Luận văn: NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L.) docx

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC DIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L.) luËn v¨n th¹c sÜ sinh häc Thái Nguyên: 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC DIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L.) Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: 60.42.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: PGS.TS CHU HOÀNG MẬU Thái Nguyên: 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa có ai công bố. Tác giả Trần Thị Ngọc Diệp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS. TS Chu Hoàng Mậu đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơn TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh - Bộ môn Khoa học sự sống - Trường Đại học khoa học – Đại học Thái nguyên đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu của đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái nguyên, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh – KTNN và các thầy cô giáo, cán bộ trong khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện của Ban giám hiệu Trường Đại học Hùng Vương, Ban chủ nhiệm khoa Nông – Lâm – Ngư, cùng các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã tạo mọi điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn. Tác giả Trần Thị Ngọc Diệp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan……………………………………………………… i Lời cảm ơn……………………………………………………………… ii Mục lục……………………………………………………………… iii Những chữ viết tắt………………………………………………………. vi Danh mục các bảng……………………………………………… vii Danh mục các hình……………………………………………… viii MỞ ĐẦU………………………………………………………… 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU……………………………… 3 1.1.CÂY NGÔ………………………………………………… 3 1.1.1.Nguồn gốc và phân loại cây ngô………………………………… 3 1.1.2.Đặc điểm nông sinh học của cây ngô…………………… 3 1.1.3.Vai trò cây ngô trong nền kinh tế…………………………………. 5 1.1.4.Đặc điểm hóa sinh hạt ngô……………………………… 7 1.1.5.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam……… 8 1.1.5.1.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới……………………… 8 1.1.5.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam………………………… 12 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở THỰC VẬT………………………………… 13 1.2.1.Một số phương pháp sinh học phân tử sử dụng trong nghiên cứu quan hệ di truyền thực vật……………………………… 13 1.2.1.1.Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms – đa hình độ dài các đoạn cắt giới hạn)…………………………………… 14 1.2.1.2. Kỹ thuật AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism – đa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hình độ dài các đoạn được nhân bản chọn lọc)……………………………. 14 1.2.1.3. Kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeat – trình tự lặp lại đơn giản)…………………………………………………………………… 15 1.2.1.4.Bản đồ QTL (Quantiative Trait loci)………………………… 17 1.2.1.5. Kỹ thuật RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)…… 17 1.2.2. Nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở thực vật bằng kỹ thuật RAPD 20 1.2.3.Tình hình nghiên cứu sự đa dạng di truyền của ngô bằng kỹ thuật RAPD 22 1.3. NHẬN XÉT CHUNG…………………………………… 24 Chƣơng 2 . VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP……………………… 25 2.1.VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU……………………………………… 25 2.1.1.Vật liệu thực vật………………………………………………… 25 2.1.2.Hoá chất………………………………………………… 25 2.1.3.Thiết bị……………………………………………………… 26 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………………………… 26 2.2.1.Phương pháp hóa sinh…………………………………………… 26 2.2.1.1.Xác định hàm lượng lipid……………………………………… 26 2.2.1.2.Xác định hàm lượng protein…………………………… 26 2.2.1.3.Xác định hàm lượng đường tan 27 2.2.2.Phương pháp sinh học phân tử 27 2.2.2.1.Phương pháp tách DNA từ lá non của ngô 27 2.2.2.2.Phương pháp xác định hàm lượng và độ tinh sạch DNA tổng số 28 2.2.2.3.Phản ứng RAPD 29 2.2.2.4.Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu 30 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 3.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, HÓA SINH HẠT CỦA CÁC GIỐNG NGÔ NGHIÊN CỨU 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.1.1.Đặc điểm hình thái của 14 giống ngô nghiên cứu 31 3.1.2.Hàm lượng protein, lipid, đường của 14 giống ngô nghiên cứu 32 3. 2. PHÂN TÍCH TÍNH ĐA HÌNH DNA BẰNG KỸ THUẬT RAPD 35 3.2.1.Kết quả tách chiết DNA tổng số từ lá ngô 35 3.2.2.Kết quả nghiên cứu đa hình DNA bằng kỹ thuật RAPD 37 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50 CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism (Tính đa hình chiều dài các phân đoạn được nhân bản) ASTT Áp suất thẩm thấu CS Cộng sự DNA Deoxyribonucleic acid dNTP Deoxyribonucleotit triphotphat EDTA Ethylene Diamin Tetraaxetic Acid ISSR Inter Simple Sequence Repeats Kb Kilobase LEA Late Embryogeneis Abundant protein (Protein tổng hợp với lượng lớn ở giai đoạn cuối của quá trình phát triển phôi) PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi polymerase) RAPD Random Amplified Polymorphism DNA (Phân tích ADN đa hình được nhân bản ngẫu nhiên) RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism (Phân tích chiều dài các phân đoạn ADN cắt hạn chế) SDS Sodium Dodecyl Sulphat SDS-PAGE Phương pháp điện di trên gel polyacrylamid có chứa SDS SSR Simple Sequence Repeats STS Sequense Tagged Site TBE Tris - Boric acid - EDTA TAE Tris - Acetate - EDTA TE Tris - EDTA Tris Trioxymetylaminometan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Thành phần hoá học của hạt ngô và gạo (Phân tích trên 100)… 8 1.2 Dự báo nhu cầu ngô thế giới đến năm 2020……………… 9 1.3 Tình hình sản xuất ngô của một số khu vực trên thế giới giai đoạn 2005 – 2007…………………………………… 10 1.4 Tình hình sản xuất ngô của một số quốc gia trên thế giới năm 2007………………………………………………… 11 1.5 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ năm 2004 đến năm 2006 13 2.1 Đặc điểm 14 giống ngô nghiên cứu……………………… 25 2.2 Trình tự các nucleotide của 10 mồi RAPD sử dụng trong nghiên cứu…………………………………………………. 29 2.3 Thành phần phản ứng RAPD………………………………. 30 3.1 Đặc điểm của 14 giống ngô nếp địa phương………………. 31 3.2 Hàm lượng protein, lipid, đường trong hạt của 14 giống ngô 33 3.3 Phổ hấp thu DNA ở bước sóng 260nm và 280nm…………. 36 3.4 Số phân đoạn DNA xuất hiện ở từng giống ngô nghiên cứu… 38 3.5 Tỷ lệ phân đoạn đa hình khi sử dụng 10 mồi RAPD………. 47 3.6 Hệ số tương đồng di truyền của 14 giống ngô nếp………… 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 3.1 Hình dạng hạt của 14 giống ngô………………………… 32 3.2 Hình ảnh điện di DNA tổng số của 14 giống ngô………… 35 3.3 Phổ hấp thụ DNA của giống SLV đo ở bước sóng 260 nm. 37 3.4 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M1 của 14 giống ngô…………………………………………………. 39 3.5 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M2 của 14 giống ngô…………………………………………………. 40 3.6 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M4 của 14 giống ngô…………………………………………………. 41 3.7 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M6 của 14 giống ngô…………………………………………………. 42 3.8 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M8 của 14 giống ngô…………………………………………………. 43 3.9 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M9 của 14 giống ngô…………………………………………………. 43 3.10 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi RA159 của 14 giống ngô…………………………………………………. 44 3.11 Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi UBC23 của 14 giống ngô…………………………………………………. 46 3.12 Biểu đồ mô tả quan hệ di truyền của 14 giống ngô……… 49 [...]... tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tính đa dạng di truyền của một số giống ngô (Zea mays L.) 2 Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá chất lượng hạt của một số giống ngô nếp địa phương (Zea mays L.) - Khảo sát sự đa dạng và mối quan hệ di truyền của 14 giống ngô bằng kỹ thuật RAPD 3 Nội dung nghiên cứu - Phân tích đặc điểm hình thái, khối lượng và kích thước hạt của một số giống ngô nếp địa phương - Xác... trong hạt của các giống ngô nghiên cứu - Phân tích sự đa hình DNA được nhân bản ngẫu nhiên, xác định mức sai khác trong cấu trúc DNA hệ gen của các giống ngô nghiên cứu - Thiết lập mối quan hệ di truyền của 14 giống ngô 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 CÂY NGÔ 1.1.1 Nguồn gốc và phân loại cây ngô Cây ngô (Zea mays L.) thuộc... dấu protein [26] 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Ở Việt Nam, Bùi Mạnh Cường và cs (2002) đã tiến hành nghiên cứu sự đa hình di truyền của một số giống ngô và xác định được một số cặp lai ưu tú có khả năng cho ưu thế lai cao [5] Ngô Hữu Tình và cs (2002), nghiên cứu khoảng cách di truyền của các cặp lai và nhóm ưu thế lai ở một giống ngô, kết quả tuyển... lai và nhiều nguyên nhân khác dẫn đến sự cạn kiệt về nguồn gen giống ngô địa phương Vì vậy việc sưu tập, nghiên cứu và đánh giá nguồn gen các giống ngô địa phương là hết sức cần thiết 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở THỰC VẬT 1.2.1 Một số phƣơng pháp sinh học phân tử sử dụng trong nghiên cứu quan hệ di truyền thực vật 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... ở nước ta còn ít Sự đa dạng di truyền sẽ chỉ ra được mức độ sai khác giữa các giống ngô nghiên cứu ở mức độ phân tử đồng thời giải thích được tính đa dạng nguồn gen của cây ngô 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Vật liệu thực vật Sử dụng 14 giống ngô làm vật liệu nghiên cứu Nguồn gốc, đặc điểm... 70,3%, mức độ đa hình ISSR là 60,79% [39] Afzal và cs (2004) nghiên cứu tính đa hình của tập đoàn giống đậu xanh nhằm chọn tạo giống đậu xanh có năng suất cao và chịu bệnh đốm vòng do virus Các tác giả đã sử dụng 21 giống đậu xanh với 34 mồi ngẫu nhiên và thu được tổng số 204 phân đoạn DNA được nhân bản [23] Moretzohn và CS đã nghiên cứu sự đa dạng di truyền của lạc và mối quan hệ với dạng dại của chúng... hợp, giống đột biến và các giống ngô địa phương [20] Bên cạnh các giống ngô lai có năng suất cao đang được trồng phổ biến ở nhiều vùng trong cả nước, thì các giống ngô địa phương tuy có năng suất thấp nhưng chất lượng hạt cao, chất lượng ngô dẻo, thơm, ngon và chống chịu sâu bệnh tốt Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để nghiên cứu sự đa dạng di truyền của các giống cây trồng nói chung và cây ngô nói... khác nhau của cả nước Hàm lượng chất dinh dưỡng của ngô tùy thuộc vào từng giống, đặc biệt là các giống ngô nếp địa phương tuy năng suất không cao nhưng chất lượng của hạt ngô tốt phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng Vì vậy, việc nghiên 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn cứu đặc điểm hình thái, hóa sinh của các giống ngô giúp chọn được các giống ngô có... tới 0.891, sơ đồ quan hệ di truyền chia 96 dòng ngô nghiên cứu thành 17 nhóm [36] Hartings H và cs (2008) cũng sử dụng kỹ thuật này để xác định khoảng cách di truyền của 54 giống ngô Italy [32] Garcia và cs (2004) đã kết hợp các kỹ thuật RAPD, RFLP, AFLP và SSR để nghiên cứu đa dạng di truyền của 18 dòng ngô lai Sử dụng kỹ thuật AFLP thu được 774 băng đa hình, kỹ thuật RAPD khuếch đại được 262 băng... (2003) nghiên cứu đa dạng di truyền của một số giống đậu xanh cho thấy trong 5 mồi ngẫu nhiên chỉ có 3 mồi RA31, RA45, RA46 cho kết quả đa hình, hệ số tương đồng giữa các giống dao động từ 0,41- 0,80 [17] Kỹ thuật RAPD còn là một công cụ rất có hiệu quả trong việc tìm ra các chỉ thị phân tử để phân biệt các giống hay các loài khác nhau Raina và cs (2001) đã sử dụng chỉ thị RAPD – SSR để phân tích sự đa dạng . tâm nghiên cứu. Xuất phát từ l do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên cứu tính đa dạng di truyền của một số giống ngô (Zea mays L. ) 2. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá chất l ợng. http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM TRẦN THỊ NGỌC DI P NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L. ) Chuyên. giá chất l ợng hạt của một số giống ngô nếp địa phương (Zea mays L. ) - Khảo sát sự đa dạng và mối quan hệ di truyền của 14 giống ngô bằng kỹ thuật RAPD. 3. Nội dung nghiên cứu - Phân tích đặc