Phân tích di truyền tính chịu hạn của quần thể lúa f2 của tổ hộp lai khẩu noong mó x q5

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI          CHU ðỨC HÀ PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH CHỊU HẠN CỦA QUẦN THỂ LÚA F 2 CỦA TỔ HỢP LAI KHẨU NOONG MÓ × Q 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI          CHU ðỨC HÀ PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH CHỊU HẠN CỦA QUẦN THỂ LÚA F 2 CỦA TỔ HỢP LAI KHẨU NOONG MÓ × Q 5 CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mà SỐ : 60.42.02.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. NGUYỄN THỊ THANH THỦY TS. NGUYỄN VĂN GIANG HÀ NỘI - 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñã trực tiếp thực hiện hầu hết các nghiên cứu trong luận văn này. Mọi kết quả thu ñược nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác. Các số liệu, sơ ñồ kết quả của luận văn này chưa từng ñược công bố. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam ñoan trên! Tác giải luận văn Chu ðức Hà Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn thạc sỹ nông nghiệp này, tôi xin bày tỏ sự biết ơn vô cùng sâu sắc tới cô TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy – Vụ Khoa học, công nghệ và môi trường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và thầy TS. Nguyễn Văn Giang – Khoa Công nghệ sinh học, ðại học Nông nghiệp Hà Nội về những hướng dẫn tận tình, chu ñáo bên cạnh những kiến thức xã hội bổ ích khác. Bên cạnh ñó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp ñỡ quý báu, nhiệt tình của tập thể cán bộ thuộc: 1. Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp 2. Nhà lưới công nghệ cao thuộc Trung tâm Chuyển giao công nghệ và Khuyến nông 3. Khoa Công nghệ Sinh học, ðại học Nông nghiệp Hà Nội là những nơi tôi ñã tiến hành luận văn thạc sỹ nông nghiệp của mình. Luận văn này ñược thực hiện với nguồn kinh phí từ Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia. Hà Nội, ngày tháng năm 2013 Tác giả luận văn Chu ðức Hà Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vii Danh mục bảng ix Danh mục hình x MỞ ðẦU 1 1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1 Tổng quan về cây lúa 3 1.1.1 Nguồn gốc của cây lúa 3 1.1.2 Hệ thống phân loại cây lúa 3 1.2 Hạn và hiện tượng hạn hán – Cơ chế chống, chịu hạn ở thực vật và ở cây lúa 4 1.2.1 Tổng quan về hạn và hiện tượng hạn hán 4 1.2.2 Cơ chế sinh lý, hóa sinh của tính chống, chịu hạn ở thực vật 6 1.2.3 Cơ chế sinh lý, hóa sinh của tính chống, chịu hạn ở cây lúa 7 1.3 Bản ñồ QTL 10 1.3.1 Các loại chỉ thị di truyền 11 1.3.2 Xây dựng bản ñồ liên kết 17 1.3.3 Phân tích QTL 23 1.4 Tình hình nghiên cứu ñánh giá ñặc tính chống, chịu hạn ở cây lúa 26 1.4.1 Trên thế giới 26 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 1.4.2 Trong nước 29 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Vật liệu nghiên cứu 33 2.1.1 Các giống lúa nghiên cứu 33 2.1.2 Hóa chất và thiết bị sử dụng 33 2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 2.2.1 Phương pháp lai tạo quần thể nghiên cứu 33 2.2.2 Phương pháp ñánh giá kiểu hình chịu hạn của quần thể lúa nghiên cứu thông qua các chỉ tiêu hình thái lá 34 2.2.3 Phương pháp phân tích ña hình di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 35 2.2.4 Phương pháp phân tích số liệu 37 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Kết quả tạo lập quần thể nghiên cứu từ tổ hợp lai Khẩu noong mó × Q 5 39 3.2 Kết quả ñánh giá kiểu hình chịu hạn của quần thể F 2:3 dưới ñiều kiện khô hạn nhân tạo 40 3.3 Kết quả phân tích phân ly kiểu gen của quần thể F 2 bằng chỉ thị phân tử SSR 47 3.3.1 Kết quả khảo sát ña hình di truyền giữa hai giống bố mẹ trong nghiên cứu 47 3.3.2 Kết quả phân tích sự phân ly kiểu gen của quần thể F 2 của tổ hợp lai Khẩu noong mó × Q 5 51 3.4 Kết quả nghiên cứu các chỉ thị phân tử liên quan ñến ñặc tính chịu hạn ở lúa 68 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 74 1 Kết luận 74 2 ðề nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 81 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABA : Axit Abscisis ADN : Axit Deoxyribonucleic AFLP : Amplified Fragment Length Polymorphism - ða hình chiều dài các ñoạn ñược nhân bản chọn lọc ARN : Axit Ribonucleic Bp : Base pair – Cặp bazơ nitơ cDNA : Complementary DNA – Thư viện ADN bổ trợ cs : Cộng sự DAMD : Direct Amplification of Minisatellite DNA markers – Khuếch ñại trực tiếp các chỉ thị DNA vi vệ tinh DH : Doubled Haploid – ðơn bội kép dNTP : Deoxynucleotide triphosphate ISSR : Inter-Simple Sequence Repeat – Trình tự lặp ñơn liên tục LEA : Late Embryogenesis Abundant – Protein sinh ra vào giai ñoạn muộn của quá trình hình thành phôi MAS : Marker Assisted Selection – Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử NST : Nhiễm sắc thể OA : Osmotic Adjustment – ðiều chỉnh áp suất thẩm thấu PCR : Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi trùng hợp QTL/ QTLs : Quantitative Trait Loci(s) - Locus kiểm soát tính trạng số lượng RAPD : Random Amplification of Polymorphic DNA - ða hình ADN ñược nhân bản ngẫu nhiên RCBD : Randomized Complete Block Design Kiểu khối ñầy ñủ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… viii hoàn toàn ngẫu nhiên RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism – ða hình chiều dài mảnh phân cắt giới hạn RIL : Dòng cận giao tái tổ hợp Rps : Round per second – Vòng trên giây SFR : Super Fine Resolution – ðộ phân giải siêu tốt SNP : Single Nucleotide Polymorphisms – ða hình nucleotide ñơn SSR : Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại của trình tự ñơn giản STMS : Sequence-Tagged Microsatellites Site Marker – Trình tự gắn chỉ thị vi vệ tinh TBE : Tris-Boric Acid-EDTA [...]... phân ly ki u gen c a qu n th F2 t t h p lai Kh u noong mó × Q5, t ñó x c ñ nh nh ng ch th phân t liên k t v i tính tr ng ch u h n, nh m khai thác và s d ng có hi u qu ngu n gen ch u h n phong phú các gi ng lúa ñ a phương Vi t Nam 2.2 Yêu c u c a ñ tài - T o l p qu n th nghiên c u t t h p lai Kh u noong mó x Q5 - Phân tích ki u hình ch u h n c a qu n th F2: 3 trong ñi u ki n gây h n nhân t o - Phân tích. .. ng ch u h n trên lúa Vi t Nam là vô cùng c p thi t và mang tính chi n lư c Xu t phát t nh ng lý do trên, chúng tôi ñã th c hi n ñ tài: Phân tích di truy n tính ch u h n c a qu n th lúa F2 c a t h p lai Kh u noong mó × Q5 ð tài nghiên c u này n m trong ñ tài nghiên c u cơ b n “Nghiên c u x c ñ nh các locus gen ki m soát tính ch u h n gi ng lúa ñ a phương Vi t Nam b ng công ngh ch th phân t ” do Qu Phát... Qu n th lúa F2 t t h p lai Kh u noong mó × Q5 40 3.2 K t qu kh o sát ña hình ADN gi a hai gi ng lúa b m Kh u noong mó và Q5 b ng ch th phân t SSR trên gel agarose 3% 3.3 S khác nhau gi a ch th ñ ng tr i RM13046 và ch th tr i RM 16474 3.4 56 K t qu ki m tra s n ph m ñi n di s n ph m PCR c a qu n th F2 v i 2 ch th tr i n m trên NST 4 3.8 55 K t qu ki m tra s n ph m ñi n di s n ph m PCR qu n th F2 v i... ng b m dư i ñi u ki n khô h n nhân t o 3.3 35 46 K t qu kh o sát ña hình di truy n b ng ch th phân t SSR gi a hai gi ng lúa Kh u noong mó và Q5 51 3.5 K t qu x c ñ nh d ng ch th c a 26 ch th nghiên c u 53 3.6 T l khuy t d li u c a qu n th F2: 3 63 3.7 Ki m ñ nh χ2 v i s phân ly c a các ch th SSR trong qu n th F2 (Kh u noong mó × Q5) 3.8 M i tương quan ki u gen/ ki u hình s 66 d ng phương pháp ANOVA m... chu n ñ i v i tính ch u h n 2.3 Thành ph n ph n ng PCR 36 2.4 Chu trình nhi t c a ph n ng PCR 37 3.1 K t qu ñánh giá kh năng ch u h n c a qu n th F2: 3 t t h p lúa lai Kh u noong mó × Q5 trong ñi u ki n gây h n nhân t o 3.2 44 H s tương quan (r) gi a các ch tiêu ñ khô lá, ñ cu n lá và kh năng ph c h i c a qu n th F2: 3 (Kh u noong mó × Q5) 3.4 43 H s di truy n nghĩa r ng (H2B) c a qu n th F2: 3 so sánh... li u phân ly ki u gen c a qu n th F2 vào ph n m m Microsoft Excel 3.6 52 Mã hóa s li u phân ly ki u gen qu n th F2 ñ i v i ch th ñ ng tr i vào ph n m m Microsoft Excel 3.5 49 57 K t qu ki m tra s n ph m ñi n di s n ph m PCR c a qu n th F2 v i ch th RM 16626 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 58 x 3.9 K t qu ki m tra s n ph m ñi n di PCR c a qu n th F2 v... Phân tích s phân li ki u gen c a qu n th F2 s d ng ch th phân t SSR - X c ñ nh các QTLs ki m soát tính tr ng ch u h n trong ñi u ki n h n nhân t o Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 2 Chương 1 T NG QUAN TÀI LI U 1.1 T ng quan v cây lúa 1.1.1 Ngu n g c c a cây lúa Cây lúa có ngu n g c t r t lâu ñ i Ngư i ta ñã x c ñ nh ñư c hai loài lúa tr ng xu t hi n t... kho ng cách di truy n và kho ng cách v t lý là khác nhau trên m t nhi m s c th (Tanksley và cs., 1992; Young, 1994) 1.3.3 Phân tích QTL 1.3.3.1 Nguyên t c phân tích QTL Phân tích QTL d a trên nguyên t c là x c ñ nh s liên k t gi a ki u gen và ki u hình c a các ch th Các ch th ñư c s d ng ñ phân vùng qu n th l p b n ñ thành nh ng nhóm ki u gen khác nhau, d a trên k t qu ñi n di các băng, x c ñ nh nh... mays L.), lúa mì (Triticum sp.), s n (Manihot esculenta Crantz) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 3 và khoai tây (Solanum tuberosum L.) V phân lo i th c v t, cây lúa thu c h Hòa th o (Poaceae), v i hai loài lúa chính là loài lúa Châu Á (Oryza sativa) và loài lúa Châu Phi (Oryza glaberrima); các phân loài lúa nhi t ñ i (Oryza sativa var indica), lúa ôn ñ... n ng ñ c lúa v (i) Hi u qu s d ng nư c như di n tích lá, hàm lư ng di p l c trong lá, hi u su t quang h p, (ii) Kh năng ñi u ch nh áp su t th m th u, (iii) B r cây lúa; ñ gi i thích cho tính ch ng ch u h n lúa Nh ng ph n ng này lúa có m i liên quan ch t ch v i nhau, luôn ñ ng th i x y ra do các ph n ng hóa sinh x y ra trong t bào Khi môi trư ng g p h n, cây lúa ch u các tác ñ ng sơ c p do s thi u nư . giống lúa ñịa phương Việt Nam. 2.2. Yêu cầu của ñề tài - Tạo lập quần thể nghiên cứu từ tổ hợp lai Khẩu noong mó x Q 5 . - Phân tích kiểu hình chịu hạn của quần thể F 2:3 trong ñiều kiện gây hạn. NỘI          CHU ðỨC HÀ PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH CHỊU HẠN CỦA QUẦN THỂ LÚA F 2 CỦA TỔ HỢP LAI KHẨU NOONG MÓ × Q 5 CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ. NỘI          CHU ðỨC HÀ PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH CHỊU HẠN CỦA QUẦN THỂ LÚA F 2 CỦA TỔ HỢP LAI KHẨU NOONG MÓ × Q 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ