Sử dụng dấu chuẩn phân tử để phát hiện gen kháng bệnh đạo ôn của các giống lúa (oryza sativa l ) và phương pháp chồng gen tạo giống kháng ổn định

GIÁO D C VÀ ÀO T O VI N KHOA B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN C NÔNG NGHI P VI T NAM - BÙI TH D NG KHUY U D NG D U CHU N PHÂN T PHÁT HI N GEN KHÁNG B NH O ÔN A CÁC GI NG LÚA (Oryza sativa L.) VÀ PH NGPHÁP CH NG GEN T O GI NG KHÁNG N LU N ÁN TI N S NÔNG NGHI P C N TH - 2012 NH i GIÁO D C VÀ ÀO T O VI N KHOA B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN C NÔNG NGHI P VI T NAM - BÙI TH D NG KHUY U D NG D U CHU N PHÂN T PHÁT HI N GEN KHÁNG B NH O ÔN A CÁC GI NG LÚA (Oryza sativa L.) VÀ PH NGPHÁP CH NG GEN T O GI NG KHÁNG N NH Chuyên ngành: Di truy n ch n gi ng tr ng Mã s : 62 62 05 01 LU N ÁN TI N S NÔNG NGHI P Ng ih ng d n khoa h c: GS TS Nguy n Th Lang C N TH - 2012 ii NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM c l p – T – H nh phúc - I CAM OAN Tôi xin cam oan công trình nghiên c u “ phát hi n gen kháng b nh d ng d u chu n phân t o ôn c a gi ng lúa (Oryza sativa L.) ph pháp ch ng gen t o gi ng kháng n ng nh” c a riêng Các s li u, k t qu nêu lu n án trung th c ch a t ng c công b b t k công trình khác Tác gi lu n án Bùi Th D ng Khuy u iii L IC MT - Tôi xin chân thành g i l i c m n, l i tri ân sâu s c n GS.TS Nguy n Th Lang GS.TS Bùi Chí B u ã t n tình ch d n ki n th c, n i dung, ph ngu n ng viên l n - Tôi xin chân thành c hoàn thi n lu n án m n: + Các th y cô tham gia gi ng Vi n Lúa y l p nghiên c u sinh khóa ac s o ng b ng sông C u Long + Vi n Lúa ng b ng sông C u Long ã giúp su t th i gian + Phòng Khoa Ban t o sau giúp ng pháp c t p, th c hi n t o i u ki n thu n l i cho tài hoàn thi n lu n án c H p tác qu c t Vi n Lúa i ng b ng sông C u Long c Vi n Khoa h c Nông nghi p Vi t Nam ã h t n tình th i gian + Các th y cô h i ng d n c t p, nghiên c u b o v lu n án ng c p c s , c p vi n ã t n tình góp ý giúp ch nh a hoàn thi n lu n án + Các nhà khoa h c ã g i nh n xét ánh giá ch nh ng m b sung a ch a lu n án + Các ng nghi p b môn Di truy n Ch n gi ng-Vi n Lúa C u Long ã t n tính giúp hi n ng viên su t th i gian ng b ng sông c t p, th c tài hoàn thi n lu n án + Gia ình cho su t th i gian n bè thân h u, ng nghi p ã c t p, th c hi n - Kính dâng lên ba má l i c m n su t ng viên, giúp tài hoàn thi n lu n án i ã nuôi d y ng viên h c t p Tác gi lu n án Bùi Th D ng Khuy u iv CL C c N i dung Trang Trang ph bìa i L i cam oan ii L ic mt iii M cl c iv Danh sách b ng vii Danh sách hình ix Danh sách bi u xi Danh sách gi n xii Danh sách s xiii Danh m c ch vi t t t xiv M U Tính c p thi t c a M c tiêu nghiên c u c a Ý ngh a khoa h c th c ti n c a CH it tài tài tài ng nghiên c u ph m vi nghiên c u c a NG I: T NG QUAN TÀI LI U VÀ C A S tài KHOA C TÀI 1.1 C s khoa c a tài 1.1.1 M t s gen kháng b nh o ôn ch y u lúa 1.1.2 Ngu n gen kháng b nh o ôn t gi ng lúa mùa a ph ng BSCL 1.1.3 ng d ng c i ti n gi ng lúa có tính kháng b nh 1.2 Tình hình nghiên c u n 1.2.1 S phát tri n c a b nh 1.2.2 Gen kháng b nh o ôn lúa o ôn lúa c o ôn n nh 9 15 v 1.2.3 M i quan h gi a kí sinh kí ch c a b nh 1.2.4 Nghiên c u v tính kháng b n v ng b nh 1.2.5 o ôn 16 o ôn lúa 20 ng d ng d u chu n phân t ch n gi ng lúa kháng b nh 1.2.6 Di truy n tính kháng QTLs i v i b nh CH NG II: V T LI U, N I DUNG VÀ PH o ôn o ôn 26 33 36 NG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 V t li u nghiên c u 2.1.1 Các gi ng lúa, ch ng n m d u chu n phân t 2.1.2 kháng b nh o ôn Th i gian a 2.1.3 ng 36 ánh giá tính m nghiên c u 37 hóa ch t s d ng 2.1.4 Phân bón thu c 2.2 N i dung nghiên c u 2.2.1 Xác nh v t li u kh i lúa BSCL 37 o v th c v t 38 38 u mang gen kháng 2.2.2 T o qu n th ch ng gen kháng b nh 2.3 Ph o ôn c a gi ng o ôn b n v ng 39 ánh giá ki u hình kháng, nhi m c a gi ng lúa v i b nh 2.3.2 ánh giá ki u gen kháng b nh 2.3.4 o ôn o ôn 39 42 Lai ch ng gen t o qu n th ch ng nhi u gen kháng ánh giá m t s 38 38 ng pháp nghiên c u 2.3.1 2.3.3 36 46 c tính nông h c, thành ph n n ng su t n ng su t c a dòng lúa tri n v ng mang ch ng gen kháng b nh 47 o ôn 2.3.5 Phân tích s li u 53 CH NG III: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 54 3.1 Xác nh v t li u kh i u t o gi ng lúa kháng b nh 3.1.1 ánh giá ki u hình ph n ng b nh 3.1.2 ánh giá ki u gen kháng b nh 3.2 3.2.1 o ôn 54 o ôn c a gi ng lúa 54 o ôn c a m t s gi ng lúa 74 T o qu n th ch ng gen mang gen kháng b nh o ôn t qu t o h t h i giao l n th nh t (BC1) cho qu n th 84 85 vi 3.2.2 3.3 Phát tri n qu n th th hai t t h p lai ch ng gen kháng ánh giá c tính nông h c, n ng su t ph m ch t g o c a dòng lúa kháng b nh 3.3.1 K t qu ánh giá c tính nông h c, n ng su t thành ph n n ng NGH K t lu n o ôn 105 108 108 C CÁC BÀI BÁO LIÊN QUAN TÀI LI U THAM KH O PH L C 101 108 ngh DANH 101 o ôn ánh giá ph m ch t g o c a dòng lúa kháng b nh K T LU N VÀ 94 o ôn su t c a dòng kháng b nh 3.3.2 o ôn vii DANH SÁCH CÁC B NG ng N i dung 2.1 Trang c tính nông h c gi ng lúa làm v t li u b m cho lai ch ng 36 gen 2.2 Các d u chu n phân t s d ng ánh giá gen kháng 2.3 Thang 2.4 Chu n b dung d ch PCR cho m t ph n ng 44 2.5 Chu trình ho t ng c a máy PCR cho STS marker 45 2.6 Chu trình ho t ng c a máy PCR cho SSR marker 45 2.7 Thang m ánh giá r y nâu theo tiêu chu n SES 48 2.8 Thang m ánh giá nhi t 51 2.9 Phân lo i 3.1 Ph n ng v i b nh m ánh giá b nh 40 52 o ôn c a 13 ch ng n m b gi ng ch th Phân nhóm di truy n ph n ng b nh c a b gi ng lúa ch th v i 55 58 o ôn ánh giá 13 ch ng n m b nh cao s n - V 3.4 tr h theo tiêu chu n c a IRRI 37 ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL 13 ch ng n m 3.3 o ôn theo Vi n Lúa Qu c T b n th gel gen kháng - V 3.2 o ôn o ôn lây nhi m b gi ng lúa 66 ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL Phân nhóm di truy n ph n ng kháng nhi m c a b gi ng lúa cao n v i 13 ch ng n m b nh o ôn - V 70 ông Xuân 2006-2007, Vi n Lúa BSCL 3.5 So sánh t ng quan gi a ánh giá ki u hình ki u gen c a gi ng lúa mùa ph n ng v i n m b nh 3.6 79 o ôn So sánh ki u gen c a qu n th BC1F1 t c p lai IR64/T Tép, 92 IR64/OM2514, IR64/C53, IR64/P47 thông qua d u chu n RM21 3.7 S liên quan gi a ki u gen Pik liên k t v i d u chu n RM21 ki u hình kháng o ôn c a qu n th F2 i ch ng C n Th 98 viii 3.8 S liên quan gi a ki u gen Pi2 liên k t v i d u chu n STS-RG64 ki u hình kháng 3.9 3.10 o ôn c a qu n th F2 v i ch ng C n Th S liên quan gi a ki u gen Pi47 liên k t v i d u chu n RM206 ki u hình kháng c 99 100 o ôn c a qu n th F2 v i ch ng C n Th m nông h c c a dòng lúa ch ng gen kháng o ôn - V 101 ông Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL 3.11 N ng su t thành ph n n ng su t c a dòng lúa kháng b nh o ôn - V 3.12 103 ông Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL Ph m ch t c m c a dòng lúa kháng b nh Xuân 2010-2011, Vi n Lúa BSCL o ôn - V ông 105 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 3.1 N i dung Trang Các gi ng lúa S n ph m khu ch gi ng lúa mùa 3.2 S n ph m khu ch gi ng lúa mùa 3.3 S n ph m khu ch c b trí ch ng b nh o ôn giai nm i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a a ph 76 ng i PCR v i RM206 gel agarose 3% c a a ph 39 78 ng i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a 82 i PCR v i RM206 gel agarose 3% c a 83 i PCR v i STS-RG64 gel agarose 1,5% 84 o ôn lúa c a b m lai ch ng gen 87 lúa cao s n 3.4 S n ph m khu ch lúa cao s n 3.5 S n ph m khu ch a b lúa cao s n 3.6 V t b nh kháng 3.7 Các t h p lai ch ng gen kháng b nh nhà l 3.8 o ôn c tr ng 88 i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a 90 i S n ph m khu ch qu n th BC1F1 IR64 /T Tép 3.9 S n ph m khu ch i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a 90 qu n th BC1F1 IR64/OM2514 3.10 S n ph m khu ch i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a 91 qu n th BC1F1 IR64/C53 3.11 S n ph m khu ch i PCR v i RM21 gel agarose 3% c a 91 qu n th BC1F1 IR64/P47 3.12 S n ph m khu ch i PCR v i RM2206 gel agarose 3% c a qu n th BC1F1 IR64/P47 93 Corrected Total 116 234.8058120 R-Square Coeff Var Root MSE W1000 hat Mean 0.997352 0.338870 0.090458 26.69402 Source treat rep Source treat rep DF Type I SS Mean Square F Value Pr > F 38 234.1791453 6.1626091 753.13 F 38 234.1791453 6.1626091 753.13 F Model 40 213.8270085 5.3456752 30.59 F treat 38 213.6745299 5.6230139 32.18 F 38 213.6745299 5.6230139 32.18 F Model 40 626.0594872 15.6514872 82.85 F 38 625.1835897 16.4521997 87.09 F 38 625.1835897 16.4521997 87.09 F Model 40 19554.71470 488.86787 304.52 F treat 38 19553.93453 514.57722 320.54 F 38 19553.93453 514.57722 320.54 F Model 40 31.23367521 0.78084188 107.68 F 38 31.21811966 0.82152946 113.29 F 38 31.21811966 0.82152946 113.29 [...]... ng ch th n gen a IRRI n m 2009, IRRI phân 23 gen kháng ra l m 5 nhóm : ( 1) LTH, IRBLa-A (Pia), IRBLsh-S (Pish), IRBLb-B (Pib) và IRBLt-k59 (Pit) ; ( 2) ba dòng n gen IRBLi-F5 (Pii), IRBL3-CP4 (Pi3(t )) và IRBL5-M (Pi5(t )) ; ( 3) v trí Pii l y dòng n gen trí Pik l IRBLk-Ka (Pik), IRBLkp-K60 (Pik-p), IRBL7-M (Pi7(t )) , IRBLkm-Ts (Pik-m), IRBL1-CL (Pi 1), IRBLKh-K3 (Pik-h) và IRBLKs-S (Pik-s) ; ( 4) b n dòng... trí Piz l IRBLz-Fu (Piz), IRBLz5-CA (Piz- 5), IRBLzt-T (Piz-t) và IRBL9-W (Pi 9) ; ( 5) y gen v trí Pita l IRBLta2-Pi (Pita- 2), IRBLta2-Re (Pita- 2), IRBL12-M (Pi20(t )) , IRBLta-K1 (Pita), IRBLta-CP1 (Pita), IRBL19-A (Pi19(t )) , IRBL20-IR24 (Pi20(t )) M i m t nhóm có 3 c qui n dòng ch a ba gen khác nhau c code 1, 2 và 4 [97] 1.2.1.5 Tính kháng b nh o ôn c a cây l a a vào di truy n và hi n t ng kháng b nh,... tính kháng n Hai gen kháng b nh nh o ôn Pi-24(t) và Pi-25(t) ã trên nhi m s c th s 12 và 6 Gen Pi-24(t) liên quan trên l , có ngu n g c t gi ng l a Zhong156, c xác nh l n l n tính kháng b nh t o ôn c gi i h n b i 2 marker: RAPD marker (N 7) và RGA marker (Nlrr- 3) Kho ng cách di truy n c a 2 marker này l 0,8 cM Gen Pi-25(t) liên quan n tính kháng b nh o ôn trên l và trên c bông, có ngu n g c t gi ng l a. .. Pi-z có các alen Pi-zt, Pi-z5; Pi-ta có 2 alen, Pi-k có 5 alen [115] Gen Pi2 liên t ch t v i gen Piz-t [143], v trí locus Pi2/9 c ng c xác nh trên 4 loài l a hoang [51], các gen này cùng n m trên nhi m s c th 6 1.1.2 Ngu n gen kháng b nh o ôn t các gi ng l a mùa a ph ng BSCL Tép l gi ng l a mùa a ph nh v i ph kháng r ng Gi ng này chu n phân lo i các nòi n m c phân t c ng ã xác nh (nhóm l a n o ôn r t... gen 1.2 S phát tri n gi ng kháng b nh o ôn b ng ph 23 ng pháp 24 lai ch ng gen 2.1 Lai ch ng gen 3.1 Lai ch ng nhi u gen kháng n v ng t o qu n th ch ng nhi u gen kháng t o gi ng l a kháng b nh 46 o ôn 86 xiv DANH C CÁC CH VI T T T AFLP Amplified fragment length polymorphism ALP Amplicon length polymorphism AOS Active oxygen species AP-PCR Arbitrary primer-PCR BC Backcross bp base pair CAPS Cleavable... trong s n xu t phát hi n gen kháng b nh o ng pháp ch ng gen t o gi ng kháng t o ra gi ng l a có tính kháng b nh o ôn b n v ng 3 2 M c tiêu nghiên c u c a Xác tài nh ch ng n m b nh cho gen kháng c a các gi ng l a Xác o ôn gây c tính ph bi n BSCL và v t li u i v i nhóm ch ng n m này nh d u chu n phân t liên k t ch t v i các gen kháng b nh o ôn trên các gi ng l a ánh giá hi u qu ch ng gen kháng b nh 3 Ý... h c và th c ti n c a o ôn tài Ý ngh a khoa h c Xác nh ch ng n m b nh Xác nh o ôn gây c tính ph bi n c v t li u di truy n mang gen kháng b nh BSCL o ôn trên l a l m s cho quá trình lai t o ng d ng d u chu n phân t xác nh gen kháng b nh o ôn trên các gi ng l a Lai t o qu n th ch ng nhi u gen kháng b nh kháng n o ôn t o gi ng l a có tính nh Ý ngh a th c ti n Cung c p v t li u ban u ch n gi ng l a kháng. .. ng cách lai nhi u gi ng có các gen kháng khác nhau c m t gi ng mang nhi u gen kháng, có ph kháng r ng v i nhi u nòi n m gây b nh o ôn [67] N u b nh t qua gen kháng này thì v n còn gen kháng khác [50] 1.1.1 M t s gen kháng b nh Gen kháng o ôn Pi-2 o ôn ch y u trên cây l a cl pb n và liên k t ch t v i marker RG64 trên nhi m s c th s 6 v i kho ng cách di truy n l 2,8 cM Gen Pi-2 gen kháng ph r ng v i các. .. (marker-assisted selection) trong c i ti n gi ng l a, b ng cách dùng d u chu n (marker) phân t ADN thông qua k thu t PCR s ch n gi ng kháng b nh o ôn có hi u qu D a vào d u chu n phân liên k t ch t v i gen kháng m c tiêu, ng i ta có th xác nh c nh ng cây mang gen kháng m t cách nhanh chóng và chính xác Vì v y, tài “S d ng d u chu n phân t ôn c a các gi ng l a (Oryza sativa L. ) và ph n nh” c th c hi... POM3 (phân l p t i Vi n L a (t Vi n L a qu c t ) xác BSCL) và nòi PO6-6 nh gi ng S i á, T Tép kháng r t t t v i c 4 nòi, ây l ngu n v t li u di truy n quý cho nghiên c u ch ng gen kháng b nh [102] Trong s 4 marker liên k t v i gen mang tính kháng b nh o ôn o ôn nòi PO6-6 l RM21, RM168, RM215 và RM250 ch có marker RM21 liên k t v i gen kháng o ôn 8 1.1.3 ng d ng c i ti n gi ng l a có tính kháng b ... C VÀ ÀO T O VI N KHOA B NÔNG NGHI P VÀ PHÁT TRI N NÔNG THÔN C NÔNG NGHI P VI T NAM - BÙI TH D NG KHUY U D NG D U CHU N PHÂN T PHÁT HI N GEN KHÁNG B NH O ÔN A CÁC GI NG LÚA (Oryza sativa. .. Tôi xin cam oan công trình nghiên c u “ phát hi n gen kháng b nh d ng d u chu n phân t o ôn c a gi ng lúa (Oryza sativa L.) ph pháp ch ng gen t o gi ng kháng n ng nh” c a riêng Các s li u, k t... u chu n phân t ôn c a gi ng lúa (Oryza sativa L.) ph n nh” c th c hi n s n xu t phát hi n gen kháng b nh o ng pháp ch ng gen t o gi ng kháng t o gi ng lúa có tính kháng b nh o ôn b n v ng M c