Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết tiến hành xây dựng bản đồ nhóm 136 liên kết dựa trên cơ sở các chỉ thị SSR ở cây lạc và thiết lập bản đồ các Locut tính trạng số lượng liên quan đến tính kháng bệnh đốm là muộn trên cây lạc.
30(3): 136-140 Tạp chí Sinh học 9-2008 LậP BảN Đồ CáC LOCUT TíNH TRạNG Số LƯợNG (QTL) QUY ĐịNH TíNH KHáNG BệNH ĐốM Lá MUộN LạC (Arachis hypogaea L.) LƯU MINH CúC, Vũ ĐứC QUANG Viện Di truyền Nông nghiệp Lạc trồng (Arachis hypogaea L), lấy dầu quan trọng, đợc trồng rộng khắp 100 nớc giới Trong số bệnh hại lạc, bệnh đốm muộn nấm Phaeoisariopsis personata (Berk & M.A Curtis van Arx) bệnh hay gặp Một số nghiên cứu di truyền tính kháng bệnh đốm muộn cho rằng, có hai gen lặn [10], Nevill lại giả định có tới locut quy định tính kháng để lý giải cho di truyền tính kháng bệnh với toàn alen lặn [9] Coffelt Porter lại cho di truyền tính kháng bệnh có ảnh hởng nhân tố tế bào chất [3] Nh nhìn chung tác giả thống tính kháng bệnh tác động gen cộng tính quy định Trong năm gần đây, công tác chọn tạo giống lạc kháng với bệnh hại đạt đợc số thành công định Một số giống lạc kháng vừa với bệnh đốm muộn đợc công nhận Trung Quốc, ấn Độ, Mauritius Mỹ Trong thực tế, có nhiều giống lạc dại kháng cao với bệnh ®èm l¸ mn Nh−ng viƯc chun c¸c gen kh¸ng tõ lạc dại vào lạc trồng lại gặp nhiều khó khăn khó tơng thích gen tính kháng bệnh lại thờng kèm với số tính trạng nh hạt, chín muộn mà nhà chọn giống không mong muốn Chính thế, xây dựng đồ di truyền liên kết với gen kháng đẩy nhanh tốc độ hiệu trình chọn tạo giống, góp phần vào việc quy tụ gen kháng để chọn đợc giống lạc có tính kháng bệnh cao Kết nghiên cứu di truyền tính kháng bệnh đốm muộn lạc đợc tiến hành từ năm 2003 đến cho thấy tính kháng bệnh đốm muộn đợc kiểm soát hay vài gen (major genes), mà đợc quy định gen phụ (minor genes) hay gọi locut tính trạng số lợng (QTL) Trong công trình này, tiến hành xây dựng đồ nhóm 136 liên kết dựa sở thị SSR lạc thiết lập đồ locut tính trạng số lợng liên quan đến tính kháng bệnh đốm muộn lạc I PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU Vật liệu: Sử dụng giống chuẩn nhiễm TMV2 làm mẹ giống kháng ICG99001 làm bố phép lai tạo quần thể nghiên cứu F2 tổ hợp lai (ICG99001 x TMV2) Các thị vi vệ tinh SSR lạc đợc dùng để đánh giá độ đa hình hai giống bố mẹ, sở lựa chọn thị để lập đồ di truyền quần thể F2 Phơng pháp: ADN hệ gen hai giống bố mẹ lai F2 đợc tách chiết tinh phơng pháp CTAB với số thay đổi theo Mace cs [7] Khảo sát đa hình ADN bố mẹ phân tích kiểu gen cá thể F2 thông qua kết phản ứng PCR với thị SSR, điện di sản phẩm PCR gel polyacrylamide băng ADN phơng pháp nhuộm bạc theo Kolodny cs [5] với số cải tiến, sau ghi nhận alen locut SSR bố mẹ cá thể F2 Số liệu phân tích SSR quần thể F2 đợc xử lý chơng trình MAPMAKER/EXP 3.0 [6] để thiết lập đồ nhóm liên kết Số liệu giá trị quan sát tính trạng LF3, LC3 LAD5 với số liệu phân tích SSR quần thể F2 đợc xử lý chơng trình MAPMAKER/QTL 1.1 [6] để thiết lập đồ locut tính trạng số lợng (QTL) quy định tính kháng bệnh đốm muộn II KếT QUả Và THảO LUậN Xây dựng đồ nhóm liên kết Để khảo sát đa hình ADN cặp bố mẹ, sử dụng 363 thị SSR, bao gồm 193 thị Ferguson cs [4] với 170 thị SSR phát Cuc cs [2] ADN hệ gen bố mẹ đợc dùng làm ADN khuôn cho phản ứng PCR, với mồi mồi 363 thị SSR nói Sau sản phẩm PCR đợc điện di gel polyacrylamide tiến hành nhuộm bạc để phát băng ADN Kết cho thấy, có 85 thÞ SSR (23,4%) gåm 50 chØ thÞ SSR cđa Ferguson cs 35 thị SSR phát Cuc cs cho đa hình ADN bố mẹ Nh 85 thị SSR đa hình thích hợp để sử dụng cho thiết lập đồ nhóm liên kết xác định thị SSR liên kết với tính kháng bệnh đốm muộn lạc Để tiến hành đánh giá kiểu gen (genotyping) cđa tõng c¸ thĨ F2, ADN hƯ gen cđa c¸c bố mẹ 178 cá thể F2 đợc dùng làm ADN khuôn cho phản ứng PCR với mồi mồi 85 thị SSR đa hình kể Tiếp theo điện di sản phẩm PCR nhuộm bạc (hình 1) Cuối ghi nhận alen locut SSR bố mẹ cá thể F2 F2 12 Hình ảnh điện di ADN gel polyacrylamide (mồi SSR P354): gel 1: ICG99001; gel 2: TMV2; gel lại: F2 Các số liệu kiểu gen 85 thị SSR 178 cá thể F2 đợc xử lý chơng trình MAPMAKER/EXP 3.0 [6] Với khoảng cách tối đa thị 50 cM LOD = 3, đồ liên kết đợc thiết lập bao gồm 81 thị SSR phân thành 15 nhóm liên kết, nhóm chứa từ tới 10 thị (hình 2) Bốn thị lại đứng độc lập với không thuộc 15 nhóm liên kết Tổng chiều dài đồ liên kết 1475,4 cM, với khoảng cách trung bình thị SSR 18,4 cM Nhóm liên kÕt cã 10 chØ thÞ SSR víi tỉng chiỊu dài 132,1 cM Nhóm liên kết có thị với tổng chiều dài 121,8 cM Nhóm liên kết có thị liên kết với tổng chiều dài 123,7 cM Nhóm liên kết có thị liên kết với tổng chiều dài 116,7 cM Các nhóm liên kết 4, 6, có thị liên kết với tổng chiều dài tơng ứng 112,8 cM, 111,4 cM, 121,2 cM 112,3 cM Nhóm liên kết có thị với tổng chiều dài 95,1 cM Ba nhóm liên kết 10, 11 12 có thị liên kết với tổng chiều dài tơng ứng 107,8 cM, 92,6 cM 94,2 cM Ba nhóm liên kết 13, 14 15 có thị SSR Các thị SSR liền kề gần thị seq2G3 seq15C10 (cách cM) nằm nhóm liên kết số Các thị SSR liền kề cách xa thị P352 seq2F05 (cách 49,2 cM) nằm nhóm liên kết số 15 (hình 2) Lập đồ locut tính trạng số lợng (QTL) liên quan đến tính kháng bệnh đốm muộn Chúng khảo sát tính trạng liên quan đến tính kháng/nhiễm bệnh đốm muộn, bao gồm: IP - thời gian xuất triệu chứng bệnh (ngày); LP - thời gian bào tử hình thành (ngày); LF3 - tần xuất vết bệnh/cm2 vào ngày thứ 20; LC3 - số vết bệnh/lá vào ngày thứ 30; LAD5 - tỷ lệ diện tích bị bệnh vào ngày thứ 50 (%); DF5 - tỉ lệ rụng vào ngày thứ 50 (%) Phân tích thống kê cho thấy tính trạng LF3, LC3 LAD5 có phân bố giá trị quan sát phù hợp với hàm phân bố chuẩn nên chúng đợc sử dụng để thiết lập đồ QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn lạc 137 Hình Bản đồ nhóm liên kết QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn tính trạng LF3, LC3 LAD5 lạc Các số liệu quan sát tính trạng LF3, LC3 LAD5 178 cá thể F2 đợc nhập vào đồ nhóm liên kết để xử lý chơng trình MAPMAKER/QTL 1.1 [6] Kết cho thấy đồ liên kết có QTL chi phối tính trạng LF3 (gồm QTL), LC3 (gåm QTL) vµ LAD5 (gåm QTL) (hình bảng 1) a Các QTL quy định tính trạng tần xuất vết bệnh/cm2 (LF3) Hai QTL Qlf2 Qlf7 quy định 32,7% biến động kiểu hình tần xuất vết bệnh cm2 ngày thứ 20 (LF3) QTL thứ Qlf2 định vị nhóm liên kết 2, vùng 138 trung gian thị SSR seq2F05 - seq7G2 seq14H6 với khoảng cách thị khoảng 26,7 cM Còn QTL thứ hai - Qlf7 đợc định vị nhóm liên kết 7, vùng trung gian thị seq2B10 seq11G7 với khoảng cách thị khoảng 31,1 cM b Các QTL quy định tính trạng số vết bệnh/lá (LC3) Các QTL tìm đợc quy định cho tính trạng số vết bệnh/lá chi phối tới 40,3% biến động kiểu hình bao gồm Qlc4, Qlc7, Qlc8 QTL Qlc4 định vị nhóm liên kết 4, vùng trung gian thị SSR seq13A7 P354 với khoảng cách thị khoảng 22 cM QTL Qlc7 định vị nhóm liên kết 7, vùng trung gian thị P219 seq11G7 với khoảng cách thị khoảng 18,9 cM Còn QTL thứ ba - Qlc8 định vị nhóm liên kết 8, vùng trung gian thị seq18C5 seq17F6 với khoảng cách thị khoảng 18,7 cM c Các QTL quy định tính trạng diện tích bị bệnh (LAD5) So với QTL tìm đợc ba tính trạng nghiên cứu, QTL quy định tính trạng diện tích bị bệnh quy định 29,1% biến động kiểu hình QTL thứ Qlad3 định vị nhóm liên kết 3, vùng trung gian thị SSR seq13A10 P475 với khoảng cách thị khoảng 28,4 cM QTL Qlad6 định vị nhóm liên kết 6, vùng trung gian thị P718 seq8E12 với khoảng cách thị khoảng 27 cM QTL thứ ba - Qlad8 định vị nhóm liên kết 8, vùng trung gian thị seq17F6 P659 với khoảng cách thị khoảng 14,8 cM Bảng Đặc điểm QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn quần thể F2 từ tổ hợp lai ICGV99001xTMV2 Tính trạng LF3 LC3 LAD5 Nhãm liªn kÕt Qlf2 Qlf7 Qlc4 Qlc7 Qlc8 Qlad3 Qlad6 Qlad8 Locut ChØ thÞ SSR kỊ phÝa cđa QTL Seq2F5 - seq14H6 Seq2B10 - seq11G7 Seq13A7 - P354 P219 - seq11G7 seq18C5 - seq17F6 seq13A10 - P475 P718 - seq8E12 Seq17F6 - P659 d 26,7 31,2 22,0 18,9 18,7 28,4 27,0 14,8 Peak LOD 4,62 3,51 3,79 6,47 5,05 4,05 2,95 2,79 MB§1 (%) 16,8 15,9 10,6 17,8 11,9 11,1 9,2 8,8 MBĐ2 (%) 32,7 40,3 29,1 Ghi chú: d Khoảng cách thị kề (cM); MBĐ1 Mức biến động kiểu hình QTL; MBĐ2 Mức biến động kiểu hình tính trạng Nhìn tổng thể, QTL tính trạng cha kiểm soát đợc 50% biến động kiểu hình tính trạng Rất có thêm vài QTL quy định cho mức biến động lại ứng với tính trạng kể Ngoài ra, hai QTL Qlf7 Qlc7 nằm chồng lên nhóm liên kết 7, hai QTL khác Qlc8 Qlad8 nằm nhóm liên kết Điều chứng tỏ có mối liên quan tính trạng LF3 với LC3, còng nh− gi÷a LC3 víi LAD5 Cã mét sè chØ thị phân tử nằm vị trí đặc biệt QTL Đó thị seq7G2 - nằm gần khoảng Qlf2; hay P219 - nằm gần khoảng Qlf7 đồng thời kề với đầu Qlc7; seq3B10 - nằm QTL Qlc8 Qlad8 Nh thị có giá trị thực tiễn cao áp dụng cho quy trình chọn giống nhờ thị phân tử QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn Cho tới nay, có đồ liên kết đợc công bố lạc Burow cs công bố đồ liên kết 370 lôcut RFLP thành 23 nhóm liên kết nghiên cứu quần thể tứ bội đợc tạo lai dòng nhận gen A batizocoi x (A cardenasii x A diogoi) víi A hypogaea [1] Gần đây, Moretzsohn cs nghiên cứu lập đồ 80 thị SSR thành 11 nhóm liên kết với khoảng cách trung bình hai thị 7,24cM [8] Nh công trình công trình xây dựng đợc đồ liên kết với 85 thị SSR, nh thiết lập đồ sơ cho QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn lạc III KếT LUậN Qua đánh giá đa hình ADN bố mẹ tổ hợp lai ICG99001 x TMV2 tìm 139 đợc 85 thị SSR (trên tổng số 363 thị SSR khảo sát) cho đa hình bố mẹ Đã xây dựng đợc đồ liên kết lạc bao gồm 81 thị SSR (4 thị SSR lại đứng độc lập) Bản đồ liên kết bao gồm 15 nhóm liên kết với tổng chiều dài 1475,4 cM, với khoảng cách trung bình thị SSR 18,4 cM Xác định đợc QTL quy định 32,7%, 40,3% 29,1% biến động kiểu hình tính trạng LF3, LC3 LAD5 tơng ứng Tám QTL đợc định vị nhóm liên kÕt sè 2, 3, 4, 6, vµ Chóng nằm khoảng trung gian thị SSR với khoảng cách thị kề đầu QTL từ 14,8 tới 31,2 cM Kết làm tiền đề cho nghiên cứu sâu lập đồ liên kết đồ QTL, nh cho việc ứng dụng thị phân tử chọn tạo giống kháng bệnh đốm muộn lạc TàI LIệU THAM KHảO Burow M D et al., 2001: Genetics, 159: 823-837 Cuc L M et al 2008a: Isolation and characterization of novel microsatellite markers and their application for diversity assessment in cultivated groundnut (Arachis hypogaea) BMC Plant Biology, 8: 55 Coffelt G T and Porter D M.,1982: Plant Dis., 66: 385-387 Ferguson M E et al., (2004) Theor Appl Genet., 108: 1064-1070 Kolodny G M., 1984: Anal Biochem., 138(1): 66-67 Lander E S et al., 1993: MAP MAKER/ EXP.3.0 AND MAP MAKER/QTL 1.1 computer programme Whitehead Institute Cambridge Center, Cambridge MA 02142 Copyright 1987-1993 Mace E S et al., 2003: Plant Molec Biol Rep., 21: 459a-459h Moretzsohn M C et al., 2005: Theor Appl Genet., 111: 1060-1071 Nevill D J., (1982) Oleagineux, 37: 355362 10 Tiwari S P et al., 1984: Journal of Cytology and Genetics, 19: 97-101 QTL MAPPING OF RESISTANCE TO LATE LEAF SPOT IN GROUNDNUT (Arachis hypogaea L.) LuU MINH CuC, Vu §uC QUANG SUMMARY Cultivated groundnut (Arachis hypogaea L.) is an important oilseed crop grown extensively throughout the semi-arid tropics of Asia, Africa and Latin America Late leaf spot (LLS) caused by Phaeoisariopsis personata is one of the major diseases significantly decreasing in groundnut yields This study aimed to construct a linkage map as well as a map for QTLs conferring resistance to late leaf spot in groundnut Parental polymorphism survey of the two lines of ICG99001 (LLS-resistant) and TMV2 (LLS-susceptible) showed that 85 out of 363 SSR markers used were polymorphic for the parental lines A population of 178 F2 plants from the cross of ICG99001xTMV2 was used to construct a linkage map A map of 15 linkage groups with 81 SSR markers was built The total length of the map was 1475.4 cM with the average distance between two markers being 18.4 cM The traits LF3 (lesion frequence per cm2 of leaf), LC3 (lesion number per leaf) and LAD5 (leaf area of damage) were used for QTL analysis and mapping It showed that these three traits appeared to be controlled by QTLs that located on the linkage groups 2, 3, 4, 6, and The two QTLs namely Qlf2 and Qlf7 explained 32.7% of the total phenotypic variation for the LF3 trait, while the three QTLs such as Qlc4, Qlc7 and Qlc8 explained 40.3% of the total phenotypic variation for the LC3 trait, and the other three QTLs such as Qlad3, Qlad6 and Qlad8 explained 31.2% of the total phenotypic variation for the LAD5 trait A possibility for practical utilization of the SSR markers closely located to the QTLs was discussed Ngµy nhËn bµi: 19-3-2008 140 ... để thiết lập đồ QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn lạc 137 Hình Bản đồ nhóm liên kết QTL quy định tính kháng bệnh đốm muộn tính trạng LF3, LC3 LAD5 lạc Các số liệu quan sát tính trạng LF3,... với khoảng cách thị khoảng 18,7 cM c Các QTL quy định tính trạng diện tích bị bệnh (LAD5) So với QTL tìm đợc ba tính trạng nghiên cứu, QTL quy định tính trạng diện tích bị bệnh quy định 29,1%... locut tính trạng số lợng (QTL) liên quan đến tính kháng bệnh đốm muộn Chúng khảo sát tính trạng liên quan đến tính kháng/ nhiễm bệnh đốm muộn, bao gồm: IP - thời gian xuất triệu chứng bệnh (ngày);