Công cụ mới trong chon giống cây trồng

Công cụ mới trong chon giống cây trồng

MARKER-ASSISTED BREEDING-MAS Công cụ mới trong chọn giống cây trồng Bert Collard & David Mackill Plant Breeding, Genetics and Biotechnology (PBGB) Division, IRRI bcycollard@hotmail.com & d.mackill@cgiar.org • Cơ sở của MAS ( chỉ thị phân tử) Molecular Markers • Tất cả cơ quan sống được hình thành từ các tế bào • Các tế bào sống được điều khiển bằng vật liệu di truyền gọi là DNA • Phân tử DNA được tạo thành chuỗi dài chứa các N ( Adenin [A]; Ctosin [C]; Guanine [G] và Thymine [T] • Chỉ mỗi phần nhỏ của chuỗi DNA tạo thành các gen • Gen mang mã di truyền cho các protein • Phân còn lại chủ yếu của DNA không mã hóa • Các vật liệu di truyền tổ chức bên trong các NST ( ví dụ cây Arabidopsis thaliana có 5 NST) • Tập hợp bộ nhiễm sắc thể gọi là genome • Trong 1 cá thể lưỡng bộ ( NST theo các cặp) có 2 allel của một gen, mỗi allel có nguồn từ một bố mẹ • Chỉ thị phân tử không xem xét như các gen bình thường khi chúng không có ảnh hưởng sinh học mà xem xét như các mốc điểm trong genome. • Chúng có thể nhận biết trình tự DNA truyền đạt di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác • Chúng dựa vào kiểm tra DNA phản ảnh được chỉ thị hình thái • DNA là cơ sở nhanạ biết các tính trạng quan sát được, chỉ thị hóa sinh là cơ sở gen tạo ra protein • Số marker này có thể dò tìm toàn bộ genome và tìm số lượng biến dị di truyền mỗi marker tìm ra trong một quần thể • Thông tin cung cấo cho nhà tạo giống phụ thuộc vào marker sử dụng, mỗi marker có ưu và nhược điểm riêng • Có các lại chỉ thị phân tử khác nhau – Chiều dài đoạn giới hạn đa hình- Restriction fragment length polymorphisms (RFLPs): – Hình thái phóng đại ngẫu nhiên-Random amplified polymorphic DNA (RAPDs): – Hình thái chiều dài đoạn phóng đại- Amplified fragment length polymorphisms (AFLPs): – Lặp lại chuỗi đơn giản- Simple sequence repeats (SSRs) or microsatellites: – Đa hình nucleotide đơn (SNPs) Single nucleotide polymorphisms NỘI DUNG 1. CHỌN GIỐNG DỰ TRÊN CHỈ THỊ PHÂN TỬ: LÝ THUYẾT VÀ THỰC TẾ • MARKER ASSISTED SELECTION: THEORY AND PRACTICE 2. HỆ THỐNG CHỌN GIỐNG MAS • MAS BREEDING SCHEMES 3. MỘT VÍ DỤ NGHIÊN CỨU CỦA IRRI • IRRI CASE STUDY 3. NHỮNG THỰC TẾ SỬ DỤNG MAS • CURRENT STATUS OF MAS SECTION 1 MARKER ASSISTED SELECTION (MAS): THEORY AND PRACTICE Định nghĩa: Chọn lọc dựa trên chỉ thị phân tử (Marker assisted selection- MAS) là sử dụng chỉ thị DNA liên kết chặt với locus mục tiêu để thay cho chọn lọc đánh giá kiểu hình Giả định: chỉ thị DNA (DNA markers) có thể dự đoán kiểu hình đáng tin cậy F 2 P 2 F 1 P 1 x large populations consisting of thousands of plants PHENOTYPIC SELECTION Field trialsGlasshouse trials Donor Recipient Chọn giống truyền thống CONVENTIONAL PLANT BREEDING Salinity screening in phytotron Bacterial blight screening Phosphorus deficiency plot F 2 P 2 F 1 P 1 x large populations consisting of thousands of plants ResistantSusceptible MARKER-ASSISTED SELECTION (MAS) MARKER-ASSISTED BREEDING Phương pháp chọn lọc kiểu hình trên cơ sở DNA markers [...]... tightly-linked DNA markers have been identified for several traits Giống thích nghi rộng-Mega varieties’ • Nhiều giống lúa trồng phổ biến phạm vi rộng, giống thích nghi rộng - “Mega varieties” – Nông dân rất ưa chuộng • Hiện có nhiều giống địa phương chống chịu bất thuận phi sinh học (abiotic stress tolerance ) • Nhưng nông dân bắt buộc phải sử dụng giống khác vì: • Năng suất thấp, đặc điểm nông học và chất... số tính trạng như chất lượng hạt Có thể chọn lọc sớm, trước khi gieo trồng, có thể chọn ngay ở thế hệ phân ly F2 hoặc F3 Increased reliability   Không bị ảnh hưởng của môi trường Có thể phân biệt giữa đồng hợp và dị hợp và chọn lcọ từng cây Lợi ích tiềm năng của MAS • Chọn lọc các kiểu gen chính xác và hiệu quả hơn – Phát triển giống nhanh hơn Crossing house • Sử dụng nguồn lực hiệu quả hơn – Đặc... pyramiding of different genes for powdery mildew resistance in wheat Plant Breeding 119: 21-24 2.3 MAS những thế hệ đầu • MAS thực hiện ở F2 hoặc F3 stage • Các cây có genes/QTLs mong muốn được chọn và các allel tổ hợp với trạng thái đồng hợp • Loại bỏ các cây có gen không mong muốn • Những thế hệ sau chỉ chọn với một số ít các thể cho các tính trạng mong muốn khác References: Ribaut & Betran (1999) Single... RD6 Thailand Samba Mahsuri India Swarna India, Bangladesh Tẻ tép, lốc… Việt Nam 1-10 Million hectares Chiến lược lai trở lại Backcrossing strategy • Chiến lược lai trở lại để tổ hợp genes/QTLs vào trong một giống thích nghi rộng ‘mega varieties’ • Sử dụng marker DNA cho chương trìnhlai lại hiệu quả hơn – marker assisted backcrossing (MAB) ... tính trạng khác) 2.2 Pyramiding ( Quy tụ gen) • Được sử dụng rộng rãi nhất là quy tụ một số gen chống bệnh với các chủng đặc thù • Các phương pháp truyền thống rất khó quy tụ được một số gen • Phát triển giống chống bệnh bền vững với một số chủng khác nhau Quá trình tổ hợp một số gen, thường sử dụng nguồn gen từ 2 bố mẹ khác nhau đưa vao 1 kiểu gen Breeding plan P1 x Gene A P1 Genotypes P1: AAbb Gene B... http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/genetics/biotech/gels/agardna.html UV transilluminator UV light Acrylamide gel electrophoresis 1 UV transilluminator UV light Acrylamide gel electrophoresis 2 SECTION 2 HỆ THỐNG TẠO GIỐNG MAS (MAS BREEDING SCHEMES) 1 Lai lại dựa trên chỉ thị phân tử (Markerassisted backcrossing) 2 Quy tụ gen (Pyramiding) 3 Chọn lọc những thế hệ đầu (Early generation selection) 4 Tiếp cận phối hợp . MARKER-ASSISTED BREEDING-MAS Công cụ mới trong chọn giống cây trồng Bert Collard & David Mackill Plant Breeding, Genetics. liệu di truyền tổ chức bên trong các NST ( ví dụ cây Arabidopsis thaliana có 5 NST) • Tập hợp bộ nhiễm sắc thể gọi là genome • Trong 1 cá thể lưỡng bộ (