĨNÔNGNGHIỆP... tập nghiên cứu tạiTrườngĐạihọcNơngLâmTP.HồChíMinh Tácgiảluậnán VũVănTrường TÓMTẮT Đề tài ? ?Đa dạng di truyền quần thể cao su Rondonia (HeveabrasiliensisMuell .Arg. )? ?ượcbảotồntạiViệtNam”đãthựchiệntừnăm2016đếnnăm2... ĐặcđiểmditruyềncủacâycaosuHevea brasiliensis 10 1.2.3 ĐặcđiểmsinhhọcvànônghọccủanguồngenIRRDB’81 .11 1.3 Đadạngvùngphânbốvàloàicủacâycao su 13 1.3.1 Đadạngvềvùngphânbốcủacâycaosu