Nghiên cứu chọn tạo dòng mía hàm lượng đường cao bằng chỉ thị SSR

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT -o0o NGUYỄN VĂN TRỮ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG MÍA HÀM LƢỢNG ĐƢỜNG CAO BẰNG CHỈ THỊ SSR LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC Hà Nội, 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT -o0o NGUYỄN VĂN TRỮ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG MÍA HÀM LƢỢNG ĐƢỜNG CAO BẰNG CHỈ THỊ SSR Chuyên ngành : Công nghệ Tế bào Thực vật Mã số : 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS LÊ THỊ BÍCH THỦY Hà Nội, 2012 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Bích Thủy, Trưởng Phòng Di truyền Tế bào Thực vật - Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam tạo điều kiện, tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian qua Tôi muốn gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học, Ban lãnh đạo Viện Sinh thái Tài nguyên sinh vật, Ban giám hiệu Trường Đại học Thái Nguyên, thầy cô giáo tham gia giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ, truyền đạt kiến thức cho suốt trình học tập nghiên cứu Bên cạnh đó, nhận ủng hộ nhiệt tình ý kiến đóng góp anh chị, bạn đồng nghiệp phòng Di truyền Tế bào Thực vật Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân bên cạnh chia sẻ, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà nội, ngày 20 tháng 12 năm 2012 Học viên Nguyễn Văn Trữ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Nguyễn Văn Trữ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Mía (Saccharum L.) thuộc chi mía (Saccharum), họ hòa thảo (Poaceae), lúa (Poal.,es), lớp mầm (Monocotyledoneae) Chúng có thân to, mập, chia đốt cao từ - m Tất giống mía được trồng giới lai tạo từ loài S officinarum S Spontaneum Việc sử dụng hạn chế nguồn vật liệu cho lai tạo suốt thời gian dài làm cho giống mía đại có quan hệ gần gũi mặt di truyền Ngày nay, mía trồng 200 quốc gia vùng lãnh thổ Cây mía trở thành công nghiệp quan trọng ngành công nghiệp sản xuất đường Ngoài ra, mía loại có tác dụng bảo vệ đất tốt, đặc biệt chống xói mòn đất cho vùng đồi trung du Hơn nữa, mía rễ chùm phát triển mạnh tầng đất từ - 60 cm (1 mía tốt cho 13 - 15 rễ sau thu hoạch), nguồn chất hữu quý làm tăng độ phì đất Phần bã mía chứa nhiều cellulose dùng làm nguyên liệu đốt lò, làm bột giấy, bìa tông, ép thành ván dùng kiến trúc Sản phẩm cặn bã lại sau chế biến đường (bùn lọc) sử dụng để sản xuất nhựa, xêrin, làm sơn, xi đánh giầy phế phẩm lại dùng làm phân bón tốt Trong tương lai bã mía làm nguồn nguyên liệu sản xuất bột giấy, làm sợi thay loại rừng bị giảm Ở Việt Nam, mía coi trồng chủ đạo ngành công nghiệp đường nước Bên cạnh đó, mía góp phần xóa đói giảm nghèo nhiều vùng trung du, miền núi nước ta (Nguyễn Đức Quang công 2005) Hiện nay, nước ta có tới 60% giống mía giống cũ như: ROC1, ROC10, F156, F127… dạng lai ghép nội chi phức tạp (Nguyễn Thị Bạch Mai công 2005), giống có đặc điểm dễ canh tác, thích nghi rộng với nhiều vùng sinh thái Việt Nam, trữ lượng đường thấp, đứng trước nguy suy thoái nguồn gen giống trồng Đối với giống mía nhập nội có trữ lượng đường cao không phù hợp với khí hậu Việt Nam, dễ bị nhiễm bệnh Để làm giảm đến mức tối thiểu hậu xấu S Spontaneum trì khả cho sucrose cao S officinarum Một loạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn phép lai ngược thực lai triển vọng với loài S officinarum Điều này bước đầu man g lại những thành công việc cải thiện hàm lượng đường, kháng bệnh khả mọc chồi cao Tuy nhiên , về sau gần v ề mặt di truyền nên những tiến bộ việc lai mí a tạo hầu không được cải thiện (Sreenivasan et al., 1987; Lima et al., 2002; Pan et al., 2004) Thêm vào đó , việc các giống có nguồn gốc di truyền gần bị nhiễm tác nhân gây bệnh mới khả bùng phát th ành dịch diện tích r ộng nhanh chóng cao , điều gây thiệt hại lớn (Đỗ Ngọc Diệp cộng 2005) Do vậy, yêu cầu cấp thiết lúc với ngành mí a đường là nghiên cứu đa dạng di truyền các giống mí a , để làm nguồn vật liệu cho lai tạo Mặc dù vậy, việc chọn lọc các cá thể c ó mức độ đa d ạng di truyền cao dựa nguồn gốc địa lý, tính trạng nông học, theo dõi ph ả hệ cho kết không xác, tiêu tốn nhiều thời gian sức lực Đánh giá đa dạng di truyền dựa đặc điểm hình thái thường không xác ảnh hưởng môi trường Vì vậy, việc chọn lựa kỹ thuật để xác định mối quan hệ di truyền chọn lọc tính trạng mong muốn, mà không ảnh hưởng yếu tố môi trường cần thiết cho việc nghiên cứu đa dạng di truyền Trong năm gần đây, nhiều loại thị ADN sử dụng nghiên cứu chọn giống trồng: RADP, RFLP, SSR Trong đó, kỹ thuật SSR nhanh chóng trở thành kỹ thuật hữu hiệu sử dụng rộng rãi nghiên cứu SSR được sử dụng rộng rãi nghiên cứu nhờ đặc tính ưu việt chúng: sự phân bố rộng hệ gen , tính di truyền đồng trội , tính lặp lại, chất đa allen vị trí đặc hiệu nhiễm sắc thể Ở Việt Nam , việc chọn tạo giống mía hàm lượng đường cao mới được tiến hành bằng việc quan sát các tí nh trạng hì nh thái: số thân khóm, trọng lượng cây, đường kí nh cây, khả kháng bệnh dựa quan sát đồng ruộng và một số chỉ tiêu hóa sinh khác Pol, độ Brix và xơ dựa nguồn gốc các giống mí a : hàm lượng đường, độ : Cu Ba , Thái Lan , Trung Quốc Do vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tiễn khoa học, chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu chọn tạo dòng mía hàm lƣợng đƣờng cao bằng thị phân tử SSR” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục tiêu đề tài - Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn giống mía hàm lượng đường cao trồng Việt Nam - Chọn cặp lai ưu tú với tính trạng hàm lượng đường cao - Chọn lọc số dòng lai ưu tú có hàm lượng đường cao thị SSR liên kết với tính trạng hàm lượng đường cao để đem trông khảo nghiệm Nội dung đề tài Đề tài bao gồm số nội dung với vấn đề cần giải sau: - Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu - Sử dụng thị SSR liên kết với tính trạng hàm lượng đường cao để chọn lọc dòng lai có hàm lượng đường cao Thời gian địa điểm nghiên cứu - Thời gian: từ 3/2011 đến 10/2012 - Địa điểm: phòng Di truyền Tế bào Thực vật – Viện Công nghệ Sinh họcViện Khoa học Công nghệ Việt Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Phân loại, đặc điểm hình thái sinh trƣởng mía Mía (Saccharum L.) thuộc chi mía (Saccharum), họ hòa thảo (Poaceae), lúa (Poal.,es), lớp mầm (Monocotyledoneae) Chúng có thân to, mập, chia đốt cao từ - m Các loại thực vật chi đa số loại cỏ sống lâu năm bao gồm khoảng - 37 loài tùy theo hệ thống phân loại, sống chủ yếu khu vực nhiệt đới ôn đới giới Mía trồng để thu hoạch với mục đích sản xuất đường Trên mía, thông thường phần nhạt phần gốc (trong chiết nước mía) Đó đặc điểm chung thực vật: chất dinh dưỡng (hàm lượng đường) tập trung nhiều phần gốc (vừa để nuôi dưỡng vừa để dự trữ) Đồng thời, bốc nước mía, nên phần lúc phải cung cấp nước đầy đủ cho Tỷ lệ nước phần nhiều phần gốc làm cho mía nhạt Mía loại nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện độ ẩm cao Nhiệt độ bình quân thích hợp cho sinh trưởng mía 15-26 0C Giống mía nhiệt đới sinh trưởng chậm nhiệt độ 21 0C ngừng sinh trưởng nhiệt độ 13 0C 0C chết Những giống mía nhiệt đới chịu rét tốt nhiệt độ thích hợp giống mía nhiệt đới Thời kì nảy mầm mía cần nhiệt độ 15 0C tốt từ 26-33 0C Mía nảy mầm nhiệt độ 15 0C 40 0C Từ 28-35 0C nhiệt độ thích hợp cho mía vươn cao Sự dao động biên độ nhiệt ngày đêm liên quan tới tỉ lệ đường mía Giới hạn nhiệt độ thích hợp cho thời kì mía chin từ 15-20 0C Vì tỉ lệ đường mía thường đạt mức cao cho vùng có khí hậu lục địa vùng cao Mía nhạy cảm với ánh sáng đòi hỏi cao ánh sáng Thiếu ánh sáng, mía phát triển không tốt, hàm lượng đường thấp Mía cần thời gian tối thiểu 1200 tốt 2000 Quang hợp mía tỉ lệ thuận với cường độ độ dài chiếu sáng Thiếu ánh sáng hút phân kém, phân đạm, lân kali hiệu ánh sáng đầy đủ Vì vùng nhiệt đới nhiệt đới mía vươn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn cao mạnh bắt đầu vào mùa hè có độ dài ngày tăng lên Chính vậy, nhân tố quan trọng định suất sản lượng mía Mía cần nhiều nước lại sợ úng nước Mía phát triển tốt vùng có lượng mưa từ 1500 mm/năm Giai đoạn sinh trưởng mía yêu cầu lượng mưa từ 100-170 mm/tháng Khi chín cần khô ráo, mía thu hoạch sau thời gian khô khoảng tháng cho tỉ lệ đường cao Bởi nước nằm vùng khô hạn trồng mía tốt nơi mưa nhiều phân bố năm việc trồng mía không hiệu Gió bão làm đổ dẫn đến làm giảm suất, giảm phẩm chất Chính gió dấu hiệu quan trọng công tác dự báo lên kế hoạch chế biến tốn chi phí mà giá trị sản xuất phẩm chất mía nguyên liệu cao 1.2 Diện tích suất trồng mía Việt Nam giới Hiện có khoảng 200 quốc gia vùng lãnh thổ giới trồng sản xuất mía đường, sản lượng trung bình đạt khoảng 13.246 triệu (gấp lần so với củ cải đường) Năng suất trung bình mía giới năm 2009 khoảng 70,3 hecta Trong đó, khu vực có suất mía tốt nông trại mía Peru với suất trung bình khoảng 125,5 hecta Brazil quốc gia trồng mía lớn giới, với sản lượng hàng năm khoảng 672.000.000 năm, suất trung bình khoảng 87 hecta (Food And Agricultural Organization of United Nations 2009) Bảng 1: Sản lượng mía 10 nước đứng đầu giới năm 2009 Tên quốc gia Sản lượng (tấn) Brazil 672,157,000 india 285,029,000 Thái lan 66,816,400 Pakistan 50,045,400 Mexico 49,492,700 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Colombia 38,500,000 Philippines 32,500,000 Australia 30,284,000 Argentina 29,000,000 Tổng sản lƣợng 1,743,068,525 mía giới Ở Việt Nam, mía trồng chủ đạo ngành công nghiệp đường nước Theo số liệu thống kê diện tích mía nước năm 2012 283,222 ha, tăng vụ trước 11,822 ha, diện tích mía 25 tỉnh có nhà máy đường cung cấp cho nhà máy chế biến niên vụ 2011/2012 270,961 Năng suất mía bình quân nước đạt 61,7 tấn/ha tăng so với vụ trước gần tấn/ha, sản lượng mía nước 17,5 triệu Sản lượng mía ép công nghiệp đạt 14,5 triệu tấn, sản xuất 1.306.240 đường So với vụ trước, lượng mía ép công nghiệp tăng gần triệu tấn, sản lượng đường tăng 155,780 Mía phân bố chủ yếu vùng sinh thái sau đây: Đồng Sông Hồng, Đông Bắc, Tây Bắc, Bắc Trung Bộ, Duyên Hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ Đồng sông Cửu Long Diện tích trồng mía tập trung vùng Bắc Trung bộ, Đông Nam đồng sông Cửu Long Các tỉnh miền núi phía Bắc đồng sông Hồng có diện tích trồng mía ít, phân tán suất thấp Về chất lượng mía, Theo báo cáo đơn vị chế biến đường: chữ đường cao Công ty CP mía đường Sông Con 11,8 CCS thấp Công ty CP NIVL 8,0 CCS lại hầu hết dao động khoảng từ 8,5 đến 10 CCS Trên sở kết lượng mía đưa vào chế biến lượng đường thu trữ lượng đường bình quân chế biến đạt khoảng 9,6 CCS giảm năm 2011(Báo cáo trạng giải pháp phát triển ổn định ngành Mía đường 2012) 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 ... truyền tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu - Sử dụng thị SSR liên kết với tính trạng hàm lượng đường cao để chọn lọc dòng lai có hàm lượng đường cao Thời gian địa điểm nghiên cứu - Thời gian: từ 3/2011... - Chọn cặp lai ưu tú với tính trạng hàm lượng đường cao - Chọn lọc số dòng lai ưu tú có hàm lượng đường cao thị SSR liên kết với tính trạng hàm lượng đường cao để đem trông khảo nghiệm Nội dung... a : hàm lượng đường, độ : Cu Ba , Thái Lan , Trung Quốc Do vậy, xuất phát từ nhu cầu thực tiễn khoa học, chọn đề tài nghiên cứu Nghiên cứu chọn tạo dòng mía hàm lƣợng đƣờng cao bằng thị