Chọn tạo giống lúa tính trạng hàm lượng amylose thấp bằng chỉ thị phân tử SSR trên quần thể lai hồi giao tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Cơng Nghệ Sinh Học Mã ngành: 42 02 01 HỒ VĂN ĐƯỢC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA TÍNH TRẠNG HÀM LƯỢNG AMYLOSE THẤP BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR TRÊN QUẦN THỂ LAI HỒI GIAO Cần Thơ, 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: GS.TS Nguyễn Thị Lang Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: …………………………… Trường Đại học Cần Thơ) Vào lúc … … ngày … tháng … năm … Phản biện 1: …………………………………… Phản biện 2: …………………………………… Phản biện :…………………………………… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Hồ Văn Được, Nguyễn Thị Lang, Đặng Thị Diễm Kiều, Nguyễn Thị Thảo Nguyên, Bùi Chí Bửu, 2016 Phân tích hàm lượng amylose tính trạng nơng học lúa quần thể lai hồi giao OM5930/OM7347//OM5930 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nông nghiệp Việt Nam (67): 25-30 Hồ Văn Được, Nguyễn Thị Lang, Trần Thị Thanh Xà, Nguyễn Thị Thảo Nguyên, Bùi Chí Bửu, 2016 Nghiên cứu đa dạng hàm lượng amylose số tính trạng tập đồn lúa cao sản lúa mùa Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam 10 (71): 22 - 26 Hồ Văn Được, Nguyễn Thị Lang, Bùi Phước Tâm, Phạm Thị Bé Tư, 2017 Ứng dụng thị phân tử chọn giống lúa có hàm lượng amylose thấp quần thể lai hồi giao OM6976/Jasmine85//OM6976 Tạp chí Khoa học Cơng Nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, (80): - Chương I MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Cây lúa (Oryza sativa L.) lương thực quan trọng giới cung cấp nguồn lượng cho nửa dân số giới Trong đó, châu Á, 90% sản lượng lúa sản xuất tiêu thụ Trước đây, đa số nông dân Việt Nam có thói quen sản xuất giống lúa ngắn ngày, suất cao dễ canh tác chống chịu sâu bệnh tốt Tuy nhiên, giống thường có phẩm chất thấp, cứng cơm khơng có mùi thơm Do đó, có nhiều đột phá mặt sản lượng chất lượng giá thành sản phẩm chưa cao thị trường tiêu thụ hạn chế Ngày nay, với phát triển xã hội, nhu cầu ăn ngon thay dần nhu cầu ăn no, sản phẩm gạo mềm dẻo, thơm ngày ưa chuộng Chính vậy, việc nghiên cứu, lai tạo phát triển giống lúa ngon dẻo lại thích nghi đa dạng cho suất cao nhu cầu cấp bách sản xuất lúa gạo vùng Chất lượng gạo khái niệm chung bao hàm nhiều đặc tính khác từ đặc tính vật lý đến sinh hóa sinh lý Tinh bột protein hai thành phần nội nhũ hạt, chìa khóa chất lượng hạt Tinh bột chứa hỗn hợp amylose amylopectin (Juliano, 2003; Fitzgerald et al., 2009a; Chen et al., 2012) Nhiều nghiên cứu cho tính chất mềm dẻo cơm phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng amylose (AC), kết kiểu gen vài thay đổi môi trường (Fitzgerald et al., 2009a) Hàm lượng sử dụng số quan trọng để đánh giá chất lượng cơm (Asghar et al., 2012) Về mặt di truyền, nhiều nghiên cứu cho tính trạng hàm lượng amylose cao thấp gen điều khiển Gen waxy gen điều khiển tính trạng hàm lượng amylose hạt gạo định vị nhiễm sắc thể số Gen trội A qui định hàm lượng amylose cao gen đồng hợp lặn aa qui định hàm lượng amylose thấp Việc phát triển giống lúa ưu tú có suất chất lượng cao thách thức phương pháp chọn giống truyền thống Vì cần có đột phá cho cơng tác chọn tạo giống phương pháp đại Ứng dụng thị phân tử chọn giống (MAS) cho lai hồi giao (MABC) phương pháp chuyển gen mục tiêu từ giống cho gen (donor) sang giống nhận gen (recipient) giữ lại đặc tính quan trọng giống nhận thông qua lai hồi giao Việc sử dụng thị phân tử cho phép giải mã di truyền lai hệ, rút ngắn thời gian chọn tạo, tăng hiệu chọn lọc gen đơn vị thời gian (Hospital, 2003) MABC sử dụng nhiều nghiên cứu tạo chọn giống lúa chất lượng cao trước (Hasan et al, 2015; Hồ Văn Được ctv., 2016a, 2017; Nguyen Thị Lang and Bui Chi Buu, 2004) Xuất phát từ vấn đề đặt ra, nghiên cứu thực nhằm khai thác phương pháp MABC lai tạo giống lúa có hàm lượng amylose thấp (≤20%), suất cao phù hợp với nhu cầu giống lúa điều kiện canh tác ĐBSCL Mục tiêu 2.1 Mục tiêu chung: Nghiên cứu, chọn tạo dòng/giống lúa có phẩm chất tốt liên quan đến tiêu hàm lượng amylose thấp dựa kết hợp phương pháp lai hồi giao chọn giống thị phân tử 2.2 Mục tiêu cụ thể: Khai thác gen liên quan đến tiêu hàm lượng amylose thấp thông qua đa dạng nguồn vật liệu ban đầu từ lúa mùa địa phương lúa cao sản ngắn ngày Ứng dụng MABC chọn lọc quần thể lai hồi giao thông qua đánh giá kiểu hình phân tích kiểu gen dựa việc xác định gen waxy nhiễm sắc thể số gen liên quan suất thành phần suất đánh dấu cá thể mẹ Đánh giá đa dạng di truyền quần thể lai chọn lọc cá thể mang gen mục tiêu mong muốn thông qua xây dựng đồ GGT quần thể NILs Chọn lọc dòng lúa triển vọng có tính trạng hàm lượng amylose thấp (≤20%) suất cao (từ - tấn/ha vụ Đông xuân – tấn/ha vụ Hè thu) nhằm phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa Đối tượng phạm vi nghiên cứu Các giống lúa mùa địa phương thu thập tỉnh đồng Sông Cửu Long giống cao sản từ Ngân hàng gen Bộ môn Di truyền- Chọn giống, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long Thời gian địa điểm thí nghiệm Các thí nghiệm thực Viện Lúa ĐBSCL Thời gian thực từ tháng 10/2013 đến tháng 06/2017 Những đóng góp luận án Đề tài đánh giá khai thác hiệu nguồn vật liệu bố mẹ mà nghiên cứu trước Việt Nam nhiều hạn chế Bên cạnh mục tiêu chọn tạo giống có hàm lượng amylose thấp, đề tài ý đến suất cao thời gian sinh trưởng phù hợp Điều điều kiện định để sản phẩm giống lúa ứng dụng phát triển rộng đề tài kết thúc Kết hợp lai tạo truyền thống, sinh học phân tử tin sinh học nghiên cứu Bố cục luận án Luận án dài 166 trang, gồm phần giới thiệu, tổng quan tài liệu, phương pháp nghiên cứu, kết thảo luận phần kết luận đề nghị phần phụ lục Luận án có 12 bảng, 33 hình 156 tài liệu tham khảo Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu thí nghiệm Giống lúa: 88 giống lúa mùa thu thập từ tỉnh ĐBSCL 71 giống lúa cao sản thu thập từ ngân hàng gen Bộ môn Di truyền-Chọn giống, Viện Lúa ĐBSCL 2.2 Phương pháp thí nghiệm 2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng nghiên cứu chọn tạo giống lúa phẩm chất cao có hàm lượng amylose thấp 2.2.1.1 Đánh giá hàm lượng amylose Phân tích hàm lượng amylose lúa gạo thực phương pháp sinh hóa Seko (2003) Hình 2.1 Phản ứng màu giống lúa phân tích hàm lượng amylose Bảng 2.1 Tiêu chuẩn đánh giá hàm lượng amylose hạt (IRRI, 1996) Hàm lượng amylose (%) Rất thấp 0-2 2-20 20-25 > 25 Tiêu chuẩn Thấp Trung bình Cao Phân loại Nếp Gạo dẻo Gạo mềm cơm Gạo cứng cơm 2.2.1.2 Đánh giá đặc tính nơng học, thành phần suất suất Đánh giá đặc tính nơng học, thành phần suất suất theo QCVN01-55:2011/BNNPTNT 2.2.1.3 Phân nhóm đa dạng di truyền kiểu hình Phân tích kết phân nhóm phần mềm NTSYSpc theo (Rohlf, F.J (1992) 2.2.1.4 Đa dạng nguồn gen giống lúa bố mẹ ❖ Ly trích ADN từ lúa: Phương pháp ly trích ADN thực theo quy trình IRRI (1996) ❖ Khuếch đại gen mục tiêu thông qua phương pháp PCR-SSR: Sản phẩm PCR khuếch đại thông qua microsatellite (SSR) theo phương pháp IRRI (1996) Nguyễn Thị Lang (2002) 2.2.2 Nội dung 2: Đánh giá hiệu di truyền tổ hợp lai 2.2.2.1 Lai tạo lúa nhà lưới - Chọn bố mẹ: Đối với mẹ, phải trổ khỏi bẹ từ 5060% Đối với bố, lúa trổ vươn khỏi bẹ hoa lúa nở để lộ nhị đực vàng bên vỏ trấu - Khử đực mẹ: thời gian khử đực thường vào lúc chiều mát (khoảng 15 đến 17 giờ) Bơng lúa tách nhẹ nhàng khỏi bẹ đòng, sau xử lý cách dùng kéo cắt bỏ hoa nở chóp bơng (nhị đực phơi ra) hoa non cuối Các lúa khử đực bao bọc lại giấy bóng mờ, khơng thấm nước, cố định ghi thơng tin lên bao giấy (Hình 2.2) Hình 2.2 Thao tác khử đực mẹ (Hồ văn Được, Viện Lúa ĐBSCL, 2013) Cách phủ phấn: thời gian phủ phấn lúc có nắng tốt (thường khoảng 9-10 giờ) Chăm sóc bơng lai: kiểm tra hạt lai sau - ngày phủ phấn Hình 2.3 Sự thụ phấn tạo hạt lai (Hồ văn Được, Viện Lúa ĐBSCL, 2013) 2.2.2.2 Đánh giá hiệu chọn lọc tính trạng mục tiêu dựa quần thể lai F2 Đánh giá di truyền hiệu chọn lọc cặp bố mẹ hệ F2 nhằm chọn lọc tổ hợp lai phù hợp để chuyển gen mục tiêu từ bố vào hệ gen mẹ Các số di truyền bao gồm: Phương sai kiểu gen: σ2g = [(TrMS - EMS) / r] Phương sai kiểu hình: σ2p = [σ2g + EMS] Hệ số di truyền: h2BS = [σ2g / σ2p] Hiệu chọn lọc: GA = i h2BS (σ2p)-1 Trong đó: σ2g: phương sai kiểu gen; σ2p: phương sai kiểu hình; TrMS: trung bình bình phương nghiệm thức; EMS: trung bình bình phương sai số; r: số lần lặp lại thí nghiệm; h 2BS: hệ số di truyền theo nghĩa rộng; GA: hiệu chọn lọc; i: giá trị chuẩn cường độ chọn lọc (i(10%)=1,76) Quần thể F2 có giá trị hệ số di truyền cao hiệu chọn lọc cao quần thể cho hiệu lai tạo di truyền kiểu gen tốt 2.2.3 Nội dung 3: Chọn tạo quần thể lai hồi giao có hàm lượng amylose thấp thông qua MAS Lai tạo chọn lọc quần thể lai hồi giao nhờ thị phân tử (BC1F1- BCnF1) Giống mẹ (giống nhận gen RP) Giống bố (giống cho gen - DP) - Năng suất trung bình đến - Năng - suất cao, ổn định - Hàm lượng amylose cao - Chỉ thị Wx (210bp-220bp) - Cây F1 dị hợp tử gen waxy - Hàm lượng amylose thấp RP X F1 MAS - Chỉ thị Wx - Cây BC1F1 dị hợp tử gen waxy - Đồng hợp tử gen đánh dấu mẹ BC1F1 X RP MAS - Chỉ thị Wx - Cây BC1F1 dị hợp tử gen waxy - Đồng hợp tử gen đánh dấu mẹ BC2F1 X RP MAS - Chỉ thị Wx BC3F1 - Cây BC1F1 dị hợp tử gen waxy - Đồng hợp tử gen đánh dấu mẹ … - Chỉ thị Wx - Cây BC1F1 dị hợp tử gen waxy - Đồng hợp tử tất gen đánh dấu mẹ BCnF1 - Chỉ thị phân tử cho đa hình 12 nhiễm sắc thể - Lập đồ GGT đánh giá tái tổ hợp gen quần thể lai BCnF2 - Đánh giá kiểu hình kiểu gen BCnF3 - Chọn lọc nhân rộng Hình 2.5 Sơ đồ quy tụ gen waxy quần thể lai hồi giao thông qua MAS Phương pháp đánh giá thành phần suất suất tương tự mục 2.2.1.1 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu Số liệu nhập lưu trữ chương trình Microsoft Ofice Excel 2013 Phân tích thống kê số liệu (ANOVA, DUCAN) Microsoft Ofice Excel, Cropstat 7.2, STAR Phân nhóm di truyền sử dụng phần mềm NTSYSpc Vẽ biểu đồ sử dụng Microsoft Ofice Excel, R-studio Chọn lọc cá thể quần thể thơng qua phân tích Graphical genotypes (GGT 2.0) Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nội dung 1: Đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng nghiên cứu chọn tạo giống lúa phẩm chất cao có hàm lượng amylose thấp Trong nghiên cứu này, 88 giống lúa mùa 71 giống lúa cao sản đánh giá hàm lượng amylose, tính trạng nơng học, thành phần suất suất Những giống lúa có đặc tính tốt, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu chọn để làm vật liệu lai 3.1.1 Đánh giá hàm lượng amylose giống vật liệu lai Trên giống lúa cao sản, kết đánh giá hàm lượng amylose ghi nhận sau: 17 giống có hàm lượng amylose thấp (chiếm 24%), 27 giống có hàm lượng amylose trung bình (chiếm 38%) 27 giống có hàm lượng amylose cao (chiếm 38%) Trong đó, lúa địa phương, giống có hàm lượng amylose thấp (3,67%) (chiếm 1,1%), 31 giống có hàm lượng amylose thấp (chiếm 35,2%), 34 giống có hàm lượng amylose trung bình (chiếm 38,7%) 22 giống có hàm lượng amylose cao (chiếm 25,0%) (Hình 3.1) Kết hợp lý với thí nghiệm trước đây, thơng thường giống lúa mùa thường có hàm lượng amylose thấp giống lúa cao sản 11 0% 1,1% 24% 38% 25,0% 38% 35,2% 38,7% A) B) Hình 3.1 Hàm lượng amylose (%) giống lúa vật liệu lai Ghi chú: A) Hàm lượng amylose giống cao sản B) Hàm lượng amylose giống lúa mùa địa phương 3.1.2 Đánh giá đặc tính nơng học giống lúa vật liệu lai Đối với lúa cao sản, thời gian sinh trưởng dao động khoảng 88-110 ngày, đó, giống có thời gian sinh trưởng 9095 ngày chiếm tỷ lệ cao (42,3%) (Hình 3.2a) Đối với lúa địa phương, thời gian sinh trưởng dài dao động khoảng 128-166 ngày, đó, giống có thời gian sinh trưởng 150-160 ngày chiếm tỷ lệ cao (36,4%) (Hình 3.2b) So với lúa địa phương, thời gian sinh trưởng giống lúa cao sản ngắn rõ rệt Do đó, giống lúa cao sản tập trung xem xét tuyển chọn làm vật liệu bố mẹ cho lai tạo giống ngắn ngày Hình 3.2 Thời gian sinh trưởng (ngày) ghi nhận giống lúa lúa địa phương (a) lúa cao sản (b) Ghi chú: a) Thời gian sinh trưởng giống lúa cao sản b) Thời gian sinh trưởng giống lúa địa phương 12 3.1.3 Đánh giá thành phần suất suất giống lúa vật liệu lai Qua đánh giá suất thực tế giống lúa cho thấy giống cao sản cho suất cao giống lúa địa phương diện tích đất canh tác, suất giống lúa cao sản dao động khoảng 2,0-7,7 tấn/ha giống lúa địa phương suất đạt khoảng 1,0-5,2 tấn/ha (Hình 3.3) Các giống lúa cao sản cho suất cao bao gồm: OM6976, OM5930, Jasmine 85, OM6073 OM7347 Các giống lúa mùa cho suất cao bao gồm: Trắng hòa bình, Lùn đỏ, HTA88086, Đức hồ KDM105 Hình 3.3 Năng suất thực tế (tấn/ha) giống lúa vật liệu lai 3.1.4 Phân tích đa dạng di truyền kiểu hình giống lúa vật liệu lai Các giống lúa phân nhóm di truyền kiểu hình phần mềm NTSYSpc 2.1 (Hình 3.4 Hình ) dựa tiêu hàm lượng amylose suất thực tế giống Hệ số tương quan giống lúa cao sản 0,02-4,56 giống lúa mùa 0,07-8,37 Điều cho thấy quan hệ di truyền giống lúa mùa đa dạng so với giống lúa cao sản Đối với lúa cao sản, hàm lượng amylose dao động khoảng 16-32%, suất đạt từ 2,07,5 tấn/ha Về quan hệ di truyền, lúa cao sản phân thành hai nhóm hệ số tương quan 3,70-4,56, bao gồm: nhóm I (nhóm có hàm lượng amylose từ 23-32%) nhóm II (nhóm có hàm lượng amylose 16-22%) Đối với lúa mùa, hàm lượng amylose dao động 13 từ 3-31%.% Tuy nhiên, suất lúa mùa nhìn chung thấp giống cao sản, suất dao động khoảng 1,0-5,0 tấn/ha Có hai nhóm di truyền chính: Nhóm I nhóm có hàm lượng amylose cực thấp (3-18%), nhiên, suất giống thấp (chỉ đạt 1-4 tấn/ha) Nhóm II có hàm lượng amylose đa dạng từ thấp đến cao (18-31%) 14 AS996 OM10385 OM10041 OM6840 TLR204 OM7L TLR368 TLR602 TLR393 TLR390 OM10105 TLR605 TLR392 OM10258 TLR594 OM8108 TLR395 OM3673 OM10357 OM7340 OM10396 OM10383 OM6526 OM10418 OM138 OM6842 OM6707 TLR444 TLR397 TLR604 OM7341 OM8370 OM5930 OM6073 OM6976 Jasmine85 OM10050 OM10373 OM8900 OM8901 CanTho2 OM10236 TLR394 OM10450 OM6564 TLR465 OM10000 OM10043 OMCS2012 TLR462 OM7345 TLR458 TLR459 TLR464 OM10040 TLR601 OM10042 OM10252 TLR369 TLR456 TLR606 CanTho3 TLR457 OM10029 TLR460 OM6328 OM70L TLR402 TLR461 TLR463 Jasmine85 OM7347 0.02 I.1.1: ns 2,0-5,5 tấn/ha I.1: AC 23-27% I: AC trung bình đến cao I.1.2: ns 7-8 tấn/ha 23-32% I.2: AC 27-32% NS 3,5-5,5 tấn/ha II.1: AC 19-22% NS 3-6 tấn/ha tấn/ha II.2.1: NS 3-5 tấn/ha II.2.2: ns 6,5-7,5 tấn/ha 1.16 II: AC thấp16-22% II.2: AC 16-19% 2.29 3.42 Coefficient Hình 3.4: Phân nhóm kiểu hình giống lúa cao sản vật liệu lai NTSYSpc 2.0 (Ghi chú: NS: suất; AC: hàm lượng amylose) 17 4.56 B12 B51 B34 B32 B60 B59 B61 B16 B4 B15 B9 B45 B46 B28 B11 B43 B17 B36 B58 B50 B86 B30 B52 B10 B66 B84 B57 B2 B54 B8 B40 B26 B47 B72 B27 B31 B68 B48 B6 B77 B73 B62 B29 B78 B12B87 B65 B21 B55 B1 B71 B13 B3 B63 B56 B20 B81 B7 B82 B88 B14 B79 B25 B19 B49 B85 B44 B76 B80 B67 B37 B18 B33 B53 B38 B22 B69 B83 B70 B74 B24 B39 B23 B75 B41 B35 B64 B5 B42 0.07 I.1: AC 3-10% I: AC thấp 3-18% I.2: AC 10-18% II.1.1 AC 18,0-20,5% II.1: AC 18-25% II: AC trung bình đến cao 18-31% II.1.2: AC 20,5-5,0% II.2: AC 25-31% 2.15 4.22 Coefficient 6.30 Hình 3.5: Phân nhóm kiểu hình giống lúa mùa vật liệu lai NTSYSpc 2.0 (Ghi chú: NS: suất; AC: hàm lượng amylose) 18 8.37 Qua đánh giá đặc tính nơng học, suất thành phần suất giống lúa cho thấy: giống làm mẹ bao gồm OM5930, OM6073, OM6976 (các giống suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn), giống làm bố bao gồm: OM7347, Jasmine 85 (các giống có hàm lượng amylose thấp, suất cao, thời gian sinh trưởng ngắn) Đối với lúa mùa, giống KDML105 lựa chọn có nhiều đặc tính phù hợp làm giống bố 3.1.5 Đa dạng nguồn gen giống lúa bố mẹ Bốn mươi mốt thị phân tử sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền giống lúa bố mẹ, bao gồm thị phân tử đánh dấu gen quy định hàm lượng amylose 40 thị liên quan đến thành phần suất suất Chỉ thị Wx dùng kiểm tra gen liên quan hàm lượng amylose thấp giống lúa Với thị Wx, kết khuếch đại PCR cho băng hình hai kích thước khác 210 bp 220 bp (Hình 3.6) Ở kích thước 220 bp, giống KDML105, Jasmine85 OM7347 thể băng hình vị trí này, kích thước gen wx Các giống IR64, OM5930, OM6073 OM6976 cho băng hình kích thước 210 bp Các giống biểu khơng mang gen wx Hình 3.6 Sản phẩm PCR giống lúa bố mẹ với thị Wx gel agarose 3% Ghi chú: M: Thang chuẩn DNA (1Kb) Trong số 40 thị sử dụng có thị cho kết đa hình giống (Bảng 3.1, Hình 3.7) Các thị đa hình dùng để đánh dấu gen liên quan đến suất thành phần suất giống mẹ Các lai chọn đề tài 19 phải mang gen hàm lượng amylose thấp (gen waxy) đồng thời phải biểu gen đánh dấu giống với mẹ Bảng 3.1 Kết đánh giá đa hình thị phân tử liên kết gen liên quan đến suất thành phần suất giống lúa bố mẹ STT Chỉ thị NST RM240 2 RM162 RM256 RM257 Trình tự (5’-3’) ccttaatgggtagtgtgcac tgtaaccattccttccatcc gccagcaaaaccagggatccgg caaggtcttgtgcggcttgcgg gacagggagtgattgaaggc gttgatttcgccaagggc cagttccgagcaagagtactc ggatcggacgtggcatatg Đánh giá Đa hình (CT)21 Đa hình (AC)20 Đa hình (CT)21 Đa hình (CT)24 Kích thước (bp) 150200 250300 100200 150250 Hình 3.7 Kết đa hình giống bố mẹ với thị cho gen liên quan đến thành phần suất suất gel agarose 3% Ghi chú: 1: OM6976; 2: OM6073; 3: OM5930; 4: KDML 105; 5: dung 2:M: Jasmine3.2 85;Nội 6: OM7347 Đánh giá hiệu Thang chuẩn DNA (1Kb) di truyền tổ hợp 3.2.1 Tạo quần thể F1 Dựa vào kết đánh giá vật liệu lai, giống OM6976, OM5930 OM6073 chọn làm giống mẹ (♀, recipient, nhận gen), giống Jasmine85, KDML105 OM7347 dùng làm bố (♂, donor, cho gen) Thế hệ F1 quần thể lai (OM6976/Jasmine85, OM6976/KDML105, OM6976/OM7347, OM5930/Jasmine85, OM5930/KDML105, OM5930/OM7347, OM6073/Jasmine85, OM6073/KDML105 OM6073/OM7347) tạo (Bảng 3.2 ) 20 Bảng 3.2 Số lượng cá thể F1 quần thể lai tạo ♀ OM6976 OM5930 OM6073 ♂ Jasmine 85 215 226 177 KDML105 257 126 264 OM7347 186 310 193 Các cá thể F1 quần thể lai tiếp tục cho tự thụ, tạo quần thể F2 đánh giá hiệu di truyền gen đích Qua đó, tổ hợp lai có hiệu di truyền cao chọn lọc để tiếp tục lai hồi giao tạo hệ lai 3.2.2 Đánh giá hiệu chọn lọc tính trạng mục tiêu dựa quần thể lai F2 Dựa thông số di truyền hiệu chọn lọc tổ hợp lai Bảng 3.3, cho thấy: Tính trạng hàm lượng amylose (%), tổ hợp có hệ số di truyền cao bao gồm: OM6976/Jasmine85 (89%), OM6976/KDML105 (84%) OM5930/OM7347 (78%) Các tổ hợp đồng thời có hiệu chọn lọc (GA) cao Điều có nghĩa so với tổ hợp khác, khả cho gen giống bố khả nhận gen giống mẹ hay khả phối hợp bố mẹ cho gen mục tiêu tốt Cho nên, tổ hợp lựa chọn cho tính trạng hàm lượng amylose thấp (≤20%) Về suất, dựa thông số di truyền ghi nhận tổ hợp có hệ số di truyền cao bao gồm: OM5930/OM7347 (0,71), OM6976/Jasmine85 (0,60), OM6976/KDML105 (0,52), OM6073/KDML105 (0,40) Bảng 3.3 Các thông số di truyền hiệu chọn lọc tổ hợp lai Tính trạng Hàm lượng amylose (%) Năng suất (tấn/ha) Tổ hợp Nhỏ 13,97 15,72 16,20 17,58 17,07 16,34 18,13 17,26 17,32 8,27 7,67 6,36 Lớn 25,59 25,27 31,77 28,38 27,38 25,00 26,02 26,10 26,96 8,88 8,72 9,32 Trung bình 19,44 18,82 22,49 23,06 22,80 20,20 23,52 22,76 23,33 8,55 8,16 8,00 21 SD PSKG PSKH h2BS GA 2,50 2,13 2,99 2,74 2,88 1,82 1,94 2,81 2,11 0,15 0,24 0,83 5,63 3,88 2,00 0,88 3,02 2,61 1,09 2,81 1,16 0,01 0,03 0,25 6,32 4,61 8,91 7,62 8,28 3,36 3,80 7,86 3,79 0,02 0,06 1,17 0,89 0,84 0,22 0,12 0,36 0,78 0,29 0,36 0,31 0,60 0,52 0,22 3,94 3,18 1,18 0,56 1,85 2,50 0,99 1,76 1,05 0,16 0,23 0,41 5,59 5,25 7,91 5,77 6,28 5,63 8,40 8,00 8,58 8,34 6,99 7,26 7,14 6,86 8,22 7,13 6,57 6,57 0,65 0,87 0,18 0,81 0,18 0,35 0,16 0,36 0,02 0,30 0,01 0,03 0,76 1,50 0,03 1,23 0,03 0,17 0,20 0,24 0,71 0,23 0,40 0,17 0,31 0,52 0,23 0,47 0,12 0,12 Chú thích: 1: OM6976/Jasmine85; 2: OM6976/KDML105; 3: OM6976/OM7347; 4: OM5930/Jasmine85; 5: OM5930/KDML105; 6: OM5930/OM7347; 7: OM6073/Jasmine85; 8: OM6073/KDML105; 9: OM6073/OM7347 SD: độ lệch chuẩn PSKH: phương sai kiểu hình PSKG: phương sai kiểu gen Như vậy, với mục tiêu lai tạo giống có hàm lượng amylose thấp đồng thời đạt suất cao, tổ hợp lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu là: OM6976/Jasmine 85, OM6976/KDML105 OM5930/OM7347 3.3 Nội dung 3: Chọn tạo quần thể lai hồi giao có hàm lượng amylose thấp thông qua MAS 3.3.1 Kết lai tạo quần thể hồi giao OM6976/Jasmine85//OM6976 Qua đánh giá kiểu gen tái tổ hợp, có 10 cá thể tổ hợp gen đánh dấu thị RM240, RM162, RM256 RM257 BC4F1-22, BC4F1-93, BC4F1-94, BC4F1-95, BC4F1-103, BC4F1-108, BC4F1-110, BC4F1-112, BC4F1-118 BC4F1-172, chiếm tỷ lệ 12,8%.Các cá thể BC4F1 mang gen dị hợp tử waxy từ bố đồng hợp tử thị phân tử (RM240, RM162, RM256 RM257) cho gen đánh dấu cá thể mẹ cho tự thụ phấn chọn lọc dòng lai triển vọng cho thí nghiệm 3.3.2 Kết lai tạo quần thể hồi giao OM6976/KDML//OM6976 Tương tự, hệ BC4F1, 37 cá thể biểu gen waxy dị hợp tử từ 100 cá thể đánh giá kiểu gen Trong đó, cá thể (BC4F1-16 BC4F1-58) mang gen waxy dị hợp tử mang gen đánh dấu, chiếm tỷ lệ 5,4% Các cá thể lựa chọn cho tự thụ phấn tiến hành chọn lọc dòng 3.3.3 Kết lai tạo quần thể hồi giao OM5930/OM7347//OM5930 Các cá thể BC4F1 mang gen dị hợp tử waxy từ bố đồng hợp tử thị phân tử (RM240, RM162, RM256 RM257) cho gen đánh dấu cá thể mẹ cho tự thụ phấn chọn lọc dòng lai ưu cho thí nghiệm 22 3.4 Nội dung 4: Chọn lọc quần thể hồi giao BC4F2 thông qua lập đồ GGT Để đánh giá mức độ di truyền quần thể lai theo mục tiêu mang gen đích đồng thời di truyền theo tính trạng mẹ, phân tích GGT sử dụng để đánh giá di truyền kiểu gen quần thể lai 27 thị phân tử định vị 12 nhiễm sắc thể lúa có đa hình bố mẹ sử dụng đánh giá Trong thị đánh dấu nhiễm sắc thể Riêng nhiễm sắc thể số 6, thị sử dụng bao gồm: RM469 (2,3 cM), Wx (8,2 cM), RM402 (25,6 cM), RM162 (60,1 cM) RM1031 (122,3 cM) 3.4.1 Chọn lọc cá thể BC4F2 quần thể lai hồi giao OM6976/ Jasmine85//OM6976 Hình 3.8 Sự đa dạng di truyền gen từ bố mẹ quần thể lai hồi giao OM6976/ Jasmine85// OM6976 nhiễm sắc thể số Chú thích: màu xanh dương: kiểu gen theo bố (Jasmine 85), màu đỏ: kiểu gen theo mẹ (OM6976), màu xám: kiểu gen dị hợp tử, khung màu xanh cây: đánh dấu cá thể lựa chọn, 1-50: cá thể quần thể lai hồi giao OM6976/Jasmine85//OM6976 Kết kiểm tra toàn 12 nhiễm sắc thể lúa, có dòng (BC4F2-1, BC4F2-3, BC4F2-20 BC4F2-25) đạt u cầu chọn lọc Các dòng dòng triển vọng tuyển chọn để tiếp tục phát triển hệ dòng chủng 3.4.2 Chọn lọc cá thể BC4F2 quần thể lai hồi giao OM6976/KDML105//OM6976 23 Hình 3.9 Sự đa dạng di truyền gen từ bố mẹ quần thể lai hồi giao OM6976/KDML105// OM6976 nhiễm sắc thể số Chú thích: màu xanh dương: kiểu gen theo bố (KDML105), màu đỏ: kiểu gen theo mẹ (OM6976), màu xám: kiểu gen dị hợp tử, khung màu xanh cây: đánh dấu cá thể lựa chọn, 1-50: cá thể quần thể lai hồi giao OM6976/KDML105//OM6976 Kết kiểm tra toàn 12 nhiễm sắc thể, cá thể BC4F2-44 đạt yêu cầu Cá thể chọn lọc cho việc đánh giá tính trạng khác hệ tự thụ 3.4.3 Chọn lọc cá thể BC4F2 quần thể lai hồi giao OM5930/OM7347//OM5930 Hình 3.10 Sự đa dạng di truyền gen từ bố mẹ quần thể lai hồi giao OM5930/OM7347//OM5930 nhiễm sắc thể số Chú thích: màu xanh dương: kiểu gen theo bố (OM7347), màu đỏ: kiểu gen theo mẹ (OM5930), màu xám: kiểu gen dị hợp tử, khung màu xanh cây: đánh dấu cá thể lựa chọn, 1-42: cá thể quần thể Hai cá thể lúa (BC4F2-16 BC4F2-40) lai biểu hồi mang gen giao bố (OM7347) gen khác OM5930/OM7347//OM5930 đồng hợp mẹ waxy (OM5930) toàn 12 nhiễm sắc thể lúa Các cá thể chọn lọc tiếp tục phát triển thành hệ hệ chủng 24 3.5 Đánh giá chọn lọc cá thể có hàm lượng amylose thấp suất cao quần thể lai hồi giao BC4F3 3.5.1 Đánh giá chọn lọc cá thể có hàm lượng amylose thấp suất cao quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM6976/Jasmine85//OM6976 Hình 3.11 Quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM6976/Jasmine85// OM6976 Qua đánh giá tiêu phẩm chất: hàm lượng amylose, độ bền gel độ trở hồ; thành phần suất suất kết hợp với đánh giá kiểu gen Kết chọn dòng triển vọng sau: D75, D131, D142 D150 3.5.2 Đánh giá chọn lọc cá thể có hàm lượng amylose thấp suất cao quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM6976/KDML105//OM6976 Hình 3.12 Quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM6976/KDML105// OM6976 Các dòng có suất cao bao gồm: D296 (7,17 tấn/ha), D233 (7,13 tấn/ha) D230 (6,17 tấn/ha) Ba dòng dòng triển vọng vừa có hàm lượng amylose thấp (cơm mềm dẻo) vừa cho suất cao Các dòng đề xuất tiếp tục chọn lọc thành dòng để phát triển diện rộng 3.5.3 Đánh giá chọn lọc cá thể có hàm lượng amylose thấp suất cao quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM5930/OM7347//OM5930 25 Kết chọn dòng D397 cho suất cao (7,00 tấn/ha), hàm lượng amylose đạt 19,6% Dòng lúa ưu tú đề nghị tiếp tục chọn lọc dòng giống lúa suất cao, phẩm chất tốt phát triển diện rộng cho vùng đồng Sơng Cửu Long BC4F3 OM5930/OM7347 Hình 3.13 Quần thể lai hồi giao BC4F3 tổ hợp OM5930/OM7347//OM5930 CHƯƠNG V KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ Kết nghiên cứu chọn tạo giống lúa có phẩm chất cao suất ổn định để phục vụ cho tiêu thụ nội địa xuất thực hiện, nhằm đáp ứng yêu cầu tạo giống lúa có phẩm chất cao, với hàm lượng amylose thấp