Luận văn thạc sĩ PHÂN TÍCH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC MẪU GIỐNG DƯA CHUỘT ĐỊA PHƯƠNG MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM

Luận văn thạc sĩ PHÂN TÍCH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CÁC MẪU GIỐNG DƯA CHUỘT ĐỊA PHƯƠNG MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  NGUYỄN THỊ HÀ PHÂN TÍCH ðA DẠNG DI TRUYỀN CÁC MẪU GIỐNG DƯA CHUỘT ðỊA PHƯƠNG MIỀN NÚI PHÍA BẮC VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN THỊ MINH HẰNG HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong Luận văn này là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện Luận văn này ñã ñược cám ơn ñầy ñủ và các thông tin trích dẫn trong Luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2010 Tác giả Luận văn Nguyễn Thị Hà Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành Khóa luận này, ngoài sự nỗ lực, cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ và ñộng viên của một cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thi Minh Hằng và GS. Masayoshi Shigyo ñã chỉ bảo, hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, Viện ðào tạo sau ñại học, Khoa Nông học, Thư viện trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu học tập tại trường. Tôi xin cảm ơn sự quan tâm giúp ñỡ tận tình, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi của các thầy cô, cán bộ và sinh viên Khoa Nông Nghiệp, Trường ñại học Yamaguchi, bộ môn Rau-Hoa-Quả, Khoa Nông học, Ban chủ nhiệm khoa, cán bộ Viện ðào tạo sau ñại học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội và chương trình JENESYS. Cuối cùng tôi xin dành sự tri ân của mình tới gia ñình, người thân và bạn bè luôn bên cạnh ñộng viên cổ vũ tôi. Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2010 Tác giả Luận văn Nguyễn Thị Hà Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp của ñề tài 1 1.2 Mục ñích nghiên cứu 3 1.3 Yêu cầu 3 1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5 2.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật học 5 2.1.1 Nguồn gốc phát sinh của cây dưa chuột 5 2.1.2 Phân loại thực vật học dưới họ, chi, loài của cây dưa chuột 6 2.2.3 Giá trị dinh dưỡng của cây dưa chuột 10 2.2 Kết quả thu thập, bảo tồn và ñánh giá ña dạng di truyền nguồn gen cây dưa chuột ở Việt Nam và Thế giới 11 2.2.1 Kết quả thu thập, bảo tồn nguồn gen dưa chuột trên thế giới 11 2.2.2 Kết quả thu thập, bảo tồn nguồn gen dưa chuột ở Việt Nam 13 2.2.3 Kết quả nghiên cứu, ñánh giá ña dạng di truyền trên cây dưa chuột 14 2.2.4 Các thành tựu nghiên cứu trên cây dưa chuột ở việt nam. 21 3 VẬT LIỆU, NÔI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 24 3.2 ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 24 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 26 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… iv 3.3.1 Nội dung nghiên cứu 26 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu 26 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31 4.1 Xác ñịnh mức ñộ ña bội và dánh giá kiểu nhân của tập ñoàn nghiên cứu 31 4.1.1 Mức ñộ ña bội của tập ñoàn nghiên cứu 31 4.1.2 Kiểu nhân của tập ñoàn nghiên cứu (Karyotype) 36 4.2 Phân tích ña dạng kiểu gen bằng chỉ thị phân tử isozymes 38 4.2.1 Phân tích bằng enzyme LAP (Protocol for leucine aminopeptidase) 38 4.2.2 Phân tích bằng enzyme PGI (Phospho Glucoisomerase) 40 4.2.3 Phân tích bằng enzyme GOT (Glutamate-Oxaloacetate Transaminase) 41 4.2.4 Phân tích bằng enzyme SKDH (Shikimate Dehydrogenase) 42 4.3 Nghiên cứu một số tính trạng hình thái quả 46 4.4 Hàm lượng một số thành phần hóa sinh quan trọng của Quả 53 5 KẾT LUẬN 58 5.1 Kết luận 58 5.2 ðề nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… v DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g quả dưa chuột 10 2.2 Số mẫu giống và nguồn gốc của các mẫu giống dưa chuột thu thập lưu giữ tại trung tâm bảo tồn nguồn gen thế giới 12 3.2 Các hóa chất chính trong quá tình tạo gell 27 3.3 Thành phần của dung dịch ñệm trong chết tách emzyme 28 3.4 Tên ñầy ñủ, ký hiệu viết tắt và dung dịch ñệm ñược sử dụng trong ñiện di 29 4.1 Số lượng nhiễn sắc thể ở kỳ giửa của phân bào giảm nhiễm 32 4.2 Kích thước và tỷ lệ vai dài, vai ngắn của các cặp nhiễm sắc thể 37 4.3 Phân nhóm các mẫu giống nghiên cứu theo dạng enzyme 45 4.4 Biến ñộng chiều dài, ñường kính, khối lượng quả của các mẫu giống 48 4.5 Một số ñặc ñiểm hình thái quả của các mẫu giống 51 4.6 Hàm lượng ascobic acid và ñộ brix của quả 54 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… vi DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 4.1 Follow cytometry ñồ của các mẫu giống 34 4.2 Dạng Karyotype của một số mẫu giống 35 4.3 ðiện di ñồ của một số mẫu giống phân tích bằng enzyme LAP 39 4.4 ðiện di ñồ của một số mẫu giống phân tích bằng enzyme PGI. 40 4.5 ðiện di ñồ của một số mẫu giống phân tích bằng enzyme GOT 41 4.6 ðiện di ñồ của một số mẫu giống phân tích bằng enzyme SKDH 43 4.7 Biến ñộng về tính trạng hình thái quả của tập ñoàn dưa chuột nghiên cứu 47 4.8 ñặc ñiểm hình thái quả của một số mẫu giống 52 4.9 Biến ñộng Hàm lượng acorbic acid trong 100 g quả tươi của các mẫu giống nghiên cứu 55 4.10 ða dạng về màu sắc thịt quả của tập ñoàn nghiên cứu 57 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp của ñề tài Cây dưa chuột (Cucumber sativus L. var sativus) thuộc chi Cucumis, họ bầu bí (Cucubitaceae), ñược thuần hóa khoảng 3000 năm trước công nguyên tại Ấn ðộ, sau ñó ñược di chuyển sang Trung Quốc và các nước khác [34]. Do sự khác nhau về ñiều kiện ñịa lý và tập quán canh tác ñã hình thành nên hai loài ñịa lý khác nhau là C. sativus (2n = 14) có nguồn gốc Ấn ðộ và C. hystrix (2n = 24) có nguồn gốc Trung Quốc [19]. Theo nhiều nguồn tài liệu trong và ngoài nước, miền núi phía Bắc Việt Nam cũng ñược xem là Trung tâm khởi nguyên của cây dưa chuột, nhiều loài dưa chuột hoang dại ñược tìm thấy ở ñây [19]. Quả dưa chuột có nhiều giá trị về dinh dưỡng, y học và thẩm mỹ nên từ lâu dưa chuột trở thành cây trồng quan trọng, sản lượng và diện tích trồng dưa chuột chỉ ñứng sau cà chua, hành và bắp cải. Tổng diện tích trồng dưa chuột của thế giới năm 2006 là 2,48 triệu ha, sản lượng ñạt 41,7 triệu tấn. Trung Quốc là nước có sản lượng và diện tích dưa chuột lớn nhất thế giới, 2006 Trung Quốc có 1,5 triệu ha trồng dưa chuột, sản lượng ñạt 26,5 triệu tấn. Xuất khẩu dưa chuột ñang trở thành nguồn thu quan trọng cho nhiều quốc gia (http://www.foastat.org). Khó khăn hiện nay mà ngành sản xuất dưa chuột phải ñối mặt là hiện tượng xói mòn nguồn gen, các giống canh tác bị giảm tính chống chịu, bệnh hại xuất hiện nhiều và năng suất bấp bênh ñang ñe dọa ñến sản lượng và chất lượng quả dưa chuột trong khi yêu cầu của người tiêu dùng ñòi hỏi ngày càng cao cả về chất lượng và mẫu mã (Wang et al. 2000) [44]. Nhận thấy những nguy cơ cần ñối mặt, từ năm 1980 của thế kỷ trước các nhà khoa học, các Trung Tâm bảo tồn nguồn gen và các trường ñại học ñã tiến hành thu thập nguồn gen dưa chuột, tập trung khai thác các nguồn gen hoang dại nhằm tạo nhanh các giống chống chịu Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… 2 với sâu bệnh và biến ñổi môi trường, giống chất lượng cao, các giống có phổ thích nghi rộng…(Bates và Robinson 1995; Robinson và Decker-Walters 1997) [45], [46]. ðồng thời thiết lập bản ñồ gen, tạo thư viện genon và các loại markers phục vụ cho phân tích ña dạng di truyền (M.P. Widrlechner, J. Staub, H. Ezura, and E.Kristhovas) [19]. Các thành tựu về chọn tạo giống cho thấy nguồn gen hoang dại ñóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng cải tiến các giống dưa chuột trồng. Năm 2002 có gần năm mươi quốc gia tham gia chương trình hợp tác trao ñổi nguồn gen (http://www.ipri.org) [49]. Theo Trung Tâm Di Truyền nguồn gen thế giới, chi Cucumit có 22,815 loài trong ñó có 5,917 loài thuộc phân nhóm Cucumis sativus L. [34]. Nghiên cứu gennon các chi trong họ bầu bí ñược tiếp cận bằng nhiều phương pháp nghiên cứu hiện ñại. Navot, (1990) ñã sử dụng isozyme marker ñể xây dựng bản ñồ gen Cucurmis, ông ñã tìm ra ñược 7 nhóm gen liên kết trên gennon cây dưa hấu có chiều dài 354 cM [43]. Năm 1996 Arnas và Pitrat ñã sử dụng 102 markers RADP và RFLP nhằm thiết lập bản ñồ gen dưa thơm (dẫn theo Yang, 2006 [19]). Ren Y và cộng sự, (2009) ñã công bố bản ñồ các tính trạng số lượng và hàng trăm chỉ thị phân tử RADP, SSR, AFLP, trình tự gen của nhiều gen quan trọng trên gennon dưa chuột (Ren Y, Zhang Z, Liu J, Staub JE, Han Y, et al., 2009) [20], Tháng 6 năm 2010 Han Y ñã công bố bản ñồ genon dưa chuột. Chọn tao giống có khả năng kháng các bệnh virus (TMV, CMV), gen chống chịu hạn, mặn, úng, gen tạo hàm lượng vitamine cao là các mục tiêu chọn tạo giống quan trọng ñược các nhà nghiên cứu quan tâm và bước ñầu cho kết quả [19]. Ở Việt Nam công tác thu thập nguồn gen dưa chuột ñã ñược thực hiện từ năm 1999 nhưng phần lớn các nghiên cứu ñang dừng lại ở ñánh giá các tính trạng hình thái, chọn lọc, phục tráng các giống ñịa phương. Năm 2007, Nguyễn Thị Lạng và cộng sự ñã sử dụng chỉ thị RAPD marker ñể phân tích ña dạng di tuyền trên một số mẫu giống dưa chuột trồng và ban ñầu thiết lập ñược quan hệ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………… 3 di truyền [13]. ðóng góp vào các nghiên cứu về nguồn gen cây dưa chuột ñồng thời giúp bảo tồn và lưu giữa nguồn ngen các giống dưa chuột ñịa phương. TS. Trần Thị Minh Hằng và cộng sự ñã tiến hành thu tập các mẫu giống dưa chuột ñịa phương Miền Núi phía Bắc Việt Nam, dựa trên nguồn vật liệu này tôi tiến hành ñề tài nghiên cứu “Phân tích ña dạng di truyền các mẫu giống Dưa Chuột ñịa phương Miền núi phía Bắc Việt Nam” 1.2 Mục ñích nghiên cứu - Trên cơ sở xác ñịnh ñược số lượng và hình thái nhiễm sắc thể, ñồng thời dựa trên kết quả phân tích isozyme và ñặc ñiểm hình thái quả, làm rõ ñược mối quan hệ di truyền giữa các mẫu giống dưa chuột trong tập ñoàn nghiên cứu, từ ñó làm cơ sở cho việc sử dụng, phục tráng và cải tiến giống dưa chuột bản ñịa vùng miền núi phía Bắc Việt Nam. - Xác ñịnh ñược các mẫu giống mang các ñặc ñiểm hình thái quả phù hợp cho các mục ñích sử dụng khác nhau (ăn tươi, chế biến muối chua, chế biến muối mặn…), có chất lượng tốt ñể có hướng phát triển trong sản xuất và sử dụng làm nguồn vật liệu khởi ñầu cho chọn tạo giống dưa chuột chất lượng cao ở Việt Nam 1.3 Yêu cầu  Xác ñinh ñược số lượng và hình thái nhiễm sắc thể của các mẫu giống  Xác ñịnh ñược ña dạng di truyền bằng phân tích chỉ thị isozyme  Phân nhóm các mẫu giống dựa vào ñặc ñiểm hình thái quả.  Phân tích ñược hàm lượng một số thành phần hóa sinh quan trọng trong quả của các mẫu giống. 1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học ðây là nghiên cứu ñầu tiên về ñánh giá ña dạng di truyền kiểu nhân và kiểu gen của tập ñoàn các giống dưa chuột ñịa phương Miền Núi phía Bắc Việt [...]... F1 F1 F1 F1 Qu c gia Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Vi t Nam Nh t B n Nh t B n Nh... Á vì th ngu n gen khá phong phú Vi c thu t p ngu n gen cây dưa chu t cũng ñã ñư c ti n hành t r t s m và trên di n r ng song cho ñ n nay các nghiên c u ch y u t p trung vào phân tích ñánh giá hình thái, b o t n và phát huy các gi ng dưa chu t ñ a phương như gi ng dưa chu t Phú Th nh, Dưa leo xanh … Các thành t u v các gi ng rau lai ra ñ i nh các chương trình xúc ti n c a b nông nghi p như d án “ch n... cũng là m t trong các ñơn v ñã có ñóng góp tích c c trong công tác thu th p vào b o t n nhi u ngu n gen cây tr ng trong ñó có ngu n gen cây dưa chu t TS Tr n Th Minh H ng và các c ng s trong 5 năm qua ñã t p trung nghiên c u và b o t n các d ng dưa chu t ñ a phương, dưa chu t hoang d i bư c ñ u phân tích ña d ng hình thái, phân nhóm t p ñoàn theo các m c ñích nghiên c u [65] Qua các k t qu thu th p... nghiên c u ña d ng di truy n v ki u gen trên cây dưa chu t Các nghiên c u v gen s d ng markers phân t ñư c th c hi n t ñ u th p niên 80 và cho ñ n nay vi c s d ng marker trong nghiên c u ña d ng di truy n c a loài càng tr nên thông d ng và có tính hi u qu cao Các phân tích di truy n trên cây dưa chu t hi n không ñơn thu n s d ng riêng bi t marker isozyme mà k t h p v i các lo i markers phân t khác như.. .Nam nói riêng và cây dưa chu t Vi t Nam nói chung 1.4.2 Ý nghĩa th c ti n Nghiên c u giúp cung c p các thông tin v ña d ng di tuy n ngu n gen dưa chu t khu v c Mi n núi phía B c Vi t Nam Giúp l a ch n các t h p lai, xác ñ nh ngu n v t li u ph c v cho các m c tiêu ch n t o gi ng Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………………... Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………………… 13 2.2.3 K t qu nghiên c u, ñánh giá ña d ng di truy n trên cây dưa chu t 2.2.3.1 K t qu nghiên c u ña d ng di truy n v ñ c ñi m hình thái Các nghiên c u v ña d ng di truy n trên cây dưa chu t ban ñ u ñư c d a trên s khác nhau v các tính tr ng hình thái D a vào các ñ c ñi m hình thái các nhà khao h c ñã xác ñ nh ñư c m i quan h di truy n gi a các loài... ch n b m và phương pháp nghiên c u cho các m c ñích nghiên c u chính xác hơn V Meglie, J E Staub (1995) [14] Như v y khi s d ng các công c phân tích gen và công c phân tích bi u hi n hình thái có th ñánh giá ñư c s tác ñ ng c a các ñi u ki n s ng khác nhau trong bi u hi n ki u hình c a các gen ñ ng th i xác ñ nh ñư c h th ng gen n trong b genon c a cá th cũng như c a loài Vi c k t h p phân tích ch th... u nên ñư c dùng ch a các ch ng b nh v ñư ng ru t Ngư i th dân s ng dư i chân nu i Hymalia, 1500 năm trư c ñã s d ng các d ng dưa chu t hoàng d i ñ làm các bài thu c nhu n tràng [19].Theo nghiên c u c a Tr n Kh c Thi (2006) [7] ñã ti n hành phân tích hàm lư ng dinh dư ng trong 100 g qu dưa chu t tươi và cho k t qu B ng 2.1 B ng 2.1 Thành ph n dinh dư ng trong 100 g qu dưa chu t Dinh dư ng Nư c Protein... nay các nghiên c u cơ b n trên cây dưa chu t còn r t kiêm t n Cho ñ n g n ñây nh t năm 2009, Nguy n Th L ng và c ng s ñã bư c ñ u nghiên c u ña d ng ngu n gen các gi ng dưa chu t v i 14 gi ng dưa chu t tr ng b ng k thu t RAPD V i nghiên c u này bư c ñ u xác ñ nh ñư c kho ng các di truy n c a các gi ng dưa chu t hi n ñang tr ng ph bi n nư c ta Nghiên c u t p trung vào các tính tr ng ñi n hình, ch s di. .. qu nghiên c u trên các enzyme này ch ra r ng: các loài dưa chu t hoang d i có quan h h hàng xa v i các loài dưa chu t chu t tr ng nhưng s khác nhau gi a ki u hình sinh thái và bi u hi n c a các d ng isozyme l i không ñư c tìm th y Trong nghiên c u này nhóm tác giá cũng ti n hành phân tích h th ng enzyme ch a trong h t c a các con lai F1 ñ xác ñ nh kh năng n y m m c a các con lai v i các d ng hình sinh