luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử ssrs liên kết với locus kiểm soát chất lượng xơ ở cây bông luận án ts sinh học 624201

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSRs LIÊN KẾT VỚI LOCUS KIỂM SỐT CHẤT LƢỢNG XƠ Ở CÂY BƠNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - 2016 z ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSRs LIÊN KẾT VỚI LOCUS KIỂM SỐT CHẤT LƢỢNG XƠ Ở CÂY BƠNG Chun ngành: Di truyền học Mã số: 62420121 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Thanh Thủy PGS TS Trịnh Đình Đạt Hà Nội - 2016 z LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án thực Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình nghiên cứu tác giả khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ đƣợc cám ơn, tài liệu trích dẫn nêu luận án đƣợc rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng 10 năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Thị Minh Nguyệt z LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Trịnh Đình Đạt, TS Nguyễn Thị Thanh Thủy, thầy tận tình dẫn dắt, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho NCS suốt trình nghiên cứu khoa học hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ tận tình Thầy Cô giáo Bộ môn Di truyền học, Thầy Cô Khoa Sinh học nhƣ Thầy Cô cơng tác Phịng Đào tạo Sau Đại học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội suốt trình học tập Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn TS Trịnh Minh Hợp, cán nghiên cứu Phòng Nghiên cứu Công nghệ Sinh học Ban Lãnh Đạo Viện nghiên cứu Bông PTNN Nha Hố chia sẻ kinh nghiệm, nguồn vật liệu, tạo điều kiện giúp đỡ, động viên NCS suốt trình thực luận án Trong trình thực luận án, Nghiên cứu sinh nhận đƣợc chia sẻ, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cán bộ, bạn bè đồng nghiệp công tác Bộ môn Sinh học Phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp Ban Lãnh Đạo Viện, Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quan tâm tận tình Cơng trình nghiên cứu Nghiên cứu sinh nằm Đề tài “Nghiên cứu áp dụng thị phân tử để chọn tạo giống bơng có chất lƣợng xơ tốt” thuộc Chƣơng trình Cơng nghệ Sinh học Nơng nghiệp cấp Nhà nƣớc giai đoạn 2010- 2015 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới Gia đình bạn bè, ngƣời ln đồng hành dành quan tâm, khích lệ Nghiên cứu sinh suốt trình học tập hoàn thành luận án Hà Nội, tháng 10 năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Thị Minh Nguyệt z MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 11 Tính cấp thiết đề tài luận án 11 Mục tiêu nghiên cứu 12 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 12 Những đóng góp luận án 13 Phạm vi giới hạn luận án 13 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 14 1.1 PHÂN LOẠI HỌC VÀ Q TRÌNH TIẾN HĨA CỦA CHI BƠNG GOSSYPIUM 14 1.1.1 Phân loại học 14 1.1.2 Quá trình tiến hóa chất xơ đặc tính chất lƣợng xơ bơng 15 1.2 ĐÁNH GIÁ NGUỒN TÀI NGUYÊN DI TRUYỀN VÀ PHÂN TÍCH ĐA DẠNG DI TRUYỀN TRONG CHI BƠNG 18 1.2.1 Sự đa dạng tiêu hình thái nơng học bơng 18 1.2.2 Đa dạng di truyền phân tử nguồn gen trồng trọt 19 1.2.2.1 Nguồn gen lưỡng bội 19 1.2.2.2 Nguồn gen tứ bội 20 1.3 MỘT SỐ KỸ THUẬT CHỈ THỊ PHÂN TỬ VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG TRÊN CÂY BÔNG 22 1.3.1 Một số kỹ thuật thị phân tử bơng 22 1.3.2 Sự phát triển thị SSR sở liệu thị phân tử 24 1.4 NGHIÊN CỨU LẬP BẢN ĐỒ LIÊN KẾT DI TRUYỀN VÀ BẢN ĐỒ CÁC LOCUS QUY ĐỊNH CHẤT LƢỢNG XƠ Ở CÂY BÔNG 27 1.4.1 Những nghiên cứu lập đồ liên kết di truyền giới 27 z 1.4.2 QTL nghiên cứu lập đồ QTL chất lƣợng xơ giới 31 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CHỌN TẠO GIỐNG BÔNG TẠI VIỆT NAM 40 CHƢƠNG VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 45 2.1.1 Các giống nghiên cứu 45 2.1.2 Chỉ thị phân tử SSR 46 2.1.3 Hóa chất thiết bị thí nghiệm 47 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 48 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49 2.3.1 Các phƣơng pháp theo dõi, đánh giá thí nghiệm đồng ruộng 49 2.3.1.1 Phương pháp lựa chọn vật liệu 49 2.3.1.2 Phương pháp gieo trồng, chăm sóc, đánh giá nguồn vật liệu 50 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích di truyền thị SSR 54 2.3.3 Phƣơng pháp lập đồ liên kết di truyền 56 2.3.4 Phƣơng pháp xác định thị phân tử SSR liên kết với locus kiểm sốt chất lƣợng xơ bơng 57 2.3.5 Các phƣơng pháp xử lý số liệu 57 2.3.5.1 Phương pháp xử lý thống kê 57 2.3.5.2 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền thị hình thái thị phân tử 57 2.3.5.3 Phương pháp lập đồ liên kết di truyền đồ QTL chất lượng xơ 59 2.3.5.4 Phương pháp vẽ đồ liên kết di truyền 60 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 61 3.1 ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN BÔNG LÀM VẬT LIỆU PHỤC VỤ NGHIÊN CỨU 61 3.1.1 Xác định đa dạng nguồn gen bơng tiêu hình thái 61 3.1.2 Xác định đa dạng di truyền nguồn gen thị z SSR 68 3.1.3 Nhận định tiềm đa dạng di truyền nguồn gen nghiên cứu 75 3.2 LỰA CHỌN BỐ MẸ VÀ LAI TẠO, ĐÁNH GIÁ, CHỌN LỌC TỔ HỢP LAI F1 THÍCH HỢP CHO NGHIÊN CỨU 77 3.2.1 Chọn lọc nguồn vật liệu bố mẹ cho lai tạo 77 3.2.2 Đánh giá khả kết hợp ƣu lai lai khác lồi bơng Luồi G hirsutum bơng Hải đảo G barbadense 79 3.2.2.1 Đánh giá khả kết hợp chung riêng giống bố mẹ Luồi G hirsutum Hải đảo G barbadense 79 3.2.2.2 Mức độ ưu lai tổ hợp lai suất, yếu tố cấu thành suất chất lượng xơ 81 3.3 XÂY DỰNG BẢN ĐỒ LIÊN KẾT DI TRUYỀN TRÊN HỆ GEN CÂY BÔNG TỨ BỘI BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ 83 3.3.1 Các đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành suất chất lƣợng xơ cặp giống bố mẹ 83 3.3.2 Xác định cặp mồi SSR cho đa hình hai giống bơng bố mẹ L591 HD138 84 3.3.3 Lai tạo quần thể lai F2 (L591 x HD 138) gieo trồng, theo dõi đồng ruộng 88 3.3.4 Phân tích phân ly di truyền quần thể lai F2 với thị SSR 89 3.3.5 Xây dựng đồ liên kết di truyền tứ bội sử dụng thị phân tử SSR 91 3.3.6 So sánh đồ liên kết di truyền hệ gen tứ bội G hirsutum x G barbadense sử dụng thị phân tử SSR 95 3.4 XÁC ĐỊNH CÁC QTL CHẤT LƢỢNG XƠ VÀ CÁC CHỈ THỊ SSR LIÊN KẾT GẦN VỚI CÁC QTL 98 3.4.1 Theo dõi, đánh giá số tiêu cấu thành suất chất lƣợng xơ quần thể lai F2 (L591 x HD138) 98 3.4.2 Xây dựng đồ QTL chất lƣợng xơ quần thể lai F2 (L591 z x HD138) 102 3.4.3 Xác định thị phân tử SSR liên kết gần với QTL chất lƣợng xơ 113 3.4.4 Đánh giá tiềm ứng dụng QTL kiểm soát chất lƣợng xơ thị SSR liên kết QTL chọn tạo giống 115 3.4.5 Chọn lọc nguồn gen triển vọng phục vụ công tác chọn tạo giống suất cao, chất lƣợng xơ tốt Việt Nam 120 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 124 KẾT LUẬN 124 ĐỀ NGHỊ 125 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ LỤC 142 z DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN ARN AFLP Chr cM Acid Deoxyribo Nucleic Acid Ribonucleic Amplified Fragment Length Polymorphism Backcross Inbred Line Bulked Segregant Analysis Base pair Cleaved Amplified Polymorphic Sequences Chromosome CentiMorgan CMD Cotton Marker Database CIM CRM cs CTAB EST GCA GBS Composite Interval Mapping Comprehensive Reference Map ISSR H HG% LG LOD MAS MABC Inter-Simple Sequence Repeat Observerd Heterogeneity Rate of heterogeneous Linkage group Log of the odds ratio Marker Assisted Selection Marker Assisted Backcrossing MSTĐ NAM Nested Association Mapping BIL BSA bp CAPS Cetyltrimethylammonium bromide Expressed Sequence Tag General Combining Ability Genotyping by sequencing z Axít Deoxyribonucleic Axít ribonucleic Đa hình chiều dài phân đoạn đƣợc khuếch đại Dòng nội phối lai trở lại Phân tích phân ly nhóm Cặp bazơ Đa hình phân đoạn nhân đƣợc cắt giới hạn Nhiễm sắc thể Đơn vị khoảng cách đồ liên kết di truyền Cơ sở liệu thị Lập đồ kết hợp Bản đồ tham khảo Cộng Đoạn trình tự đƣợc biểu Khả phối hợp chung Phân tích kiểu gen giải trình tự Trình tự xen SSR Hệ số dị hợp đƣợc quan sát Tỷ lệ khơng đồng Nhóm liên kết Chọn lọc nhờ thị phân tử Chọn lọc dựa vào thị phân tử lai trở lại Mã số tập đoàn Lập đồ kết hợp lồng NST NSBX NSLT PCR PIC PTNN QTL qFE qFL qFS qFU qLP qSF R2 RAPD REMAP RIL RFLP RGA SCA SRAP SSR SNP TBE TGST TRAP UPGMA Polymerase Chain Reaction Polymorphism Information Content Quantitative Trait Locus Fiber Elongation QTL Fiber Length QTL Fiber Strength QTL Fiber Uniformity QTL Lint Percentage QTL Short Fiber index QTL Relative importance of a QTL Randomly Amplified Polymorphic DNA Retrotransposon-Microsatellite Amplified Polymorphism Recombinant Inbred Line Restriction Fragment Length Polymorphism Resistance Gene Analog Specific Combining Ability Sequence-Related Amplified Polymorphism Simple Sequence Repeat Single Nucleotide Polymorphism Tris-borate-EDTA Target RegionAmplification Polymorphism Unweighted Pair- Group Method with Arithmetical averages z Nhiễm sắc thể Năng suất xơ Năng suất lý thuyết Phản ứng chuỗi tr ng hợp Hệ số thơng tin đa hình Phát triển Nơng nghiệp Locus tính trạng số lƣợng QTL độ giãn xơ QTL chiều dài xơ QTL độ bền xơ QTL độ xơ QTL tỷ lệ xơ QTL số xơ ngắn Tầm quan trọng tƣơng đối QTL Đa hình ADN đƣợc khuếch đại ngẫu nhiên Đa hình khuếch đại vi vệ tinh- yếu tố nhảy ngƣợc Dòng nội phối tái tổ hợp Đa hình chiều dài phân đoạn giới hạn Yếu tố tƣơng tự gen kháng Khả phối hợp riêng Đa hình khuếch đại trình tự liên quan Trình tự lặp lại đơn giản Đa hình nucleotid đơn Thời gian sinh trƣởng Đa hình khuếch đại v ng đích Phƣơng pháp phân nhóm với trung bình số học