Đánh giá sự đa dạng di truyền của một số giống đậu tương (Glycine max Merril) địa phương

Pi ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC  ĐINH NGỌC HƯƠNG ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG (GLYCINE MAX MERRILL) ĐỊA PHƯƠNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60.42.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Chu Hoàng Mậu THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) gọi đậu nành trồng cạn ngắn ngày có giá trị kinh tế cao Sản phẩm làm thực phẩm cho người, thức ăn cho gia súc nguyên liệu cho công nghiệp, hàng xuất cải tạo đất tốt [5] Vì đậu tương gọi "Ông Hoàng loại họ đậu" Hiện nay, nước hình thành vùng sản xuất đậu tương: vùng Đông Nam có diện tích lớn (26,2% diện tích đậu tương nước), miền núi Bắc bộ: 24,7%, đồng sông Hồng: 17,5%, đồng sông Cửu Long: 12,4%[2] Tổng diện tích vùng chiếm 80% diện tích trồng đậu tương nước, lại đồng ven biển miền Trung Tây Nguyên [5] Các giống đậu tương nước ta phong phú bao gồm giống đậu tương nhập nội, giống lai tạo, giống đậu tương đột biến tập đoàn giống đậu tương địa phương Các giống đậu tương địa phương Việt Nam đa dạng, phong phú kiểu hình kiểu gen Đây nguồn vật liệu quý cho công tác chọn tạo giống đậu tương phù hợp với điều kiện sản xuất vùng, miền khác [10] Đánh giá đa dạng di truyền giống đậu tương địa phương tạo sở cho công tác chọn tạo giống nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Hiện nay, nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền giống trồng nói chung đậu tương nói riêng RAPD, RFLP, AFLP, SSR, STS, Các phương pháp phát huy hiệu mà khắc phục nhược điểm phương pháp chọn giống truyền thống hiệu sàng lọc cao, tiết kiệm thời gian tin cậy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trên giới, kỹ thuật RAPD nhiều tác giả sử dụng để nghiên cứu quan hệ di truyền số giống đậu tương như: [26], [32], [34], [43], [49], [50] Ở Việt Nam, Vũ Anh Đào (2009), đánh giá đa dạng di truyền mức phân tử 16 giống đậu tương với 10 mồi ngẫu nhiên kỹ thuật RAPD tổng số phân đoạn DNA thu 766 Trong phạm vi vùng phân tích có 56 phân đoạn DNA nhân bản, có 21 băng vạch cho tính đa hình (tương ứng 37,5%) [4], Chu Hoàng Mậu đtg (2002) sử dụng kỹ thuật RAPD để phân tích sai khác hệ gen dòng đậu tương đột biến với với giống gốc, tạo sở cho chọn dòng đột biến có triển vọng [12] Nhằm tạo sở cho việc lựa chọn giống đậu tương có chất lượng tốt phục vụ công tác lai tạo giống, lựa chọn tiến hành nghiên cứu đề tài luận văn thạc sĩ là: “Đánh giá đa dạng di truyền số giống đậu tƣơng (Glycine max (L.) Merrill) địa phƣơng” Mục tiêu nghiên cứu Xác định khác biệt hệ gen mối quan hệ di truyền 30 giống đậu tương địa phương kỹ thuật RAPD Nội dung nghiên cƣ́u 3.1 Phân tích đa dạng số đặc điểm hình thái, khối lượng hạt như: màu vỏ hạt, rốn hạt, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt giống đậu tương nghiên cứu 3.2 Sử dụng kỹ thuật RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) để khuếch đại phân đoạn DNA với sàng lọc với 16 mồi ngẫu nhiên có kích thước 10 nucleotide 3.3 Xác định hệ số đa dạng hệ gen giống đậu tương nghiên cứu 3.4 Thiết lập sơ đồ hình mô tả mối quan hệ khoảng cách di truyền giống đậu tương nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 CÂY ĐẬU TƢƠNG 1.1.1 Nguồn gốc phân loại Theo từ điển thực phẩm, đậu tương biết có nguồn gốc xa xưa từ Trung Quốc coi thực phẩm cho đời sống người từ 4000 năm trước, sau truyền bá sang Nhật Bản vào khoảng kỷ thứ VIII, vào nhiều kỷ sau có mặt nước Á Châu Thái lan, Malaisia, Korea Việt Nam Cây đậu tương có mặt Âu Châu vào đầu kỷ XVII Hoa Kỳ vào kỷ XVIII Ngày Hoa Kỳ quốc gia đứng đầu sản xuất đậu tương chiếm 50% sản lượng toàn giới, đến Braxin, Achentina, Trung Quốc [19] Đậu tương thuộc chi Glycine, họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm Papilionoideae Phaseoleae Đậu tương có tên khoa học Glycine Max (L) Merrill, có NST 2n = 40 [5], [2] Do xuất phát từ yêu cầu, tiêu chí phân loại khác nên có nhiều cách phân loại khác Nhưng đến nay, hệ thống phân loại vào đặc điểm hình thái, phân bố địa lý số lượng nhiễm sắc thể nhiều người sử dụng [5] Hệ thống phân loại vào đặc điểm hình thái, phân bố địa lý số lượng (NST) nhiễm sắc thể Hymowit Newell (1984) xây dựng Theo hệ thống chi Glycine có thêm chi phụ Soja Chi Glycine chia thành loài hoang dại lâu năm, chi phụ Soja chia làm loài: loài đậu tương trồng Glycine (L.) Merr loài hoang dại hàng năm G Soja Sieb Zucc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.1.2 Đặc điểm nông sinh học đậu tƣơng Cây đậu tương trồng cạn thu hạt, gồm phận chính: rễ, thân, lá, hoa, hạt Rễ đậu tương Rễ đậu tương có rễ rễ phụ Rễ ăn sâu 30-50cm 1m Trên rễ mọc nhiều rễ phụ, rễ phụ cấp 2, cấp tập trung nhiều tầng đất 7-8 cm rộng 30-40 cm2 Trên rễ rễ phụ có nhiều nốt sần Bộ rễ phân bố nông sâu, rộng hẹp, số lượng nốt sần hay nhiều phụ thuộc vào giống, đất đai, khí hậu kỹ thuật trồng Quá trình phát triển rễ phân làm thời kỳ: (i) Ở thời kỳ thứ nhất, lớp rễ phát triển, rễ rễ phụ phát triển mạnh kéo dài sinh nhiều rễ Thời kỳ thường kéo dài từ 30-40 ngày sau mọc (ii) Ở thời kỳ thứ hai, lớp rễ phát triển chậm dần, rễ không nhú chí có số rễ khô Lúc gốc thân gần cổ rễ rễ phụ nhỏ kéo dài phát triển gần thu hoạch Số lượng 30-40 rễ phụ ăn phía gần mặt đất Lớp rễ có nhiệm vụ cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho phát triển thân, làm Trong kỹ thuật trồng nên ý thời kỳ này, cần vun đất cho lớp rễ phát triển mạnh Một đặc điểm quan trọng cần lưu ý rễ đậu tương có nhiều nốt sần Đó u bướu nhỏ bám vào rễ Nốt sần kết cộng sinh số loại vi sinh vật có tên khoa học Rhizobium Japonicum với rễ đậu tương Vi sinh vật thường có dạng hình cầu hình que [5] Trong nốt sần có khoảng 3-4 tỷ vi sinh vật, mà ta nhìn thấy chúng qua kính hiển vi phóng đại 600 - 1000 lần [5], [19] Nốt sần rễ đậu tương thường tập trung tầng đất 0-20cm, từ 20-30cm nốt sần dần sâu có Nốt sần đóng vai Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn trò trình cố định đạm khí trời cung cấp cho Lượng đạm cung cấp cho lớn khoảng 30-60 kg/ha Nốt sần dài l cm, đường kính - mm, hình thành có màu trắng sữa, tốt có màu hồng (màu globulin có cấu tạo gần giống hemoglobin máu có Fe) [5] Thân đậu tương Thân đậu tương thuộc thân thảo, có hình tròn, thân có nhiều lông nhỏ Thân non có màu xanh màu tím già chuyển sang màu nâu nhạt, màu sắc thân non có liên quan chặt chẽ với màu sắc hoa sau Nếu thân lúc non màu xanh hoa màu trắng non thân có màu tím hoa có màu tím đỏ Thân có trung bình 14-15 lóng, lóng phía thường ngắn, lóng phía thường dài (vì lóng phía phát triển từ ngày 35-40 trở vào lúc sinh trưởng nhanh nên lóng thường dài) Tuỳ theo giống thời vụ gieo mà chiều dài lóng có khác thường biến động từ - 10 cm Cây đậu tương vụ hè thường có lóng dài vụ xuân vụ đông Chiều dài lóng góp phần định chiều cao thân Thân đậu tương thường cao từ 0,3 m - 1,0 m Giống đậu tương dại cao 2-3 m Những giống thân nhỏ lóng dài dễ bị đổ hay mọc bò thường làm thức ăn cho gia súc Những giống thân to thường thân đứng có nhiều hạt chống gió bão Toàn thân có lớp lông tơ ngắn, mọc dày bao phủ từ gốc lên đến ngọn, đến cuống Thực tế có giống lông tơ Những giống có mật độ lông tơ dày, màu sẫm có sức kháng bệnh, chịu hạn chịu rét khoẻ Ngược lại giống lông tơ thường sinh trưởng không bình thường, sức chống chịu Thân có lông tơ nhiều dài ngắn, dày thưa đặc điểm phân biệt giống với nhau[19] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Căn vào tập tính sinh trưởng đặc điểm thân người ta chia làm loại: (i) Loại mọc thẳng: thân cứng, đường kính thân lớn, thân không cao lắm, đốt ngắn, nhiều tập trung thường giống hoa hữu hạn; (2) Loại bò: thân phân cành nhỏ, mềm, phủ mặt đất thành đám dây, thân dài, đốt dài, nhỏ phân tán; (3) Loại nửa bò: loại trung gian loại mọc thẳng mọc bò trên; (4) Loại mọc leo: thân nhỏ dài, mọc bò đất leo lên giá thể khác Thân đậu tương có khả phân cành từ nách đơn kép Những cành thân phân gọi cành cấp 1, cành cấp phân cành cấp Số lượng cành nhiều hay thay đổi theo giống, thời vụ, mật độ gieo trồng đ iều kiện canh tác Trung bình thường có 2-5 cành, có số giống điều kiện sinh trưởng tốt có 10 cành Thường sau mọc khoảng 20-25 ngày đậu tương bắt đầu phân cành Vị trí phân cành phù hợp cao 15cm, thấp lợi cho việc giới hoá Giống đậu tương có góc độ phân cành hẹp tốt cho việc tăng mật độ[5] Lá đậu tương Lá đậu tương có loại: Lá mầm, nguyên, kép Lá mầm (lá tử diệp) mọc có màu vàng hay xanh lục, tiếp xúc với ánh sáng chuyển sang màu xanh Hạt giống to mầm chứa nhiều dinh dưỡng nuôi mầm, hết chất dinh dưỡng mầm khô héo đi, kỹ thuật trồng đậu tương nên làm đất tơi nhỏ chọn hạt to mọc khoẻ, sinh trưởng tốt Lá nguyên (lá đơn) xuất sau mọc từ 2-3 ngày mọc phía mầm Lá đơn mọc đối xứng Lá đơn to màu xanh bóng biểu sinh trưởng tốt Lá đơn to xanh đậm biểu giống có khả chịu rét Lá đơn nhọn gợn sóng biểu sinh trưởng không bình thường Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lá kép gồm có chét, có 4-5 chét Lá kép mọc so le, kép thường có màu xanh tươi già biến thành màu vàng nâu Cũng có giống chín giữ màu xanh, giống thích hợp trồng làm thức ăn gia súc Phần lớn có nhiều lông tơ Lá có nhiều hình dạng khác tuỳ theo giống, giống nhỏ dài chịu hạn khoẻ thường cho suất thấp Những giống to chống chịu hạn thường cho suất cao Nếu kép đầu to dày thường biểu giống có khả chống chịu rét Số lượng kép nhiều hay ít, diện tích to hay nhỏ chi phối lớn đến suất phụ thuộc vào thời vụ gieo trồng Các nằm cạnh chùm hoa giữ vai trò chủ chủ yếu cung cấp dinh dưỡng cho chùm hoa Nếu điều kiện làm cho bị úa vàng vị trí thường bị rụng lép Các nhà chọn giống đậu tương đưa sở để nâng cao suất đậu tương tăng cường trình quang hợp muốn quang hợp với hiệu cao phải chọn có nhỏ, dày, đứng có dạng hình trứng Số nhiều to khoẻ vào thời kỳ hoa rộ Khi phiến phát triển to, rộng, mỏng, phẳng, có màu xanh tươi biểu sinh trưởng khoẻ có khả cho suất cao [5] Hoa đậu tương Hoa đậu tương nhỏ, không hương vị, thuộc loại cánh bướm Màu sắc hoa thay đổi tuỳ theo giống thường có màu tím, tím nhạt trắng Đa phần giống có hoa màu tím tím nhạt Các giống đậu tương có hoa màu trắng thường có tỷ lệ dầu cao giống màu tím Hoa phát sinh nách lá, đầu cành đầu thân Hoa mọc thành chùm, chùm có từ 1-10 hoa thường có 3-5 hoa Hoa đậu tương nhiều tỷ lệ rụng cao khoảng 30% có lên tới 80% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hoa đậu tương thuộc loại hoa đồng chu lưỡng tính hoa có nhị nhụy, hoa gồm đài, cánh hoa có 10 nhị nhụy - Đài hoa có màu xanh, nhiều - Cánh hoa: Một cánh to gọi cánh cờ, cánh bướm cánh thìa - Nhị đực: nhị đực thành ống ôm lấy vòi nhuỵ nhị riêng lẻ - Nhụy cái: Bầu thượng, tử phòng ngăn có 1-4 tâm bì (noãn) nên thường đậu tương có 2-3 hạt [5] Các cánh hoa vươn khỏi đài từ ngày hôm trước việc thụ phấn xẩy vào sáng ngày hôm sau lúc 8-9 sáng trước nụ hoa chưa nở hoàn toàn Mùa hè hoa thường nở sớm mùa đông thời gian nở hoa ngắn sáng nở chiều tàn Hoa đậu tương thường thụ phấn trước hoa nở tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn thấp chiếm trung bình 0,5 - 1% [2] Thời gian bắt đầu hoa sớm hay muộn, dài hay ngắn tuỳ thuộc vào giống thời tiết khác Giống chín sớm sau mọc 30 ngày hoa giống chín muộn 45-50 ngày hoa Thời gian hoa dài hay ngắn theo giống theo thời vụ Có giống thời gian hoa kéo dài 10-15 ngày Kết nghiên cứu cho thấy thời kỳ hoa rộ thường từ ngày thứ đến ngày thứ 10 sau hoa bắt đầu nở Hoa đợt rộ tạo nhiều, trước sau đợt hoa rộ tỷ lệ đậu thấp Điều kiện thích hợp cho nở hoa nhiệt độ 25-280C, ẩm độ không khí 75-80%, ẩm độ đất 70-80% Căn vào phương thức hoa người ta chia giống đậu tương làm nhóm: Nhóm hoa hữu hạn: Thuộc giống sinh trưởng hữu hạn, hướng hoa theo trình tự từ xuống từ vào Những giống thường thấp hoa tập trung, hạt đồng Nhóm hoa vô hạn: Thuộc giống sinh trưởng vô hạn, có Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hướng hoa theo trình tự từ lên từ Những giống thường hoa phân tán, chín không tập trung phẩm chất hạt không đồng [5] Trong thực tế, giống hoa tập trung gặp điều kiện bất thuận, hoa rụng nhiều nên thất thu nặng Còn giống thời gian hoa dài chín không tập trung bị rụng vào đợt hoa tiếp đợt sau nên không thất thu nặng Một hoa có từ 1800-6800 hạt phấn tuỳ theo giống khác nhau, giống hạt to có bao phấn to nhiều hạt phấn Hạt phấn thường hình tròn, số lượng kích thước hạt phấn tuỳ giống khác nhau, giống hạt to thường có hạt phấn to nhiều so với giống có hạt nhỏ Hạt phấn nảy mầm tốt điều kiện nhiệt độ 18-230C Quả hạt Số biến động từ đến 20 chùm hoa đạt tới 400 một chứa từ tới hạt, hầu hết giống thường từ đến hạt Quả đậu tương thẳng cong, có chiều dài từ tới cm Quả có màu sắc biến động từ vàng trắng tới vàng sẫm, nâu đen Màu sắc phụ thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, màu sắc lông, có mặt sắc tố antocyanin Lúc non có màu xanh nhiều lông (có khả quang hợp có diệp lục) chín có màu nâu Hoa đậu tương nhiều tỷ lệ đậu thấp 20-30% Ví dụ vụ xuân có 120 hoa đậu 30-40 cao, chùm 5-8 hoa đậu 2- Những đốt phía gốc thường quả, từ đốt thứ 5-6 trở lên tỷ lệ đậu cao nhiều Trên cành thường từ đốt 2-3 trở lên có chắc, đầu cành thường lép nhiều Sau hoa nở ngày cánh hoa héo rụng, ngày thứ đến ngày thứ sau hoa nở hình thành -8 ngày sau thấy nhân xuất Trong 18 ngày đầu lớn nhanh sau chậm dần, vỏ dày lên chuyển từ màu xanh sang màu vàng Hạt lớn nhanh vòng 3035 ngày sau hình thành Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... giống đậu tương đột biến tập đoàn giống đậu tương địa phương Các giống đậu tương địa phương Việt Nam đa dạng, phong phú kiểu hình kiểu gen Đây nguồn vật liệu quý cho công tác chọn tạo giống đậu tương. .. chọn giống đậu tương có chất lượng tốt phục vụ công tác lai tạo giống, lựa chọn tiến hành nghiên cứu đề tài luận văn thạc sĩ là: Đánh giá đa dạng di truyền số giống đậu tƣơng (Glycine max (L.)... [10] Đánh giá đa dạng di truyền giống đậu tương địa phương tạo sở cho công tác chọn tạo giống nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Hiện nay, nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu đa