Nghiên cứu tính đa dạng di truyền của một số dòng ngô thuần Vi ệt Nam tại Viện nghiên cứu ngô - Đan Phượng - Hà Nội

Header Page of 133 PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngô (Zea mays.L) lương thực quan trọng người có tiềm năng suất cao trồng phổ biến nhiều nước Trên giới, ngô xếp thứ ba diện tích thứ suất, sản lượng lấy hạt sử dụng nhiều hình thức khác Hiện nay, 49% sản lượng ngô sử dụng làm thức ăn gia cầm,12% làm thức ăn động vật, 25% làm lương thực thực phẩm cho người, 13% tinh bột ngành khác, 1% làm hạt giống Ước tính đến năm 2020 sản lượng ngô giới tăng từ 820,7 triệu lên 837 triệu so với năm 2010 Trong nông nghiệp Việt Nam, ngô màu quan trọng nhất, đứng vị trí thứ hai sau lúa, trồng nhiều nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng mùa vụ hình thức canh tác Kể từ thập niên 90 đến nay, cách mạng ngô lai làm thay đổi nghề trồng ngô nước ta, đưa nước Việt Nam đứng hàng ngũ nước trồng ngô tiên tiến khu vực Châu Á (Trần Hồng Uy,1997)[1] Những năm gần đây, sản xuất ngô nước ta có phát triển mạnh mẽ diện tích, suất sản lượng Tỷ lệ tăng trưởng bình quân 20 năm qua diện tích 7,5%, suất 6,7% sản lượng 24,5% (TS.Bùi Mạnh Cường, 2007)[2] Đặc biệt việc khai thác tiềm năng suất thông qua ưu lai đưa nhanh giống ngô lai vào sản xuất quy mô rộng lớn đóng góp quan trọng làm tăng sản lượng lương thực nước Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành công nghệ sinh học (CNSH) tạo thay đổi kì diệu nhiều lĩnh vực Trong nông nghiệp CNSH coi phương tiện giải vấn đề khó khăn mà Footer Page of 133 Header Page of 133 công tác chọn tạo giống truyền thống khó thực có thực nhiều thời gian Trong công tác chọn tạo giống ngô lai, kỹ thuật tạo dòng phương pháp nuôi cấy bao phấn, sử dụng thị phân tử đánh giá tính đa dạng di truyền tập đoàn nguyên liệu sử dụng trợ giúp đắc lực cho phương pháp truyền thống, góp phần đẩy nhanh việc xây dựng tổ hợp lai ưu tú đáp nhu cầu ngày tăng số lượng chủng loại giống ngô lai vào sản xuất, giảm thiểu số công đoạn công tác chọn tạo Vì vậy, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu tính đa dạng di truyền số dòng ngô Việt Nam Viện nghiên cứu ngô Đan Phượng - Hà Nội” Mục tiêu đề tài - Tách chiết DNA tổ hợp lai ưu tú 20 dòng ngô Việt Nam phòng thí nghiệm - Kiểm tra độ dòng ngô nghiên cứu mức độ phân tử - Dựa thị phân tử SSR xác định mức độ đa hình xây dựng sơ đồ phả hệ dòng - Dự đoán tổ hợp lai ưu tú 20 dòng ngô Việt Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn  Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu thực chi tiết, vấn đề liên quan đến việc đánh giá độ di truyền dòng ngô, phân tích đa dạng di truyền thị phân tử SSR với mong muốn cung cấp thêm số liệu, thông tin khả ứng dụng thị phân tử công tác chọn tạo giống lai điều kiện cụ thể Việt Nam Footer Page of 133 Header Page of 133  Ý nghĩa thực tiễn Rút ngắn thời gian đánh giá dòng, giảm bớt khối lượng công việc lai tạo đồng ruộng, kết hợp phương pháp đánh giá đồng ruộng nhanh chóng xác định, chọn lọc tổ hợp lai cho suất cao Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: 20 dòng ngô Việt Nam - Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá độ di truyền, khoảng cách di truyền dòng, phân nhóm dự đoán ưu lai nhờ sử dụng thị SSR - Địa điểm nghiên cứu: Bộ môn Công nghệ Sinh học - Viện nghiên cứu Ngô - Đan Phượng - Hà Nội - Thời gian từ 23/02/2011 đến 22/05/2011 Footer Page of 133 Header Page of 133 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC Cây ngô (Zea mays.L) thuộc chi Zea, phân họ ngô (Maydeae), họ phụ hòa thảo (Panicoideae), họ hòa thảo (Grmaineae), hòa thảo (Grmainale), lớp mầm (Cosmobionia) có nhiễm sắc thể 2n=20 Cây ngô hàng năm với hệ thống rễ chùm phát triển, loài giao phấn có hoa đơn tính gốc 1.1 Vai trò ngô kinh tế Trong lịch tiến hóa khoảng nghìn loài trồng phổ biến trái đất nay, chưa có loài trồng phát triển nhanh chóng có nhiều công dụng cho người ngô (Cao Điểm Đắc, 1988)[3] Trước hết ngô ngũ cốc nuôi sống gần 1/3 dân số toàn cầu Toàn giới sử dụng 21% sản lượng ngô làm lương thực Ngô lương thực người dân khu vực Đông Nam Phi, Tây Phi, Nam Á,… Ngô thành phần quan trọng bậc thức ăn chăn nuôi Hầu 70% chất tinh thức ăn chăn nuôi tổng hợp từ ngô, 71% sản lượng ngô giới làm thức ăn chăn nuôi (Ngô Hữu Tình,2003)[8] Ngô loại hàng hóa xuất ngành nông nghiệp, giới hàm lượng ngô xuất nhập khoảng 70 triệu Bên cạnh ngô đem lại nhiều lợi nhuận cho người dân Theo thống kê ISAAA, Philippine, có 200 ngàn người nông dân hưởng lợi từ ngô CNSH năm 2008 Nghiên cứu tác động giống ngô đến kinh tế - xã hội cho thấy niên vụ 2003-2004, ngô CNSH làm thu nhập cho người dân thêm 7482 peso/ha (khoảng 135USD) mùa khô, mùa mưa thu nhập tăng thêm 7080 peso/ha (khoảng 125USD) Sử dụng số liệu năm 2008, nhà khoa học tính ngô Bt cho thu nhập cao từ 5-14% mùa mưa từ 20-48% mùa khô (Clive James, 2008) Footer Page of 133 Header Page of 133 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô giới Nhờ có vai trò quan trọng kinh tế mà ngô ngày quan tâm phát triển Ngô ba lương thực lấy hạt quan trọng nông toàn cầu trồng phổ biến nhiều nước giới đem lại suất sản lượng cao loại ngũ cốc Thực vậy, năm 2009 theo số liệu tổ chức Nông nghiệp lương thực LHQ (FAO) sản xuất ngô: Diện tích toàn giới 159,53 triệu ha, Năng suất trung bình 5,18 tấn/ha, Tổng sản lượng 817,1 triệu Năm 2009, phần lớn sản lượng ngô giới tập trung nước Mỹ, Trung Quốc, Braxin, Mehicô, Pháp Ấn Độ, chiếm 75% (FAOSTAT, 2009) Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô số nước dẫn đầu giới năm từ 2004 - 2010 Chỉ tiêu Nước 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Thế giới 145,3 145,5 149,6 160,5 158,2 156,3 160,6 Diện tích Mỹ 29,8 30,4 28,6 35,0 31,8 32,2 32,9 (triệu ha) Trung Quốc 25,4 26,4 28,5 29,5 29,9 31,2 31,5 Braxin 11,6 12,9 14 14,7 14,1 12,9 12,8 Thế giới 4,9 4,8 4,8 4,9 50 5,2 5,1 Mỹ 10,1 9,3 9,4 9,5 9,7 10,3 9,7 Trung Quốc 5,1 5,3 5,3 5,2 5,6 5,1 5,3 Braxin 3,0 3,2 3,6 4,0 3,6 4,3 4,0 Thế giới 715,5 699,4 713,5 793,6 797,8 812,4 820,7 Năng suất (tấn/ha) Sản lượng Mỹ 299,9 282,3 267,5 331,2 307,1 333,0 318,5 (triệu tấn) Trung Quốc 130,3 139,4 151,6 152,3 165,9 158,0 168,0 Braxin 35,0 41,7 51,0 58,6 (Nguồn USDA (2010) [23]) Footer Page of 133 51,0 56,1 51,0 Header Page of 133 Mỹ nước chiếm vị trí hàng đầu giới diện tích sản lượng ngô, đồng thời nước có suất cao Hiện 100% diện tích trồng ngô Mỹ ngô lai, suất ngô tăng từ 1,5 tấn/ha năm 1930 lên đến 10,34 /ha vào năm 2009, với tổng sản lượng 332,01 triệu (FAO 2009) Và Mỹ phấn đấu đến năm 2030, suất ngô tăng gấp đôi nay, lên >18 tấn/ha Năm 2009 diện tích trồng ngô nước Đông Nam Á 8,212 triệu ha, suất bình quân đạt 31,3 tạ / với tổng sản lượng 25,67 triệu (USDA, 2010) [23] Kể từ ngô phát châu Mỹ du nhập vào khu vực khác giới, khoảng thời gian dài suất đạt khoảng 0,1-0,2 tấn/ha Nhưng đến nhờ ứng dụng rộng rãi nhiều tiến khoa học kĩ thuật di truyền chọn giống, biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến, giới hoá… đặc biệt khai thác sử dụng ưu lai ngô trình chọn giống 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô Việt Nam Trong nông nghiệp Việt Nam, ngô màu quan trọng, lương thực thứ hai sau lúa nước Ngô đưa vào Việt Nam cách khoảng 300 năm, lương thực đứng thứ hai truyền thống trồng lúa nước nên ngô chưa trọng, không phát huy tiềm (Ngô Hữu Tình, 2009)[9] Ngày nay, sản xuất ngô phổ biến rộng khắp nước từ vùng núi cao đến đồng bằng, trung du Năm 2009, diện tích ngô nước 1086.8 nghìn ha, suất đạt 40,8 tạ/ha sản lượng ngô 4431,8 nghìn Nhưng tháng đầu năm 2009, Việt Nam phải nhập 0,8 triệu ngô, nhu cầu dùng ngô làm thức ăn chăn nuôi tăng mạnh Hiện thị phần giống ngô lai Việt Nam chiếm khoảng 60%, chủ yếu giống lai đơn áp dụng vào sản xuất tất vùng sinh thái nước.Trong năm gần Viện Nghiên cứu Ngô liên kết với Viện thành viên VAAS công ty nước nâng cao Footer Page of 133 Header Page of 133 hiệu nghiên cứu chuyển giao nhanh kết nghiên cứu phục vụ sản xuất, giống ngô LVN4, LVN9, LVN14 LVN99… Bảng1.2 Tình hình sản xuất ngô Việt Nam từ 2005 – 2009 Năm Diện tích Năng suất Sản lượng (1000 ha) Tạ/ (1000 tấn) 2005 1052,6 36,0 3787,1 2006 1033,1 37,3 3854,6 2007 1096,1 39,3 4303,2 2008 1140,2 40,1 4573,1 2009 1086,8 40,8 4431,8 Nguồn: tổng cục thống kê 2009 [12] Tiến độ gieo trồng năm 2010 nhanh so với năm 2009, tính đến trung tuần tháng 2/2010 địa phương nước gieo trồng 2632,7 nghìn ngô 106,1% kì năm trước Đến trung tuần tháng 9/2010 nước gieo trồng 953,8 nghìn ngô tăng 1,4% so với kì năm 2009 Và đến ngày 15/3/2011 nước ta đă gieo trồng 353,7 nghìn 95,8% kì năm trước (Tổng cục thống kê 2010, 2011)[13] Chiến lược nghiên cứu phát triển ngô Việt Nam đến năm 2020 xác định: -Đẩy mạnh nghiên cứu ngô góp phần đưa diện tích ngô nước đến năm 2015, phấn đấu đạt 1,3 triệu ngô; suất đạt 50 tạ/ha; sản lượng đạt 6,5 triệu tấn, đến năm 2020 đạt 1.500.000 với suất bình quân 60 tạ/ha sản lượng 9,0 triệu tấn, nhầm đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho chế biến thức ăn chăn nuôi nhu cầu khác nước, bước tham gia xuất Footer Page of 133 Header Page of 133 Bảng 1.3 Dự kiến diện tích, suất sản lượng ngô nước đến năm 2020 Năm Diện tích Năng suất Sản lượng ( ) ( tạ / ha) Triệu 2005 1043 300 36,0 3,7 2010 1200 000 42,0 5,4 2015 1300 000 50,0 6,5 2020 1500 000 60,0 7,8 Nguồn: Chiến lược pháp triển ngô đến năm 2020[14] -Cải thiện thu nhập đời sống cho người sản xuất ngô, nâng cao hiệu sử dụng đất, lao động vốn đầu tư -Đẩy mạnh nghiên cứu chọn tạo giống ngô lai đảm bảo đủ sức cạnh tranh thị trường nước xuất -Đảm bảo cung cấp giống ngô lai Việt Nam chiếm 51-55% thị phần ngô lai nước nhằm chủ động hạt giống với giá bán phù hợp với khả đầu tư nông dân -Nghiên cứu giải pháp khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu sản xuất ngô, tăng thu nhập cho người trồng ngô, bảo vệ môi trường sinh thái, góp phần xây dựng nông nghiệp bền vững 1.3 Cơ sở khoa học 1.3.1 Ưu lai (ƯTL) - lịch sử nghiên cứu, ứng dụng chọn tạo giống ngô ƯTL tượng di truyền, lai biểu sức sống, đặc tính hình thái, sinh lý, khả thích nghi, khả chống chịu suất hẳn bố mẹ (Nguyễn Lộc, 1997) [5] Người quan sát thấy tượng ƯTL ngô Charles Darwin, ông nhận thấy giao phối phát triển cao tự phối 20% tác phẩm “ Tác động giao phối tự phối giới thực vật” xuất năm 1876 Footer Page of 133 Header Page of 133 Năm 1878 nhà nghiên cứu người Mỹ tên Beal áp dụng thực tế ƯTL việc tạo giống ngô lai giống Ông thu cặp lai hẳn giống bố mẹ suất từ 10-15% Năm 1904 Shull lần tiến hành tự thụ cưỡng ngô để thu dòng chuẩn tạo giống lai từ dòng chuẩn Năm 1913 Shull đưa vào tài liệu khoa học thuật ngữ “Hetetosis” để ƯTL (Hetetosis từ rút gọn Stimulus of heetrozygosis) Từ năm 1918 Jones đề xuất sử dụng lai kéo sản xuất để giảm giá thành hạt giống việc áp dụng ƯTL vào trồng trọt, chăn nuôi phát triển nhanh chóng ƯTL chế dị hợp tử biểu tổ hợp lai tính trạng nhà di truyền chọn giống chia làm dạng biểu chính: - Ưu lai hình thái - Ưu lai suất - Ưu lai tính thích ứng - Ưu lai tính chín sớm - Ưu lai sinh lý, sinh hóa Đối với ngô, ƯTL suất có vai trò quan trọng nhất, thể qua tăng yếu tố cấu thành suất chiều dài bắp, số hàng hạt, số hạt/hàng, tỉ lệ hạt/cây…Theo Richey (1927) ƯTL suất ngô với giống lai đơn đạt từ 193% đến 263% so với trung bình bố mẹ (Trích dẫn theo Mai Xuân Triệu, 1998) Trong năm gần đây, phương pháp đánh giá đa dạng di truyền dòng dựa vào thị phân tử để phân nhóm cách biệt di truyền giảm bớt khối lượng công việc lai tạo đồng ruộng, rút ngắn thời gian đánh giá Phương pháp không phụ thuộc vào môi trường mùa vụ, tiết kiệm nhiều thời gian công sức cho nhà tạo giống Footer Page of 133 Header Page 10 of 133 1.3.2 Đa dạng di truyền dự đoán ưu lai theo phương pháp truyền thống 1.3.2.1 Đa dạng di truyền ngô: Sự đa dạng di truyền ngô thể tất tính trạng cây, cờ bắp Các nghiên cứu cho thấy: Ngô có mức độ sai khác di truyền lớn quần thể quần thể chéo Các nghiên cứu mức độ phân tử cho thấy mức độ đa dạng ngô cao 3-10 lần so với loài thân thảo khác (Buckler cs, 2001) [17] Các nhà chọn giống dựa vào đa dạng tự nhiên để lựa chọn giống /loài tốt, từ cải tiến nhằm nâng cao tiêu số lượng chất lượng chất lượng giống, ngô, suất cao gấp 55 lần so với suất giống ngô tổ tiên (Buckler cs,2001)[17] 1.3.2.2 Đa dạng di truyền dự đoán ưu lai theo phương pháp truyền thống Các nghiên cứu tượng ƯTL cho thấy khác biệt di truyền bố mẹ có ảnh hưởng lớn tới biểu ƯTL tổ hợp lai đơn, Shull G,H (1948) kết luận: ƯTL sinh lý thể biểu qua phát triển nhanh, qua chiều cao ƯTL có mối tương quan thuận với độ không giống giao tử mà từ lai hình thành Sự khác giao tử nhiều biểu ƯTL lai lớn (trích theo Ngô Hữu Tình cs, 1997) [7] Cây ngô loài giao phấn điển hình, quần thể đa dạng dị hợp tử kiểu gen, thông tin đa dạng di truyền nguồn gen cần thiết vô hữu ích công tác đánh giá dòng, phân nhóm ƯTL dự đoán tổ hợp lai ưu tú có khả cho suất cao Đa dạng di truyền có tầm quan trọng to lớn chọn tạo giống ngô, đặc biệt cho chương trình tạo giống ngô lai Chính vậy, ngô Footer Page 10 of 133 10 Header Page 39 of 133 Dựa sơ đồ phả hệ hình 3.4 cho thấy, hệ số tương đồng di truyền 0,35 20 dòng nghiên cứu phân thành nhóm: - Nhóm I: gồm dòng, dòng chia làm nhóm phụ hệ số tương đồng 0,46 + Nhóm phụ 1: gồm dòng C1, C329, C369 + Nhóm phụ 2: gồm dòng C208, C245, C222, C236 - Nhóm II: gồm dòng, chia làm nhóm phụ hệ số tương đồng 0,46 + Nhóm phụ 1: có dòng C43 + Nhóm phụ 2: có dòng C45, C84 - Nhóm III: gồm có dòng, hệ số tương đồng 0,46 dòng chia làm nhóm phụ + Nhóm phụ 1: gồm dòng: C24, C40 + Nhóm phụ 2: gồm dòng C115, C128 + Nhóm phụ 3: gồm dòng C133, C143 + Nhóm phụ 4: gồm dòng C200 ` + Nhóm phụ 5: có dòng C477 C738 - Nhóm IV: gồm có dòng C275 Nhiều kết luận khoa học ưu lai khẳng định ưu lai chịu chhi phối mạnh mẽ khác biệt di truyền hai dạng bố mẹ Vì việc phân chia nhóm dòng dựa khoảng cách di truyền xác định nhờ thị phân tử sở quan trọng vấn đề sử dụng, khai thác dòng nguyên liệu định hướng cho công tác lai tạo Xác xuất thành công với tổ hợp có ưu lai cao từ việc lai dòng khác nhóm cao so với việc lai dòng nhóm Footer Page 39 of 133 39 Header Page 40 of 133 3.3 Kết phân tích đa hình di truyền nhóm 20 dòng ngô nghiên cứu: 3.3.1 Kết phân tích đa hình nhóm Nhìn vào phả hệ, từ bảng số liệu hệ số tương đồng khoảng cách di truyền, chia 20 dòng ngô nghiên cứu thành nhóm tương ứng hệ số di truyền 0,35 Trong đó, có nhóm có dòng, ba nhóm lại có từ dòng ngô trở lên Từ đó, tiến hành phân tích đa hình dòng nhóm Kết trình bày bảng 3.7a, 3.7b 3.7c Footer Page 40 of 133 40 Header Page 41 of 133 Bảng 3.7a: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm I Dòng C1 C208 GS GD GS GD C208 0,370 0.630 C329 0,542 0.458 0,520 0,480 C369 0,464 0,536 0,414 C222 0,444 0,556 C236 0,444 C245 0,345 C329 GS GD 0,586 0,615 0,385 0,538 0,462 0,444 0,556 0,481 0,519 0,655 0,600 0,400 C369 GS GD 0,556 0,517 0,483 0,481 0,519 0,375 0,538 0,462 0,375 C222 GS GD 0,625 0,556 0,444 0,625 0,448 0,552 C236 GS GD 0,448 0,552 C1 GS TB 0,474 GD TB 0,526 Footer Page 41 of 133 41 C245 Header Page 42 of 133 Bảng 3.7b: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm II Dòng C43 C45 GS GD C45 0,444 0,556 C84 0,303 0,697 C84 GS GD 0,667 0,333 C43 GS TB 0,471 GD 0,529 Kết tổng hợp bảng 3.7a cho ta thấy hệ số tương đồng trung bình nhóm I 0,474; khoảng cách di truyền trung bình đạt 0,526 Cặp dòng C329 - C369 có hệ số di truyền lớn 0,615 khoảng cách di truyền nhỏ 0,385; cặp dòng C1 – C245 có hệ số di truyền nhỏ 0,345 khoảng cách di truyền lớn 0,655; 19 cặp lai có GS dao động từ 0,370- 0,600 GD biến thiên khoảng 0,400- 0,630 Footer Page 42 of 133 42 Header Page 43 of 133 Bảng 3.7c: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm III Dòng C24 C40 GS GD C40 0,571 0,429 C115 0,517 C128 C115 GS GD GS GD 0,483 0,394 0,606 0,414 0,586 0,344 0,656 0,483 0,517 C133 0,367 0,633 0,400 0,600 0,433 C143 0,433 0,567 0,406 0,594 C200 0,419 0,581 0,353 C477 0,333 0,613 C738 0,323 0,625 C128 GS GD 0,567 0,481 0,519 0,406 0,594 0,355 0,647 0,438 0,563 0,364 0,636 0,500 0,243 0,757 0,394 C133 GS GD 0,645 0,500 0,500 0,387 0,613 0,387 0,500 0,273 0,727 0,606 0,229 0,771 C143 GS GD 0,613 0,406 0,594 0,273 0,727 0,419 0,355 0,645 0,324 C200 GS GD 0,581 0,500 0,500 0,676 0,394 0,606 C477 GS GD 0,607 0,393 C24 GS TB 0,362 GD TB 0,638 Footer Page 43 of 133 43 C738 Header Page 44 of 133 Ở bảng 3.7b, 3.7c cho thấy GS trung bình hai nhóm II III 0,471 0,362; giá trị GD trung bình hai nhóm tương ứng với 0,529 0,638 Để thấy đa dạng di truyền rõ ta có bảng 3.8 Bảng 3.8: Hệ số tương đồng khoảng cách di truyền trung bình cặp dòng nhóm Nhóm Số cặp lai GS trung bình GD trung bình I 21 0,474 0,526 II 0,471 0,529 III 36 0,362 0,638 IV 0 Kết bảng 3.8 cho thấy lấy dòng C275(nhóm IV) làm thử, dòng nhóm III có khoảng cách di truyền lớn 0,638; hai nhóm I, II có giá trị khoảng cách di truyền 0,526 0,529 Do kết luận dòng ngô nhóm III có đa dạng di truyền lớn nhất, kết hợp lai dòng nhóm 3.3.2 Kết phân tích đa hình khác nhóm Các nghiên cứu tượng ưu lai cho thấy khác biệt di truyền bố mẹ có ảnh hưởng mạnh đến biểu ƯTL tổ hợp lai đơn Chính khác biệt tạo nên trạng thái dị hợp tử tổ hợp lai, khác biệt bố mẹ lớn tính trạng dị hợp cao cho ƯTL cao tổ hợp lai (Ngô Hữu Tình cs,1997) [7] Các nhà khoa học đưa kết luận ƯTL dòng khác nhóm cao ƯTL dòng nhóm Kết phân tích đa hình di truyền khác nhóm tổng hợp bảng 3.9 Footer Page 44 of 133 44 Header Page 45 of 133 Bảng 3.9: Khoảng cách di truyền nhóm Nhóm I II III IV I II 0,613 III 0,599 0,666 IV 0,69 0,7 0,806 Từ bảng 3.9 ta thấy khoảng cánh di truyền nhóm III nhóm IV lớn GD = 0,806, khoảng cách di truyền thấp nhóm I với III 0,599 Kết thu thông qua phân tích đa hình nguồn khác nguồn dự đoán nhóm ƯTL Khi lai dòng nhóm III IV có khả cho ƯTL cao khoảng cách di truyền hai nhóm lớn nhất(0,806) Tiếp đến phép lai nhóm II nhóm IV có khả cho ƯTL cao khoảng cách di truyền trung bình hai nhóm cao 0,7 Nếu dòng mà có giá trị khoảng cách di truyền cao khả cho ưu lai cao ngược lại, khả tạo ưu lai giảm dần khoảng cách di truyền nhóm ngắn 45 Footer Page 45 of 133 Header Page 46 of 133 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết phân tích đa dạng di truyền phòng thí nghiệm thị phân tử SSR cố kết luận sau: - Các sản phẩm tách chiết DNA có đọ tinh nằm khoảng 1,8- 2,0, đảm bảo tiêu chuẩn để tiến hành thí nghiệm - Xác định tỷ lệ dị hợp tử, tỷ lệ khuyết số liệu 20 dòng ngô nghiên cứu với 20 mồi sử dụng Các dòng có tỷ lệ dị hợp tử H%< 15% nên sử dụng làm vật liệu khởi đầu cho chọn tạo giống ngô lai - Xác định hệ số PIC chứng tỏ 20 dòng nghiên cứu có đa dạng di truyền nhiên mức không cao - Xác định sơ đồ phả hệ 20 dòng ngô nghiên cứu phân làm nhóm ƯTL hệ số tương đồng di truyền GS 0,35 - Phân tích đa hình nhóm khác nhóm rút kết luận lai dòng nhóm III với dòng nhóm IV có khả cho ưu lai cao 4.2 Đề nghị Do thời gian có hạn nên có số đề nghị sau: - Tiếp tục hóa số dòng ngô thu thập - Tiếp tục nghiên cứu, đánh giá mức độ tin cậy phương pháp sử dụng thị phân tử SSR nguồn vật liệu khác với số lượng dòng tham gia đủ lớn - Trên sở kết nghiên cứu thu được, tiến hành thiết kế sơ đồ lai dòng có khả cho ưu lai cao - Sử dụng vật liệu tạo vốn gen theo nhóm cách biệt di truyền, sử dụng vốn gen có đặc điểm quý lai tạo giống ngô lai 46 Footer Page 46 of 133 Header Page 47 of 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bùi Mạnh Cường, Trần Hồng Uy cộng (2000), “Nghiên cứu đa dạng di truyền số dòng ngô đường phương pháp RADP markers”, Tạp chí Di truyền học ứng dụng (1), Bùi Mạnh Cường (2007), Công nghệ sinh học chọn tạo giống ngô, NXB Nông nghiệp Cao Điểm Đắc (1988), Cây ngô, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Mai Xuân Triệu (1998), Đánh giá khả kết hợp số dòng có gốc địa lý khác nhau, phục vụ chương trình tạo giống ngô lai, Luận án Tiến sĩ Khoa học Nông nghiệp, Viện Hàn lâm Nông nghiệp Oxphia, Bungary Nguyễn Lộc (1997), Nguyên lý tiến hóa thực vật hạt kín, NXB Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Thị Phương Đoài, Nguyễn Huỳnh Minh Quyên, Nguyễn Văn Trường, Bùi Mạnh Cường, Trịnh Đình Đạt (2004), “Sử dụng thị phân tử SSR để nghiên cứu đa dạng di truyền dự đoán ưu lai số dòng ngô”, Báo cáo khoa học hội Nghị toàn quốc: Nghiên cứu Khoa học sống Ngô Hữu Tình (1997), Cây ngô, NXB Nông nghiệp Ngô Hữu Tình (2003), Cây ngô, NXB Nghệ An Ngô Hữu Tình (2009), Chọn lọc lai tạo giống ngô, NXB Nông nghiệp 10.Ngô Thị Minh Tâm, Bùi Mạnh Cường (2007), “ Sử dụng thị SSR phân tích đa dạng di truyền để dự đoán ưu lai khả kết hợp 47 Footer Page 47 of 133 Header Page 48 of 133 số dòng ngô ”, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn, Kỳ 1, tháng 5/2007 11.Phan Xuân Hào, Bùi Mạnh Cường, Nguyễn Văn Trường, Đoàn Thị Bích Thảo (2004), “Phân tích đa dạng di truyền tập đoàn dòng ngô thị SSR” Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn (1) 12.Tổng cục thống kê (2009), Niên giám thống kê, NXB Thống kê Hà Nội 13.Tổng cục thống kê (2010), Niên giám thống kê, NXB Thống kê Hà Nội 14 Viện Nghiên cứu Ngô (2009), Chiến lược phát triển ngô đến năm 2020 TIẾNG ANH 15 AMBIONET – CIMMYT (Maria Luz C,G,, S,R, Ellen) (2004) Laboratory han dbook, protocob for Maize Genotyping using SSR Makers and Data Analysis, AMBIONET Servicie Laboratory - -CIMMYT, Metro Malina, philippines, 16 Becker J,, P, Vos, M, Heun (1995), “Combined mapping of AFLP and RFLP maker in barley”, Mol, Gen, Genet, 269: 65 - 73 17.Bucker E,S,, et al (2001), “Molercular diversity structure DNA domestication of grasses”, Genet, Res 18.Hallauer A,R,, et al (1988), “Corn breeding”, Corn DNA corn in improvement, American society of Agronomy, USA, 19 Lanza L, L, B,, C, L, J, Souza, L, M, M, Ottoboni, M, L, C, Vieira, A, P, Souza (1997), “Genetic distance of inbred lines and prediction of maize single cross performance using RAPD marker”, Theor, Appl, Genet 94: 1023 - 1030 20.Messmer M, M,, et al(1992), “Relationships among Early European Maize Inbred: I, Genetic diversity among Flint DNA Dent lines revealed by RFLPS”, Crop Sic , 32 48 Footer Page 48 of 133 Header Page 49 of 133 21.Saghai Maroof M,A,, et al (1984), “Ribosomal DNA spacer legth polymorphism in barley, Mendelian inheritance, chromosomal location DAN population dynamics”, proc, Natl Acad, Sic, USA 81, 22.Senior M,L,, M,M, Murohy, C,W, Stuber (1998) “Utility of SSRs for determinning genetic similarities and relationships in maize using an agarose gel system”, Crop Sci, 38: 1088 - 1098 23.USDA (2010) – http://fas,usda,gov/psdonline/psdquery,aspx 49 Footer Page 49 of 133 Header Page 50 of 133 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 Vai trò ngô kinh tế 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ngô Việt Nam 1.3 Cơ sở khoa học 1.3.1 Ưu lai (ƯTL) - lịch sử nghiên cứu, ứng dụng chọn tạo giống ngô 1.3.2 Đa dạng di truyền dự đoán ưu lai theo phương pháp truyền thống 10 1.3.2.1 Đa dạng di truyền ngô: 10 1.3.2.2 Đa dạng di truyền dự đoán ưu lai theo phương pháp truyền thống 10 1.3.3 Ứng dụng thị phân tử nghiên cứu đa dạng di truyền ưu lai 11 1.3.4 Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền dự đoán ưu lai ngô Việt Nam 15 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Vật liệu nội dung nghiên cứu 16 2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 16 50 Footer Page 50 of 133 Header Page 51 of 133 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 19 2.2.1 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền phòng thí nghiệm 19 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 22 CHƯƠNG 3: 24 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Kết tách chiết DNA tổng số 24 3.2 Kết sử dụng thị phân tử SSR phân tích đa dạng di truyền 26 3.2.1 Kết đánh giá độ di truyền dòng ngô nghiên cứu 26 3.2.2 Kết đánh giá hệ số PIC, số alen tổng số băng DNA thể mồi 31 3.2.3 Kết phân tích mối quan hệ di truyền dòng 35 3.3 Kết phân tích đa hình di truyền nhóm 20 dòng ngô nghiên cứu: 40 3.3.1 Kết phân tích đa hình nhóm 40 3.3.2 Kết phân tích đa hình khác nhóm 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 46 4.1 Kết luận 46 4.2 Đề nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 51 Footer Page 51 of 133 Header Page 52 of 133 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tình hình sản xuất ngô số nước dẫn đầu giới năm từ 2004 - 2010 Bảng1.2 Tình hình sản xuất ngô Việt Nam từ 2005 – 2009 Bảng 1.3 Dự kiến diện tích, suất sản lượng ngô nước đến năm 2020 Bảng 2.2: Danh sách 20 cặp mồi SSR sử dụng nghiên cứu 18 Bảng 2.3: thành phần phản ứng PCR 20 Bảng 2.4: Chu trình nhiệt phản ứng PCR 21 Bảng 3.2: Tỷ lệ dị hợp tử (H%) tỷ lệ khuyết số liệu(M%) dòng ngô nghiên cứu 26 Bảng 3.3: Tỷ lệ khuyết số liệu (M% mồi) 20 mồi nghiên cứu 29 Bảng 3.4: Hệ số PIC, số băng DNA số alen xuất 20 mồi 31 Bảng 3.5: Hệ số tương đồng di truyền 20 dòng ngô nghiên cứu 36 Bảng 3.6: Khoảng cách di truyền cặp dòng sở 20 mồi SSR 37 Bảng 3.7a: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm I 41 Bảng 3.7b: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm II 42 Bảng 3.7c: Hệ số tương đồng(GS) khoảng cách di truyền(GD) dòng nhóm III 43 Bảng 3.8: Hệ số tương đồng khoảng cách di truyền trung bình cặp dòng nhóm 44 Bảng 3.9: Khoảng cách di truyền nhóm 45 52 Footer Page 52 of 133 Header Page 53 of 133 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 3.1:kết điện di kiểm tra sản phẩm DNA tổng số 25 Hình 3.2: Kết điện di sản phẩm PCR với mồi phi374118 33 Hình 3.3: Kết điện di sản phẩm PCR với mồi phi32 33 Hình 3.4: Kết điện di sản phẩm PCR với mồi phi109275 34 Hình 3.5: Kết điện di sản phẩm PCR với mồi phi227562 34 Hình 3.4: Sơ đồ phả hệ 20 dòng ngô nghiên cứu 38 53 Footer Page 53 of 133 ... tài: Nghiên cứu tính đa dạng di truyền số dòng ngô Vi t Nam Vi n nghiên cứu ngô Đan Phượng - Hà Nội Mục tiêu đề tài - Tách chiết DNA tổ hợp lai ưu tú 20 dòng ngô Vi t Nam phòng thí nghiệm - Kiểm... đánh giá độ dòng ngô nghiên cứu mức độ phân tử - Dùng thị phân tử SSR đánh giá khoảng cách di truyền, xây dựng sơ đồ phả hệ 20 dòng ngô Vi t Nam Vi n nghiên cứu ngô - Đan Phượng - Hà Nội - Xác định... mức độ đa hình, phân nhóm ưu lai dự đoán tổ hợp lai ưu tú 20 dòng ngô Vi t Nam Vi n nghiên cứu ngô - Đan Phượng - Hà Nội 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp phân tích đa dạng di truyền