Công nghệ sinh học và triển vọng ứng dụng trong chọn tạo giống lúa ở việt nam

DV.003939 Tú SÁCH KHOA HỌC n \ĩsĩl8 ỹi(H m ^ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NÔI PGS.TS PHẠM XUÂN HỘI (Chù biên) CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ TRIỂN VỌNG ỮNGDỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA VIỆT • • • NAM (Sách chuyên khảo) N H À XUẤT BẢN ĐẠI H ỌC QUỐC GIA H À NỘI TẬP THỂ TẤC GIẢ Chủ biên: PGS.TS Phạm Xuân Hội Phân công biên soạn Chương 1: PGS.TS Phạm Xuân Hội, PGS.TS Trần Đăng Khánh, PGS.TS Khuất Hữu Trung Chương 2: TS Võ Thị M inh Tuyển Chương 3: PGS.TS Lưu Minh Cúc, PGS.TS Phạm Xuân Hội Chương 4: PGS.TS Trẩn Đăng Khánh, PGS TS Khuất Hữu Trung Chương 5: TS Khổng Ngân Giang, TS Phùng Thị Phương Nhung Chương 6: TS Nguyễn Duy Phương, TS Khổng Ngân Giang, PGS TS Phạm Xuân Hội Chương 7: TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt, PGS.TS Phạm Xuân Hội Chương 8:TS Nguyễn Duy Phương, PGS.TS Phạm Xuân Hội Chương 9: PGS.TS Trẩn Đăng Khánh, PGS.TS Khuất Hữu Trung, PGS.ĨS Phạm Xuân Hội MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẨU 27 Chương ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ DI TRUYỀN CÂY LÚA I GIỚI THIỆU 29 II NGUỔN GỐC LỊCH sử VA TIẾN HOÁ CỦA CÂY LÚA 29 2.1 Nguồn gốc lịch sử lúa 29 2.2 Quá trình tiến hóa lúa 33 2.3 Năng suất tiến hoá 38 III ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY LÚA 40 3.1 Đặc điểm hình thái lúa 40 3.2 Các giai đoạn sinh trưởng lúa 57 IV MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM TÍNH TRẠNG DI TRUYỂN CÂY LÚA 69 4.1 Tính trạng suất cấu thành suất 69 4.2 Tính trạng chịu mặn 82 4.3 Tính trạng chịu ngập 93 4.4 Tính trạng chất lượng gạo 99 4.5 Tính trạng chịu hạn 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 Chương ĐỘT BIẾN THỰC NGHIỆM VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN, TẠO GIỐNG LÚA I GIỚI THIỆU 123 II KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ CẤC TÁC NHÂNGÂY ĐỘT BIẾN 124 Gtagngtoệ sinh học triển vọng ứng dụng chọn tạo giống lúa ỞViệt Nam 2.1 Khái niệm phân loại 124 2.2 Các tác nhân gây đột biến 125 III ĐỘT BIẾN THỰC NGHIỆM TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA 130 3.1 Vật liệu xử lý đột biến 130 3.2 Tác nhân liều lượng sử dụng 131 3.3 Quá trình chọn tạo giống lúa đột biến 132 3.4 ứng dụng đột biến nghiên cứu di truyền só tính trạng lúa 136 IV MỘT SỐ KẾT QUẢ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN 141 4.1 Chọn tạo giống lúa đột biến giới 141 4.2 Một số kết vé chọn tạo giống đột biến nước 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 187 Chương CÔNG NGHỆ CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN, TẠO GIỐNG LÚA I GIỚI THIỆU 191 II BẢN ĐỔ LIÊN KẾT DI TRUYÉN 192 III CÁC MƠ HÌNH CHỌN GIỐNG NHỜ CHỈ THỊ PHÂN TỬ 3.1 Mơ hình chọn giống nhờ thị phân tử Hên kết gen (Marker Assisted Selection- MAS) 198 3.2 Mô hình ứng dụng Marker Assisted Backcrossing - MABC 198 phương diện lý thuyết thực tế 208 3.3 Chọn tạo giống dựa hệ gen 215 3.4 Chọn lọc nhờ thị mở rộng hệ gen (MAS genome-wide) 219 3.5 Phân tích đa dạng di truyền 220 IV MỘT SỐTHÀNH Tựu TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA BẢNG CHỈ THỊ PHÂN TỬTỪ NHĨM TẤC GIẢ 221 4.1 Lập gen kháng rẩy nâu ứng dụng chọn tạo giống lú a 221 4.2 Chọn tạo giống lúa kháng bạc thị phân tử 240 4.3 Chọn tạo giống lúa chịu mặn thị phân tử 258 4.4 Kết đánh giá tính chịu mặn dịng chọn lọc 270 KẾT LUẬN 275 TÀI LIỆU THAM KHẢO 276 Chương4 GIẢI M Ã HỆ GEN VÀ TIN SINH HỌC TRONG VIỆC TẮM SOÁT CHỮC NĂNG HỆ GEN CÂY LÚA I GIỚI THIỆU 281 II GIẢI MÃ HÊ GEN CÂY LÚA 282 2.1 Khái quát vể hệ gen 282 2.2 Các phương pháp giải trình tự DNA 284 2.3 Sự phát triển thiết bị phương pháp giải mã DNA 289 2.4 Giải mã genome lú a 292 III ỨNG DỤNG CƠNG cụ TIN SINH HỌC TRONG VIỆC TẨM SỐT CHỨC NÂNG HỆGEN CÂY LÚA 309 3.1 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 310 KẾT QUẢ VẦ THẢO LUẬN 316 TÀI LIỆU THAM KHẢO 362 Chương NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT TRÊN TOÀN H ỆG EN CÂY LÚA I GIỚI THIỆU 371 1.1 Cơ sở khoa học GWAS 371 1.2 Lúa trổng lý tưởng cho nghiên cứu GWAS 374 1.3 Những nghiên cứu GWAS lúa 374 1.4 Phương pháp nghiên cứu GWAS 375 1.5 HậuGVVAS 378 II MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN cứu CỦA NHÓM TÁC GIẢ 378 2.1 Xây dựng tập đoàn lúa địa Việt Nam phục vụ nghiên cứu GWAS 378 2.2 Nghiên cứu GWAS tính trạng liên quan đến cấu trúc rễ tập đoàn lúa địa Việt Nam 387 2.3 Nghiên cứu GWAS tính trạng liên quan đến cấu trúc bơng tập đồn lúa địa Việt Nam .399 TÀI LIỆU THAM KHẢO 413 Chương PHÂN LẬP VÀ NGHIÊN cứu CHỨC NANG TRẠNG I GIỚI THIỆU n a n g s u ấ t v c h ố n g c h ịu GEN liê n q u a n M ổl tr n g Đ ÍN t ín h b ấ t lợ i c a y l ú a 417 Cống nghệ sinh học triển vọng ứng dụng chọn tạo giống lúa Việt Nam II CẤC GEN VÀ NHÓM GEN QUAN TRỌNG CÂY LÜA 417 2.1 Con đường truyén tín hiệu đáp ứng yếu tố stress phi sinh học thực vật 417 2.2 Nhân tố phiên mã chọn tạo giống lúa chống chịu bất lợi ngoại cảnh 420 2.3 Các gen quy định cấu trúc bông, rễ suất lúa 430 III MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN cứuCỦA NHÓM TÁC GIẢ 455 3.1 Phân lập gen mã hóa nhắn tố phiên mã 0sNAC45liên quan tới tính chống chịu hạn lúa 455 3.2 Nghiên cứu chuyển gen 0sNAC45 liên quan tới tính chịu hạn vào ngơ Zeamays 463 3.3 Thiết kế vector chuyển gen OsNAÜ liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa J02 (Oryzasativa L Japónica) 474 3.4 Thiết kế hệ vector biểu mang gen mã hóa nhân tố phiên mã OsNAClO liên quan đến tính chịu hạn lúa 482 3.5 Một số kết nghiên cứu chức gen liên quan đến cấu trúc lúa 494 TÀI LIỆU THAM KHẢO 505 Chương TẮC NHÂN GÂY BỆNH VÀ CẤC GEN CHỐNG CHỊU BỆNH CÂY LÚA I GIỚI THIỆU 509 II BỆNH ĐẠO ỔN TRÊN CÂY LÜA 511 2.1 Tác nhân gây bệnh đạo ôn nghiên cứu vể phân loại học 511 2.2 Các phương pháp nghiên cứu phân nòi nấm bệnh đạo ôn đánh giá đa dạng quán thể nấm bệnh đạo ô n 514 2.3 Các gen kháng bệnh đạo ôn lúa thị liên kết với gen kháng 517 2.4 Kết nghiên cứu thành phẩn nịi, chế gây bệnh đạo ơn phát triển hệ thống phân loại nấm bệnh đạo ôn giới 519 2.5 Phương pháp thu thập phân lập, lưu giữ phân loại nấm đạo ôn 523 2.6 Phương pháp xác định nịi nấm bệnh đạo ơn 529 2.7 Kết nghiên cứu bệnh đạo ôn lúa tỉnh Trung du miển núi phía Bắc Việt Nam 529 2.8 Két quà nghiên cứu bệnh đạo ôn lúa tỉnh miến Bắc miển Trung Việt Nam 536 2.9 Két quà đánh giá tính kháng đạo ơn tập đồn giống lúa Việt Nam dịng/glống lúa kháng đạo ơn nhập nội từ IRRI miễn Bác điếu kiện nhận tạ o 536 Mục lục 2.10 Những nghiên cứu ứng dụng thị phân tử chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn 538 III BỆNH BẠC LÁ TRÊN CÂY LÚA 542 3.1 Tác nhân gây bệnh bạc nghiên cứu phân loại học 542 3.2 Các phương pháp nghiên cứu phân chủng vi khuẩn bạc đánh giá đa dạng thành phẩn chủng vi khuẩn bạc 544 3.3 Nghiên cứu gen kháng bệnh bạc lúa phát triển dòng NILs mang đơn vàđagen bệnh bạc 545 3.4 Kết thu thập, phân lập bảo quản nguồn chủng vi khuẩn bạc Việt Nam 547 3.5 Kết đánh giá độc tính chủng vi khuẩn bạc với dòng NILs mang đơn gen kháng bệnh bạc 548 3.6 Phương pháp đánh giá tính kháng/nhiễm bệnh bạc điểu kiện lây nhiễm nhân tạo 550 3.7 Kết đánh giá tính kháng bạc tập đồn giống lúa Việt Nam dịng/gióng lúa kháng bạc nhập nội từlRRI miễn Bắc diễu kiện lây nhiễm nhân tạo 552 3.8 Những nghiên cứu ứng dụng thị phân tử chọn tạo gióng lúa kháng bệnh bạc 556 IV ĐỊNH HƯỚNG KẾ HOẠCH ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHỌN GIỐNG PHÂN TỬ ĐẾ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHẤNG DA YẾU Tố TẠI VIỆT NAM 559 4.1 Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng đa yếu tố giới 559 4.2 Định hướng nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng đa yếu tố Việt Nam 561 TẦI LIỆU THAM KHẢO 564 Chương MỘT SỐ CỔNG NGHỆ MỚI TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA I GIỚI THIỆU 569 II CÔNG NGHỆ CHUYỂN GEN LÚA 569 2.1 Phương pháp chuyển gen thực vật 571 2.2 Nghiên cứu chuyển gen vào lúa 574 2.3 Một số thành tựu nghiên cứu chuyển gen lúa 578 III CÔNG NGHỆ RNAi - TIỀM NẲNG ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA 589 3.1 Q trình sinh tổng hợp mơ hình hoạt động sRNA 590 3.2 Kiểm sốt biểu gen cơng nghệ RNAi 593 33 Một só ứng dụng công nghệ RNAi tạo giống lúa 599 IV CÔN6 NGHỆ CHỈNH SỬA HỆ GEN (GENOME-EDITING) 602 4.1 Giới thiệu vể công nghệ chỉnh sửa hệ gen .602 42 Cơ chế hoạt động hệ thống CRISPR-CAS 606 43 ứng dụng hệ thống CRISPR-CAS chỉnh sửa hệ gen V MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 613 5.1 Thiết kế trình tự gRNA đặc hiệu chỉnh sửa gen OsP5CStăng cường tính chóng chịu hạn 608 mặn giống lúa BC15 công nghệ CRIPR/CAS9 613 5.2 Nghiên cứu chuyển gen mã hóa nhân tố phiên mã Mt OsDREB 1A liên quan tính chịu hạn vào giống lúa Việt Nam 626 5.3 Nghiên cứu chuyển gen OsNAd liên quan đến tính chịu hạn vào giống lúa Japónica 636 5.4 Xác định số lượng thể đóng hợp tử lúa chuyển gen OsNACl băng kỹ thuật PCR định lượng thời gian thực 645 5.6 Nghiên cứu khả chịu hạn dòng lúa chuyển gen OsNAd 651 TÀI LIỆU THAM KHẢO 664 Chương D ự BÁO TƯƠNG LAI VÀ MỘT s ố ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CÂN NGHIÊN cứu CHỌN TẠO GIỐNG LÚA d NƯỚC TA I GIỚI THIỆU 671 II NHỮNG DÓNG GĨP CỦA ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆTRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA 673 2.1 Một số công nghệ cốt lõi ngành chọn tạo giống lú a .676 III NHỮNG Dự BÁO VỂTƯƠNG LAI CÂY LÚA 683 3.1 Tình hình sản xuất lúa gạo g iớ i 683 32 Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam 685 33 Dự báo tương lai vé sản xuất lúa gạo 691 IV MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN NGHIÊN cứu PHÁT TRIỂN LÚA GẠO 695 4.1 Định hướng giống 695 42 Định hướng vé công nghệ 696 TÀI LIỆU THAM KHẢO 701 GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ 703 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính lồi lúa Japónica (hay Sínica), Javanica Indica 37 Bảng 1.2 Năng suẫt lúa Trung Quốc Nhật Bản kỷ qua (t/ha) 39 Bảng 1.3 Nhận dạng giai đoạn sinh trưởng lúa 66 Bảng 1.4 Tóm tắt ảnh hưởng QTL tính trạng chát lượng xay xát lập gen lúa 101 Bảng 1.5 Các gen liên quan đến chất lượng biểu 104 Bảng 2.1 Tác nhân liều lượng xử lý đột biến tạo giống lúa 132 Bảng 2.2 Một số đặc tính nơng học dòng đột biến hệ M3 151 Bảng 2.3 Một số đặc điểm DT39 152 Bảng 2.4 Kết khảo sát cặp mói SSR với dòng lúa đột biến 155 Bảng 2.5 Các tiêu vễ alíele, số đa dạng PIC locus SSR đa hình nhận biết dòng lúa đột biến 156 Bảng 2.6 Bánh giá số đặc điểm hình thái dòng lúa đột biến 157 Bảng 2.7 Phản ứng dòng đột biến với chủng bạc khác 159 Bảng 2.8 Tỷ lệ xanh tái sinh liều chiếu xạ khác 165 Bảng 2.9 Kết sàng lọc QTL Saltol 12 dòng đột biến 167 Bảng 2.10 Kết đánh giá mặn nhân tạo dòng đột biến 168 Bảng 2.11 Kết đánh giá số đặc điểm nơng, sinh học dòng đột biến chịu mặn (vụ Xuân 2015) 169 Bảng 2.12 Khả chống chịu dòng đột biến (vụ Xuân 2015) 170 Bảng 2.13 Tỷ lệ sống sót liếu chiếu khác 173 Bảng 2.14 Một số đặc điểm nơng học dịng hệ M, liều chiếu 174 Bảng 2.15 Ảnh hưởng chiếu xạ đến tẩn suất xuất biến dị chiểu cao (%) 177 Bảng 2.16 Ảnh huởng chiếu xạ đến tán suất xuất biến dị vé thời gian sinh trưởng (%) 178 Bảng 2.17 Ảnh hưởng chiếu xạ đến tẩn suất xuất biến dị đẻ nhánh (%) 179 Bảng 2.18 Thơng tin mói thiết kế cho nghiên cứu gen BGIOSGA024502(Ghd7) .182 Bảng 2.19 Phân tích đột biến vùng mã hóa gen BGIOSGA024502 (Ghd7) 184 tâm K H TM iA TN G Ơ 366,367,368,376,379,380, 381, 382, 415, 421, 424, 427, 455,457,458,459,460,461, 464,465,466,467,470,471, 472,475,476,477,478,479, 480,481,482,484,485,486, 487,488,490,491,492,496, 497,500,501,503,504,507, 514,515,545,548,565,566, 569,570,571,573,574,576, 590,592,602,603,604,605, 606,607,608,609,611,614, 615,617,618,619,620,621, 622,625,628,629,631,632, 634,638,639,640,641,642, 643,645,646,647,650,652, 654,655,675,678,698,703, 704,705,706,707,708,710, 711,712,713,714,715,716,717 DRE 421, 422, 626 Dehydration responsive element (Yếu tố đáp ting hạn) - Đoạn DNA nằm vùng promoter gen đáp ứng stress, có vai ữò điểu hòa hoạt động gen, hoạt động phụ thuộc vào điều kiện hạn hán môi trường DREB 422, 626 Dehydration responsive element­ binding protein (Protein liên kết vói yêu tố đáp ling hạn DRE) - Nhân tô' phiên mã liên kết vói yêu tố đáp ứng hạn DRE hên vùng promoter gen đích, có khả hoạt hóa biểu gen đích 708 * Cơng nghérinh &ỌCvá tĩíể n ^ ứ ũ Ịd ự n q m q ọ ỉìtạ ũ g ịố ìiỹ lứ a V ỉệ ĩN ế m E enzyme 23, 285,288, 314, Là nhóm protein chuyên biệt 379, 381, 420, 447, 459, 460, chịu trách nhiệm xúc tác cho 461, 462, 464, 467, 475, 476, phản ứng hóa học tếbào 477,478, 484, 485, 486, 487, 490, 492, 496, 497, 498, 500, 503, 504, 505, 514, 571, 583, 584, 585, 586, 587, 591, 592, 594, 597,599,602, 603, 613, 616, 619, 621, 622, 629 F FAO ,144,147,1 89, 692, Food and Agriculture Organiza­ 693, 694, 701 tion of the United Nations -To chức Lương thực Nống nghiệp Liên hiệp quốc G GBS 373, 380, 381,385, 386, Genotyping by Sequencing: Đánh 413, 416 Genetic variation 566 giá kiểu gen giải trình tự Biên thề di truyền mô tả khác biệt di truyền xảy tự nhiên cá thể loài Biến thể cho phép linh hoạt sông quần thể trước thay đổi hồn cảnh mơi trường Do đó, biến thể di truyền thường coi lợi thê' hình thức chuẩn bị cho điều khơng mong tnuôh genome 31,90,117,191,195, 281,282,284,290,292,298, 299,302,306,307,308,309, 310,313,315,318,319,353, 354,362,363,364,365,366, 367,368,369,375,381,386, 414,415,416,515,538,559, 564,565,602,606,614,697 Hệ gen, Bộ gen hay hệ gen, genome tập hợp chứa đựng tồn thơng tin di truyền thể sinh vật mã hóa DNA (ở số virus 708 v Cơng nghê sinh học triển vọng ứng dụng chọn tao giAng lóa dW tN affl E enzyme 23, 285,288, 314, Là nhóm protein chuyên biệt 379, 381, 420, 447, 459, 460, chịu trách nhiệm xúc tác cho 461, 462, 464, 467, 475, 476, phản ứng hóa học tếbào 477,478, 484, 485, 486, 487, 490, 492, 496, 497, 498, 500, 503, 504, 505, 514, 571, 583, 584,585, 586, 587, 591, 592, 594, 597, 599, 602, 603, 613, 616, 619, 621, 622, 629 £r FAD 132,144,147,189, 692, Food and Agriculture Organiza­ 693, 694, 701 tion of the United Nations -TƠ’ chức Lương thực Nịng nghiệp Liên hiệp quốc G DBS 373, 380, 381,385, 386, Genotyping by Sequencing: Đánh 413,416 Genetic variation 566 giá kiểu gen giải trình tự Biên thể di truyền mô tả khác biệt di truyền xảy tự nhiên cá thể loài Biến thể cho phép linh hoạt sơhg cịn quần thể trước thay đổi hồn cảnh mơi trường Do đó, biến thể di truyền thường coi lợi thế, hình thức chuẩn bị cho điều không mong muôh genome 31,90,117,191,195, 281,282,284,290,292,298, 299,302,306,307,308,309, 310,313,315,318,319,353, 354,362,363,364,365,366, 367, 368,369,375,381,386, 414,415,416,515,538,559, 564,565,602,606,614,697 Hệ gen, Bộ gen hay hệ gen, genome tập hợp chứa đựng tồn thơng tin di truyền thể sinh vật mã hóa DNA (ở số virus có thề •Ju n to * THUẬT N6Ơ 367, 368, 369, 375, 381, 386, RNA) BỘ gen bao gồm 414, 415, 416, 513, 536, 557, vùng chứa gen lẫn đoạn 562, 563, 598, 602, 610, 689 không phiên mã genotype 117,199, 320 Kiểu gen phần câu trúc di truyền tếbào, cá thể nào, định đặc điểm (kiểu hình), châ't di truyền tính trạng tổ hợp gen tạo nên, thể bên ngồi thơng qua kiểu hình GWAS 219, 281, 371, 372, Genome Wide Association Study 373, 374, 375, 376, 377, 378, - Nghiên cứu liên kết toàn 383, 385, 386, 387, 399, 400, hệ gen 401, 403, 404, 405, 407,408, 412, 494, 672 H haplotype 196,197, 215, Là nhóm alen từ lo- 219, 297, 301, 367, 372, 376, cus khác nằm 401,406, 515 nhiễm sắc thể thường di truyền heat shock protein - HSP Heat shock protein (Protein sổc nhiệt) 420 - Protein tổng họp tếbào bị sổc nhiệt, có vai trị bảo vệ tếbào trạnh khỏi tổn thưong sơc nhiệt homologous recombina­ Homolọgoụs recombination (Tái tio n -H R 602 tổ hợp tương đồng) - Cơ chế sửa chữa xác sợi DNA bị đứt gãy củạ tệ bào sinh vật nhân chuẩn, dựa trình tự sợi DNA tương đồng 710 Công nghệ sinh học triển vọng ứng dụng chọn tạo giống lúa A Viết Nam I Illumina 288, 313, 314, 320, Tên thiết bị đọc trình tự 381 IRRI 39, 94, ,109,114, International 1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 6 , Institute - Viện Nghiên cứu Lúa 175,189, 223, 224, 226, 227, gạo Quốc tê' Rice Research 228, 236, 243, 259, 260, 262, 263, 273, 274, 277, 279, 281, 510, 519, 522, 527, 528, 536, 539, 544, 545, 546, 550, 551, 552, 554, 555, 560, 561, 566, 674, 679, 686, 688, 690 L LB 458, 464, 475, 487, 497, Môi trường nuôi vi khuẩn 498, 499, 500, 638 Luria-Bertani LEA 420, 585 Late embryogenesis abundant proteữi (Protein hình thành giai đoạn phát triển muộn phôi) - Protein có vai trị bảo vệ tế bào thực vật chơng lại tổn thương yếu tố môi trường phi sinh học bất lợi gây linkage disequilibrium Linkage Disequilibrium: Liên kết 277 mâ't cân bằng, liên kết không ngẫu nhiên alen lo­ cus khác quần thể nhâ't định Các locus cho hạng thái mâ't cân liên kết tần sốliên kết alen khác chúng cao thâp so với dự kiên nêu locus độc lập liên kết ngẫu nhiên LTH Monogenic lines 527 M MABC 208, 210, 211, 212, Marker assisted backcrossing: 213, 214, 215, 260, 261, 539, Chọn giống dựa vào thị phân 559, 560, 562, 563 tử lai trở lại Là lai chuyên gen mục tiêu từ cho QTL/gen vào nhân gen thị lên kết với gen chuyển di truyền nhân QTL/gen Manhattan plot 407 Biểu đổ Manhattan loại biểu đổ phân tán, thường sử dụng để hiên thị liệu với số lượng điểm liệu lớn, nhiều biên độ khác không phân phôi giá trị cường độ cao hon Biểu đồ thường sử dụng nghiên cứu liên kết toàn bộ gen (GWAS) để hiển thị SNP có ý nghĩa MAS 91, ,1 ,1 ,1 , 191 ,1 ,1 ,1 9 , 200, 201, Marker-Assisted Selection: Chọn giông nhờ thị phân tử Mục 202, 203, 204, 205, 206, 207, đích lai chuyển QTL/gen 214, 215, 216, 218, 222, 276, mục tiêu từ cho gen vào 278, 295, 297, 300, 539, 556, nhận gen thông qua sàng lọc 557, 562 thị liên kết chặt với QTL/ gen chuyển microarray 289, 304, 376, Một chip DNA tập họp 379, 380, 455, 483, 637 phân tử DNA cố định hàng theo thứ tự bề mặt nhỏ thủy tinh, Sili­ nhựa Công nghệ cho phép phân tích mức độ biểu gen (phiên mã) tế bào, mô, quan, sinh vật hỗn họp 712 Công nghệ sinh học triển vọng úng dụng ừong chọn tạo giáng lúa Việt Nam phức tạp, thời điểm nhâ't định trạng thái nhâ't định so với mẫu tham khảo Molecular marker 117 Là điểm mốc (landmarks) hên nhiễm sắc thể (NST) hoạt động điểm tham chiếu (refer­ ence points) vị trí gen quan tâm đổ di truyền Hay nói cách khác, thị phân tử (có thể gọi thị di truyền) đoạn DNA có liên quan tới vị trí cụ thể hệ gen Chi thị phân tử sử dụng sinh học phân tử, công nghệ sinh học nhằm phát trình tự DNA cụ thể hỗn hợp DNA chưa xác định Có thể hiểu đon giản thị phân tử đoạn DNA dùng để phân biệt hai cá thể, hai dịng giơng khác MS 162, 224, 243, 306, 456, Môi trường nuôi thực vật 465, 527, 528, 549, 551, 616, Murashige & Skoog 629, 630, 634, 647 Multiple-trait packaging Kê' hoạch phát triển dịng lúa 560 đa tính trạng mutation 134,135, 189, 366 Đột biên biên đổi bất thường vật chất di truyền câp độ phân tử (DNA, gen) cấp độ tế bào (nhiễm sắc thê), dẫn đêh biên đổi đột ngột một sơ' tính ữạng, biên đổi có tính chất bền vững di truyền cho địi sau GIẢITHÍCH THUẬT NGỮ N NACRS 427 NAC recognition sequence (Trình tự nhận biết protein NAC) - Đoạn DNA nằm vùng promoter gen đáp ling stress, có vai trị điều hịa hoạt động gen thơng qua liên kết với protein NAC NextGENe 315 Phần mềm dị tìm SNPs NHEJ 602, 608, 609, 610, Non-homologous end-joining (Ghép nối tận không tương 611 đổng) - Cơ chế sửa chữa DNA ngẫu nhiên tế bào sinh vật nhân chuẩn NILS 241, 244, 510, 516, Near Isogenic Lines: Các dòng 517, 538, 539, 544, 545, 546, cận đẳng gen 548, 551 NST ,9 ,9 ,1 0 ,1 , ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 1 , ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 6 , ,1 ,1 ,1 ,1 , 210, 211, 212, 213, 230, 231, 232, 233, 234, 240, 247, 259, 263, 264, 266, 269, 287, 291, 293, 294, 295, 296, 299, 300, 301, 355, 356, 357, 358, 361, 362, 391, 392, 397, 405, 408, 519, 545, 574, 625 nucleotide 78,104,106, ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 , 197, 281, 283, 285, 286, 287, 288, 289, 290, 292, 296, 301, 304, 305, 306, 309, 314, 315, 322, 324, 325, 327, 328, 329, 331, 332, 333, 335, 336, 338, 339, 340, 341, 342, 343, 344, 345, 346, 353, 358, 359, 364, 365, 368, 369, 371, 376, 419, Nhiễm sắc thể nguyên tố siêu nhỏ tạo thành từ phân tử DNA protein, his­ tone protein khơng histone Nó mang gen, mang thơng tin di truyền, truyền từ tế bào mẹ sang tế bào trình phân chia tếbào Các trình tự A, T, G, c Cơng nghệ sinh học V* triển vọng ứng dụng chọn tạo gióng lúa Việt Nam 457, 461, 467, 488, 515, 568, 604, 606, 607, 610, 617, 621, 622, 625 p PCA 378, 388, 389, 400, 401, 404,405 Principal component analysis (PCA) : Phân tích thành phần phương pháp phân tích liệu, thường thống kê đa biên, bao gồm biên đổi liên kết vói (được gọi "tương quan") thành biến mói khơng tương quan với Các biên gọi "thành phần chính" trục Nó cho phép người thực hành giảm số lượng biến làm cho thông tin dư thừa PCR 18,23,154,155,158,163, Polymerase chain reaction (Phản 166,167,182,183,191,226, ứng chuỗi polymerase) - Phản 231,260,263,283,287,288, ứng trùng hợp tổng hợp DNA 303,305,306,307,309,310, nhân tạo nhờ enzyme DNA poly­ 311,346,349,350,365,379, merase Đây phương pháp 455,456,457,458,459,460, sử dụng rộng rãi sinh 463,464,465,466,467,469, học phân tử để tạo nhiều 470,471,472,473,474,475, đoạn DNA cụ thể 476,477,478,479,480,481, Sử dụng PCR, 482,484,485,486,487,488, (hoặc nhiều hơn) chuỗi 490,491,496,497,498,500, DNA khuếch đại theo cầp 501,502,503,504,505,515, sô' nhân để tạo hàng ngàn đêh 516,547,548,565,584,598, hàng triệu đoạn DNA 599,615,616,617,618,619, cụ thể 620,627,628,629,630,631, 632,633,634,635,636,637, 638,639,640,641,642,643, 644,645,646,647,648,649, 650,651,652,653,654,655,664 phenotype 189 Kiểu hình, cịn gọi kiểu biểu (phenotype): biểu hay nhiều tính trạng cá thể ữong giai đoạn phát triêh đinh Kiểu hình kết mơì tương tác kiểu gen mơi trường phytohocmon 73 Là hc mơn thực vật, đóng vai trò trung tâm điều chỉnh phát triêh tếbào phận Polymorphism 281, 302, 371 Đa hình định nghĩa khả chất tổn hai nhiều pha tinh thể khác cách xếp và/hoặc cấu tạo phân tử câ'u trúc tinh thể pyrosequencing 288, 304, Kỹ thuật phát triển 305, 367 công ty 454 Life Science, hệ thống giải trình tự DNA hai bước có độ tương đồng cao với dung lượng lớn râ't nhiều so với hệ thơng giải trình tự Sanger Kỹ thuật dựa nguyên lý "giải trình tự tổng hợp" bao gổm khởi động sợi DNA giải trình tự, giải trình sợi DNA bổ sung phản ứng enzyme Đây hệ thống kết hợp với việc khuếch đại số lượng lớn đoạn DNA kèm pyrosequencing dung khối lớn giêng picotiter Nguyên lý dựa việc nhận 716 Cống nghệ sinh học triển vọng úng dụng chọn tạo glỗng lúa Việt Nam biết pyrophosphate (PPi) giải phóng q trình gắn nucleotide, tạo tín hiệu ánh sáng, hiệu kỹ thuật kết thúc chuỗi dideoxinucleotìde Q QQ plots 389 Trong thống kê, biểu đổ Q_Q (lượng tử-lượng tử) biểu đổ xác suất, phương pháp đổ họa để so sánh hai phân phối xác suất cách vẽ lượng tử chúng với QTL 71, 72, 73, 75, 76, 77, Quantitative trait loci (Q T L): Một 78, 79, 80, 81, 89, 90, 91, 93, locus tính trạng định lượng 94, 95, ,1 0 ,1 ,1 ,1 , vùng DNA NST có liên quan 104,105,106,107, 108,110, chặt chẽ với tính trạng định 1 ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 , lượng, vùng nhiễm sắc 6 ,1 ,1 ,1 ,1 ,1 , thể nơi có mặt nhiều gen 198, 200, 201, 202, 203, 204, định tính trạng định lượng 205, 206,207, 208, 209,210, quan tâm 211, 213, 215, 218, 219, 259, 277, 281, 282, 295, 296, 300, 301, 364, 374, 375, 391, 392, 397, 399, 401, 406, 407,408, 409, 410, 411, 412, 413, 434, 442, 447, 449, 518, 539, 583 quantitative trait 118, 277, Tính trạng số lượng: tính trạng 564 tính tốn được, nhiều gen quy định, có biến dị liên tục; chủ yếu thể suâ't, sản lượng trồng, vật nuôi 717 GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ R re a c tiv e o x ig e n sp e c ie s - R O S Reactive oxygen species (Các 419 dạng oxy phản ứng) - Các hợp chất chứa gốc oxi có tính khử, dễ Read 315 RT-PCR 462, 465, 471, 472, tham gia phản ứng Đoạn đọc trình tự ngắn Reverse transcription polymerase 473, 616, 645, 646, 648, 650, 658 chain reaction (Phản ứng nhân DNA chép ngược) - phản ứng PCR tổng hợp DNA dùng khuôn RNA s Sanger 182, 281, 283, 284, 285, Tên thiết bị đọc trình tự đoạn 289, 304, 305, 367, 454, 485, 506 ngắn (1500bp) Super cotig - chuỗi cotig s c a ffo ld ,3 0 s c h e m e ,5 SN P ,1 ,1 ,1 ,1 , 205, 216, 219, 220, 221, 281, Single Nucleotide Polymorphism (SNP) :đa hình đơn nucleotide 292, 297, 298, 299, 300, 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 346, 347, 348, 349, 353, 357, 358, 360, 361, 362, 364, 365, 366, 367, 371, 372, 373, 374, 376, 378, 380, 381, ,3 , , , , , 407, 414, 415, 416 s p ik e le t , 0 , ,4 Ở lúa đơn vị hoa bao gồm đ ế hoa, vỏ trâu hoa S S R ,1 5 ,1 , ,1 , Simple Sequence Repeat- Lặp lại 216, 220, 226, 227, 229, 230, trình tự đơn giản 231, 232, 233, 234, 240, 243, 247, 259, 260, 263, 264, 266, 268, 269, 275, 296, 297, 298, 311, 346, 538, 565 s tre s s , , , , Yếu tố môi trường gây ảnh hưởng 421, 422, 423, 424, 425, 426, tiêu cực đến sinh vật 427, 428, 429, 455, 456, 457, , , 6 , ,4 , , 485, 489, 490, 492, 493, 494, 560, 570, 577, 585, 588, 592, 593, 601, 613, 614, 615, 616, 617, 618, 626, 636, 644, 657, 661, 662, 663, 664 s y n te n y m a p p in g 9 Lắp ghép trình tự hệ gen cơng việc xếp SỐlượng lớn đoạn trình tự DNA ngắn nhằm tạo NST T TALEN 603, 604, 605, 606, 608, 609, 610, 624 Transcription activator-like effec­ tor nuclease - Nuclease có câíx trúc giơng với yêu tố hoạt hóa phiên mã T i-p la s m id , , Tumor inducing plasmid (Plasmid gây khôl u) X Xoo 510, 542, 545, 547, 548, Vi khuẩn bạc 549, 581 z ZEN 624 603, 604, 606, 608, 609, Zinc-finger nuclease - Nuclease có câu trúc phân tử hình ngón tay, liên kết với ion kẽm nh A xu At b An ĐẠI HỌC Q U Ố C GIA H A NỘI 16 Hàng Chuối - Hal Bà Trũng - Hà NỘI Tổng Biên tập: (04) 397140511 ; Biên tập-Chế bản: (04) 39714896; Hànhchfnh:(04) 39714899 Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc - Tổng biên tập: TS PHẠM THỊ TRÂM Biên tậ p x u ấ t b ả n : Biên tậ p chuyên ng àn h : C h ế bản: Trình b y bìa: T R ỊN H THỊ T H U H À H O À N G LÊ T H U HIÉN - TRỊN H THỊ T H U H À TRÁN VÕ NGUYỄN N GỌ C ANH CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ TRIỂN VONG ỨNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA ò VIỆT NAM ô ã ã Mó số: 1K - 39ĐH2018 In 200 cuốn, khổ x cm Công tyTN H H in Thanh Bình Địa chỉ: s ố 432 Đ ường K2, cẩ u Diễn, Q Nam Từ Liêm, Hà Nội Số XN ĐKXB: 2048-2019/CXBIPH/01 - 66/ĐHQGHN, ngày 10/06/2019 Quyết định xuất số: 08KH-TN/QĐ - NXB ĐHQGHN 11/06/2019 In xong nộp lưu chiểu năm 2019 CÔNG NGHỆ SINH HQC TRIỂN VỌNG UNG DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIONG LÚA VIỆT NAM Lúa trồng quan trọng giới với tỉ người sử dụng hàng ngày, Việt Nam, lúa mặt hàng xuất chủ lực, có vai trị dặc biệt quan trọng với 70% dân số an ninh lương thực đất nước Thực tế chứng minh tốc dộ tăng suất lúa có tượng bão hòa dang bị chững lại Trong bối cảnh biến dổi khí hậu diễn ngày thường xuyên diện rộng nhiều mức độ vượt tầm kiểm soát người, sử dụng đơn phương pháp chọn giống truyền thống, suất lúa gạo Việt Nam tăng 20 - 25% vòng 10 năm tới, điều không dáp ứng tốc dộ tăng dân số nhu cầu xuất Việt Nam Do đó, đến lúc phải kết hợp cách hài hịa phương thức lai truyền thống với cơng nghệ sinh học dể chọn tạo giống lúa cách nhanh, xác hiệu Trong phương pháp chọn giống truyền thống chỗ dựa chủ yếu để trì sản lượng cơng cụ chọn giống trồng sử dụng Công nghệ Sinh học đại đóng vai trị quan trọng việc thực hóa.một bước nhảy vọt chọn tạo giống lúa có tính trạng mong muốn suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh điều kiện ngoại cảnh bất lợi Giá: 680.000đ