Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Xác định các gen-alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rễ của các giống lúa Việt Nam

205 40 0
Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Xác định các gen-alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rễ của các giống lúa Việt Nam

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Mục tiêu của luận án là lựa chọn các mẫu giống phù hợp để phát triển bộ dữ liệu kiểu gen và dữ liệu kiểu hình phục vụ cho các nghiên cứu GWAS thông qua khảo sát sự đa dạng về đặc điểm nông sinh học cơ bản và di truyền của một tập đoàn các mẫu giống lúa Việt Nam.

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHÙNG THỊ PHƯƠNG NHUNG XÁC ĐỊNH CÁC GEN - ALEN ĐẶC THÙ LIÊN QUAN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÁC GIỐNG LÚA VIỆT NAM LU N ỄN TI N Sƾ NHÀ XU T B N H C VI N NỌNG NGHI P - 2019 H C VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHÙNG TH PH NG NHUNG XÁC ĐỊNH CÁC GEN - ALEN ĐẶC THÙ LIÊN QUAN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÁC GIỐNG LÚA VIỆT NAM Chuyên ngành: Mã số: Di truyền Chọn giống trồng 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Đỗ Năng Vịnh GS.TS Pascal Gantet NHÀ XU T B N H C VI N NỌNG NGHI P - 2019 L I CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đơy lƠ cơng trình nghiên c u c a tôi, kết qu nghiên c u đ ợc trình bƠy luận án lƠ trung thực, khách quan vƠ ch a đ ợc sử dụng để b o v b t kỳ h c v nƠo Tôi xin cam đoan m i giúp đỡ cho vi c thực hi n luận án đƣ đ ợc cám n, thơng tin trích dẫn luận án nƠy đ ợc ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác gi lu n án Phùng Th Ph i ng Nhung L IC M N Tác gi luận án xin trơn tr ng c m n: H c Vi n Nông nghi p Vi t Nam, Ban Qu n lý đƠo t o, Khoa Nông h c, Bộ môn Di truyền vƠ Ch n giống cơy trồng, Phòng thí nghi m tr ng điểm Cơng ngh tế bƠo thực vật, Phòng thí nghi m liên kết Vi t – Pháp (LMI – Rice) – Vi n Di truyền Nông nghi p, Trung tơm TƠi nguyên di truyền thực vật (PRC- Vi t Nam), Trung tơm Hợp tác quốc tế nghiên c u vƠ Phát triển nông nghi p bền vững (CIRAD - Pháp), đƣ t o điều ki n thuận lợi cho hoƠn thƠnh luận án nƠy Tôi xin c m n Ch ng trình h c bổng GRiSP – IRRI, Trung tơm Hợp tác quốc tế nghiên c u vƠ Phát triển nông nghi p bền vững (CIRAD - Pháp),Vi n Nghiên c u Phát triển (IRD – Pháp), đề tƠi "Nghiên c u ch c gen quy đ nh phát triển r lúa, phục vụ ch n t o giống lúa ch u h n cơng ngh gen” thuộc "Ch ng trình tr ng điểm phát triển vƠ ng dụng công ngh sinh h c lĩnh vực Nông nghi p vƠ PTNT đến năm 2020” - Bộ Nông nghi p vƠ Phát triển nông thôn Vi t Nam, đƣ tƠi trợ kinh phí cho phần nghiên c u c a tơi Đặc bi t tơi xin bƠy tỏ lòng biết n sơu sắc tới GS.TS Đỗ Năng V nh, GS.TS Pascal Gantet, TS Brigitte Courtois đƣ trực tiếp h ớng dẫn vƠ giúp đỡ tận tình trình h c tập, nghiên c u để hoƠn thƠnh luận án nƠy Tôi xin chơn thƠnh c m n: Các thầy cô, đồng nghi p đƣ quan tơm, giúp đỡ, động viên vƠ đóng góp nhiều ý kiến cho vi c hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các cộng tác viên, kỹ thuật viên, t i Phòng thí nghi m tr ng điểm Cơng ngh tế bƠo thực vật, Phòng thí nghi m liên kết Vi t- Pháp, Vi n Di truyền Nông nghi p; Bộ môn Qu n lý Ngơn hƠng gen- Trung tơm TƠi nguyên di truyền thực vật; Phòng Nghiên c u Di truyền – CIRAD – Pháp, đƣ giúp đỡ tơi q trình lƠm thí nghi m vƠ hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các thƠnh viên gia đình, b n bè đƣ t o điều ki n vƠ động viên tơi suốt q trình thực hi n luận án nƠy Xin trơn tr ng c m n! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác gi lu n án Phùng Th Ph ii ng Nhung M CL C L i cam đoan i L i c m n ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục b ng ix Danh mục hình x Trích yếu luận án xii Thesis abstract xiv Ph n M đ u .1 1.1 Tính c p thiết c a đề tƠi 1.2 Mục tiêu nghiên c u c a đề tƠi .3 1.3 Ph m vi nghiên c u 1.4 Những đóng góp c a đề tƠi 1.5 Ý nghĩa khoa h c vƠ thực ti n c a đề tƠi Ph n T ng quan tƠi li u .6 2.1 Vai trò vƠ đặc điểm r 2.1.1 Vai trò c a r lúa .6 cơy lúa 2.1.2 Đặc điểm c u trúc c a r lúa 2.1.3 Đặc điểm phát triển c a r lúa .10 2.2 QTLs vƠ Gen liên quan đến phát triển r lúa 12 2.2.1 Các QTLs liên quan đến phát triển r lúa 12 2.2.2 Các gen liên quan đến hình thƠnh vƠ phát triển r lúa 16 2.3 Nguyên lý vƠ ng dụng c a GBS .24 2.3.1 Ph ng pháp gi i trình tự NGS – t ng c a GBS 24 2.3.2 Nguyên lý c a ph ng pháp GBS 28 2.3.3 Các ng dụng c a GBS ch n giống cơy trồng 33 2.4 Nguyên lý vƠ ng dụng c a GWAS 35 2.4.1 Nguyên lý 35 2.4.2 GWAS lƠ công cụ hữu hi u 36 2.4.3 Các b ớc xơy dựng nghiên c u GWAS 38 2.4.4 Ý nghĩa vƠ tiềm c a GWAS ch n t o giống lúa .42 iii 2.5 Nguồn gen lúa vƠ tình hình nghiên c u r lúa Vi t Nam 44 2.5.1 Nguồn gen lúa Vi t Nam 44 2.5.2 Tình hình nghiên c u đặc điểm r lúa Ph n V t li u vƠ ph Vi t Nam 45 ng pháp nghiên c u 48 3.1 Đ a điểm nghiên c u 48 3.2 Th i gian nghiên c u 48 3.3 Vật li u nghiên c u .49 3.4 Nội dung nghiên c u 49 3.5 Ph ng pháp nghiên c u 51 3.5.1 Chiết tách ADN tổng số 51 3.5.2 Phơn tích đa d ng di truyền ch th DArT 51 3.5.3 Phơn tích kiểu gen thơng qua gi i trình tự (GBS) .54 3.5.4 Phơn tích c u trúc di truyền c a tập đoƠn mẫu giống nghiên c u 54 3.5.5 Xác đ nh m c độ phơn rƣ c a LD (Linkage Disequilibrium) .55 3.5.6 Đánh giá đặc điểm nông sinh h c .56 3.5.7 Ph ng pháp đánh giá kiểu hình r .57 3.5.8 Lập b n đồ liên kết (GWAS) 60 3.5.9 Ph ng pháp xác đ nh gen ng viên 61 Ph n K t qu vƠ th o lu n .62 4.1 Đặc điểm c a s u tập giống lúa .62 4.1.1 Đặc điểm thu đ ợc qua thông tin hồ s mẫu giống 62 4.1.2 Đặc điểm nông sinh h c c b n 63 4.2 Kết qu phơn tích đa d ng di truyền với ch th DArT .68 4.2.1 Kết qu phơn tích đa hình vƠ c u trúc di truyền 68 4.2.2 Xơy dựng cơy phơn lo i cho giống lúa nghiên c u 69 4.3 Kết qu phơn tích kiểu gen thơng qua gi i trình tự (GBS –Genotyping by sequencing) 72 4.3.1 Kết qu phơn tích đa hình vƠ c u trúc di truyền với SNPs marker .72 4.3.2 Đặc điểm c a mẫu giống lúa phơn nhóm khác 75 4.3.3 Kết qu phơn tích Linkage Disequilibrium (LD) 82 4.4 Kết qu đánh giá kiểu hình tính tr ng liên quan đến phát triển r mẫu giống nghiên c u .86 iv 4.4.1 Kết qu phơn tích ph ng sai vƠ thống kê c b n 86 4.4.2 Kết qu phơn tích thƠnh phần 98 4.5 Kết qu phơn tích liên kết toƠn h Gen (GWAS) .101 4.5.1 Các QTLs liên kết với tính tr ng liên quan đến phát triển r 101 4.5.2 Các gen ng viên liên quan đến đặc điểm phát triển r .114 4.5.3 Điểm đặc bi t c a vùng QTLs liên kết với NCR NST số 11 120 Ph n K t lu n vƠ ki n ngh 131 5.1 Kết luận .131 5.2 Kiến ngh 132 Danh sách cơng trình liên quan đến luận án 133 TƠi li u tham kh o 134 Phụ lục 158 v DANH M C CH VI T T T Ch vi t t t ADN Ch vi t đ y đ Deoxyribonucleic acid Ti ng Vi t Axit deoxyribonucleic AFLP Amplified Fragment Length Đa hình độ dƠi đo n nhơn Polymorphism b n ch n l c ANOVA Analysis of Variance Phơn tích ph bp Base pair 1bp = 1cặp nucleotide CH Central Highlands Vùng Tơy Nguyên Chr Chromosome Nhi m sắc thể cM Centimorgan Xen-ti-mooc-gan CRL1 Crown Root Less Đột biến gơy m t r b t đ nh ng sai lúa Discriminant Analysis of Principal Phơn tích phơn bi t thƠnh phần Components DArT Driversity Array Technology Công ngh đa d ng m ng DEPTH Deepest point reached by root Độ ăn sơu c a r DRP Deep Root Propotion Phần trăm khối l ợng khô c a DAPC phần r ăn sơu DRW Deep Root Weight Khối l ợng khô phần r ăn sơu DW0020 Dry Weight of root part in the 00- Khối l ợng khô c a phần r từ 20 cm đến 20 cm Dry Weight of root part in the 20- Khối l ợng khô c a phần r từ 40 cm 20 đến 40 cm Dry Weight of root part in the 40- Khối l ợng khô c a phần r từ 60 cm 40 đến 60 cm Dry Weight of root part Below 60 Khối l ợng khô c a phần r dƠi cm h n 60 cm DW2040 DW4060 DWB60 FYPP Phytochrome associated serine/threonine proteinphosphates GA20oX Gibberelic acid 20 oxidase GBS Genotyping By Sequencing vi Phơn tích kiểu gen thơng qua gi i trình tự GLM General Linear Model Mơ hình hồi quy tuyến tính GWAS Genome-wide Association Studies Nghiên c u lập b n đồ liên kết toƠn h gen IAA Auxin/ indole -3- acetic acid Auxin IR Irrigated Canh tác ch động t ới tiêu kb Kilo base pair 1kb =1000 bp LBD Lateral organ boundary domain LD Linkage Disequilibrium Sự m t liên kết LLGTH Longest Leaf Length Chiều dƠi thơn MAF Minor Allele Frequence Alen có tần số nhỏ h n Mb Megabase pair 1Mb = 1000 kb MIF Mini Zinc Finger MLM Mix Linear Model Mơ hình hồi quy tuyến tính hỗn hợp Đồng sơng Cửu Long MRD Mekong River Delta MRH Morphogenesis of Root Hair MRL Maximum of Root Length Chiều dƠi r tối đa NCC North Central Coast Duyên h i Bắc Trung Bộ NCR Number of Crown Root Số l ợng r b t đ nh NE Northeast Vùng Đông Bắc Bộ NGS Next Generation Sequencing Cơng ngh gi i trình tự h NILs Near Isogenic Lines Dòng đẳng gen NR_T Number of crown roor per Tiller Số r b t đ nh trung bình/nhánh NW Northwest Vùng Tơy Bắc Bộ PCA Principal Component Analysis Phơn tích thƠnh phần PCR Polymerase Chain Reaction Kỹ thuật nhơn b n ADN PDW Plant Dry Weight Khối l ợng khô c a cơy PHP Hypertext Preprocesser PIC Polymorphism Information Content vii HƠm l ợng thơng tin đa hình PIN Pin- formed PIP Plasma membrane Intrinsic Protein PLAT Polycystin-1, Lipoxygenase, Alpha-toxin and Triacylglycerol QHB Quiescent Center homobox QTLs Quantitative Trait Loci Locus tính tr ng số l ợng R_S Root – Shoot ratio Tỷ l khối l ợng khô phần r vƠ phần thơn cơy Radnom Amplified Polymophism Đa hình đo n ADN đ ợc DNA nhơn b n ngẫu nhiên RDW Root Dry Weight Khối l ợng khô c a phần r RFLP Restriction Fragment Length Đa hình độ dƠi đo n cắt giới Polymorphism h n RAPD RID Root Initiation Defective RILs Recombinant Inbred Lines Dòng tái tổ hợp RL Rainfed Lowland Canh tác n ớc tr i RR Response Regulator Yếu tố điểu ch nh ph n ng RRD Red River Delta Đồng chơu thổ sông Hồng SCC South Central Coast Duyên h i Nam Trung Bộ SCR Scarecrow SDW Shoot Dry Weight Khối l ợng khô phần thơn cơy SE Southeast Vùng Đông Nam Bộ SHR Short Root SNP Single Nucleotide Polymorphism SNX Sorting nexin SRP Shallow Root Propotion vùng th p Đa hình nucleotide đ n Phần trăm khối l ợng khô c a phần r ăn nơng SSR Simple Sequence Repeats Đa hình đo n lặp đ n gi n THK Root Thickness Độ dƠy c a r TIL Number of Tiller Số nhánh UP Upland Canh tác n WOX WUCHEL-related viii ng rẫy ...H C VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHÙNG TH PH NG NHUNG XÁC ĐỊNH CÁC GEN - ALEN ĐẶC THÙ LIÊN QUAN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA CÁC GIỐNG LÚA VIỆT NAM Chuyên ngành: Mã số: Di truyền Chọn giống trồng... .10 2.2 QTLs vƠ Gen liên quan đến phát triển r lúa 12 2.2.1 Các QTLs liên quan đến phát triển r lúa 12 2.2.2 Các gen liên quan đến hình thƠnh vƠ phát triển r lúa 16 2.3 Nguyên... tích liên kết toƠn h Gen (GWAS) .101 4.5.1 Các QTLs liên kết với tính tr ng liên quan đến phát triển r 101 4.5.2 Các gen ng viên liên quan đến đặc điểm phát triển r .114 4.5.3 Điểm đặc

Ngày đăng: 18/01/2020, 18:45

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan