Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ hình thái và mức độ phân tử tập đoàn các dòng lúa đột biến được tạo ra từ giống lúa ST19 và Q2

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT NGUYỄN THÁI DƯƠNG ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở MỨC ĐỘ HÌNH THÁI VÀ MỨC ĐỘ PHÂN TỬ TẬP ĐỒN CÁC DÒNG LÚA ĐỘT BIẾN ĐƯỢC TẠO RA TỪ GIỐNG LÚA ST19 VÀ Q2 Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã ngành: 8420114 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Khuất Hữu Trung Đơn vị công tác: Viện Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực thân hướng dẫn PGS.TS Khuất Hữu Trung Kết đề tài phần kết đề tài NCS Hoàng Thị Loan: “Nghiên cứu ứng dụng thị phân tử đột biến thực nghiệm để nâng cao chất lượng lúa ST19 Q2” Các số liệu tài liệu trích dẫn nêu luận văn trung thực Kết nghiên cứu luận văn khơng trùng với cơng trình cơng bố trước Tơi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan Tác giả luận văn Nguyễn Thái Dương i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Khuất Hữu Trung, người hướng dẫn đề tài, người Thầy tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ, cung cấp tài liệu, kiến thức quý báu tạo điều kiện tốt để thực đề tài Xin chân thành cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Sinh thái – Viện Hàn lâm khoa học Việt Nam, Ban Lãnh đạo Viện Di Truyền Nông Nghiệp, anh chị em môn Kĩ Thuật Di Truyền – Viện Di Truyền Nông Nghiệp tạo điều kiện hỗ trợ cho trình học tập, nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn đề tài độc lập cấp nhà nước, mã số ĐT.ĐLG36.2012, cảm ơn NCS – Hoàng Thị Loan thiết kế, hướng dẫn trực tiếp bố trí thí nghiệm cho tơi, động viên, giúp đỡ, cung cấp tài liệu, tạo điều kiện tốt để thực đề tài Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp yêu thương, thông cảm, chia sẽ, an ủi, khích lệ tơi lúc khó khăn thực luận văn, giúp tơi có thêm động lực để hồn thành chương trình học thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thái Dương ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH SÁCH BẢNG vii DANH SÁCH HÌNH viii PHẦN I: MỞ ĐẦU PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Tổng quan lúa 1.1.1.Nguồn gốc phân loại lúa 1.1.2.Đặc tính nông học giống lúa 1.2.Đánh giá đa dạng di truyền mức độ hình thái suất, chất lượng 1.2.1.Một số tiêu đánh giá đặc tính nơng học ảnh hưởng đến suất lúa 1.2.2.Phương pháp đánh giá đặc tính nông học lúa 1.3.Đánh giá đa dạng di truyền mức độ phân tử 10 1.3.1.Sử dụng thị phân tử chọn giống lúa 10 1.3.2.Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa mức độ phân tử giới 14 1.3.3.Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền lúa mức độ phân tử Việt Nam 15 1.3.4.Một số thành tựu chọn tạo giống lúa chất lượng 16 CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1.Vật liệu nghiên cứu 20 2.2.Nội dung nghiên cứu 20 2.3.Phương pháp nghiên cứu 21 2.3.1.Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng 21 2.3.1.1.Đánh giá đa dạng di truyền thị phân tử 30 2.3.2.phân tích số liệu 33 2.4.Địa điểm thời gian thực 34 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1.Đánh giá đa dạng di truyền mức độ hình thái 35 iii 3.1.1.Kết đánh giá số tiêu chất lượng dòng lúa đột biến đối chứng 41 3.2.Đa dạng di truyền dòng nghiên cứu giống gốc dựa vào đặc điểm hình thái 47 3.3.Đánh giá đa dạng di truyền mức độ phân tử 52 3.3.1.Kết tách chiết DNA tổng số 52 3.3.2.Kết phân tích đa hình DNA thị phân tử SSR 53 3.5.3.Kết phân tích đa hình mối quan hệ di truyền dịng lúa nghiên cứu 60 3.5.3.1.Kết phân tích đa hình mối quan hệ di truyền 20 dòng lúa đột biến giống gốc ST19 60 3.5.3.2 Kết phân tích đa hình mối quan hệ di truyền dòng lúa đột biến giống gốc Q2 64 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 Kết luận 65 Kiến nghị 66 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AMY Amylose Content of the Grain AlkD Alkali Digestion CDS Coding sequence CTPT Chỉ thị phân tử CS Culm Strength DNA Deoxyribonucleic acid ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long EAP External Antisense Primer ESP External Sense Primer EXS Panicle Exsertion HT Plant Height H% Tỷ lệ dị hợp tử IFAP Internal Fragrant Antisense Primer INSP Internal Non-fragrant Sense Primer IRRI International Rice Research Institute NBCI National Center for Biotechnology Information M% Tỷ lệ số liệu khuyết thiếu NST Nhiễm Sắc Thể NCS Nghiên cứu sinh PCR Polymerase Chain Reaction QTL Quantitative Trait Loci RAPD Random Amplified Polymorphic DNAs RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms SCT Scent SEN Leaf Senescence SES Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá lúa v SNP Single Nucleotide Polymorphism SSR Simple Sequence Repeats STS Sequence Tagged Sites TGST Thời gian sinh trưởng TLC Thin layer chromatography USDA United States Department of Agriculture vi DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái sinh lý tổng quát nhóm giống lúa Bảng 2.1 Tên liều đột biến dòng đột biến giống gốc nghiên cứu 20 Bảng 2.2: Tên vị trí mồi nhiễm sắc thể 26 Bảng 2.3 Hệ thống đánh giá chuẩn hàm lượng amylose cho lúa (IRRI, 1988) ……………………………………………………………………………… 29 Bảng 2.4 Bảng phân cấp độ trở hồ (IRRI, 1979) 29 Bảng 2.5 Đánh giá độ trở hồ theo thang điểm IRRI (1979) 30 Bảng 2.6 Thành phần chất dùng cho phản ứng PCR với mồi SSR 32 Bảng 2.7 Chương trình chạy phản ứng PCR 32 Bảng 2.8 Các tính trạng hình thái nơng học thang điểm 24 Bảng Kết đánh giá tiêu đặc tính nơng học dịng đột biến đối chứng gieo trồng vào vụ mùa năm 2016 37 Bảng Kết đánh giá mật độ tiêu đặc tính chất lượng dịng đột biến đối chứng gieo trồng vào vụ mùa năm 2016 41 Bảng 3 Kết kiểm tra gen BAD2 dòng lúa nghiên cứu 44 Bảng Số alen thể hệ số PIC 20 cặp mồi SSR dòng đột biến từ giống ST19 56 Bảng Số alen thể hệ số PIC 20 cặp mồi SSR dòng đột biến từ giống Q2 57 Bảng 6.Tỷ lệ dị hợp tử (H%) tỷ lệ số liệu khuyết (M%) dòng lúa đột biến từ giống ST19 59 Bảng 7.Tỷ lệ dị hợp tử (H%) tỷ lệ số liệu khuyết (M%) dòng lúa đột biến từ giống Q2 60 Bảng Hệ số tương đồng di truyền giống ST19 20 dòng đột biến 62 vii DANH SÁCH HÌNH Hình 3.1 Ảnh điện di sản phẩm PCR dòng lúa nghiên cứu với mồi BADH2………………………………………………………………………43 Hình 3.2 Ảnh điện di sản phẩm PCR dòng lúa nghiên cứu với mồi W-xy………… ………………………………………………………….….46 Hình 3.3 Sơ đồ hình mối quan hệ di truyền dựa vào đặc điểm hình thái 20 dòng đột biến giống ST19 .49 Hình 3.4 Sơ đồ hình mối quan hệ di truyền dựa vào đặc điểm hình thái dịng đột biến giống Q2 51 Hình 3.6 ảnh điện di sản phẩm PCR mồi SSR với dòng đột biến đối chứng .54 Hình 3.7 Ảnh điện di sản phẩm PCR dòng lúa nghiên cứu với cặp mồi RM224………………………………………………………………… 56 Hình 3.8 Ảnh điện di sản phẩm PCR dòng lúa nghiên cứu với cặp mồi RM234 58 Hình 3.9 Sơ đồ hình mối quan hệ di truyền 21 dòng lúa nghiên cứu 63 viii PHẦN I: MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) lương thực quan trọng đứng thứ ba giới sau ngơ lúa mì Tuy nhiên, gạo lại lương thực cho khoảng 3,7 tỷ người hành tinh vào thời điểm Do người hóa phát triển từ hàng ngàn năm trước nên lúa có phân bố rộng trái đất Có đến 114 quốc gia coi lúa trồng quan trọng, phân bố tất châu lục giới Việc sản xuất lúa gạo tập trung chủ yếu nước châu Á, nơi chiếm 91% diện tích gieo trồng sản lượng, khoảng 9% lại phân bố Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Phi Do đó, chương trình chọn tạo giống lúa trọng phát triển nhằm tăng suất chất lượng lúa, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ tăng toàn cầu Từ buổi đầu văn minh, lúa trồng gắn liền với q trình phát triển lồi người trở thành lương thực Châu Á nói chung, người Việt Nam ta nói riêng Diện tích trồng lúa giới không ngừng tăng, theo số liệu từ FAO đến năm 2016 diện tích trồng lúa khoảng gần 163,3 triệu Tại Việt Nam từ năm 1945 đến nay, theo tổng cục thống kê diện tích trồng lúa gạo không ngừng mở rộng, suất ngày tăng đến năm 2016 đạt 7,79 triệu Từ năm đầu thực công đổi đất nước (1986), nằm danh sách nước thiếu lương thực trầm trọng, song với đường lối đổi Đảng ngành nông nghiệp có bước khởi sắc, từ nước nhập lương thực trở thành nước xuất gạo đứng thứ giới (Nguyễn Thị Anh Hạnh, 2008) [7] Hiện tác động biến đổi khí hậu, tình hình sản xuất gặp nhiều khó khăn như: Mất diện tích đất nơng nghiệp mực nước biển dâng, xâm lấn cánh đồng thấp trũng ven biển ... cứu Đánh giá đa dạng di truyền mức độ hình thái, yếu tố cấu thành suất, chất lượng đa dạng di truyền mức độ phân tử để xác định mối quan hệ di truyền tập đoàn dòng lúa tạo từ đột biến giống ST19. .. lọc giống lúa phù hợp với điều kiện địa lý cho suất chất lượng gạo cao Vì tiến hành thực đề tài ? ?Đánh giá đa dạng di truyền mức độ hình thái mức độ phân tử tập đồn dịng lúa đột biến tạo từ giống. .. 1.3.1.Sử dụng thị phân tử chọn giống lúa 10 1.3.2.Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa mức độ phân tử giới 14 1.3.3.Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền lúa mức độ phân tử Việt Nam 15 1.3.4.Một