Nghiên cứu xử lý asen trong nước bằng vật liệu zeolit biến tính bởi sắt được điều chế từ tro bay

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đàm Thị Thu Hà ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ ADN ĐỂ XÁC ĐỊNH ALEN KHÁNG MẶN, HẠN Ở MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền học Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÃ TUẤN NGHĨA TS LÊ QUỲNH MAI Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan trực tiếp thực nghiên cứu luận văn Mọi kết thu nguyên bản, không chỉnh sửa chép từ nghiên cứu khác, số liệu, sơ đồ kết luận văn chưa tác giả khác công bố Mọi liệu, hình ảnh, biểu đồ trích dẫn tham khảo luận văn thu thập sử dụng từ nguồn liệu mở với đồng ý tác giả Các phần mềm phân tích số liệu có quyền sử dụng với đồng ý (nhóm) tác giả xây dựng phần mềm Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm với lời cam đoan trên! Đàm Thị Thu Hà LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc với PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa TS Lê Quỳnh Mai người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ hỗ trợ tơi suốt q trình công tác thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy cô cán công tác Khoa Sinh học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội dạy dỗ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt q trình học tập trường Nhân dịp này, tơi xin chân thành cảm ơn cán bộ, anh chị em Bộ môn Đa dạng Sinh học Nông nghiệp, Trung tâm Tài nguyên thực vật, giúp đỡ động viên tơi q trình cơng tác nghiên cứu khoa học vừa qua Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè nhiệt tình động viên, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu khoa học sống Luận văn thực với nguồn kinh phí từ Nhiệm vụ Quỹ gen cấp Nhà nước – Bộ Khoa học công nghệ Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2014 Học viên Đàm Thị Thu Hà MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương – TỔNG QUAN 1.1.Tiềm nguồn gen lúa địa phương Việt Nam 1.2 Đất mặn chế chống chịu mặn lúa 1.2.1 Đất mặn 1.2.2 Cơ chế thích nghi stress mặn thực vật 1.2.3 Phản ứng chống chịu mặn lúa 1.2.4 Cơ sở di truyền tính chịu mặn lúa 1.3 Hạn chế chống chịu hạn lúa 1.3.1 Khái niệm hạn 1.3.2 Cơ chế thích nghi stress hạn thực vật 10 1.3.3 Đáp ứng chống chịu hạn lúa 11 1.3.4 Cơ sở di truyền tính chịu hạn lúa 12 1.4 Cơ chế đáp ứng chung thực vật gặp stress mặn, hạn .13 1.5 Các thị di truyền sử dụng nghiên cứu chống chịu mặn, hạn 15 1.5.1 Chỉ thị di truyền 15 1.5.2 Ứng dụng thị phân tử SSR 17 1.6 Nghiên cứu chọn lọc lúa chịu mặn, hạn dựa vào thị phân tử ADN 19 1.6.1 Chọn lọc dựa vào thị phân tử (Marker assisted selection – MAS) 19 1.6.2 Nghiên cứu chọn lọc dựa vào thị (MAS) trình cải thiện khả chống chịu mặn, hạn lúa 20 1.6.2.1 Thành tựu nghiên cứu khả chống chịu mặn lúa .20 1.6.2.2 Thành tựu nghiên cứu khả chống chịu hạn lúa 24 Chương - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Vật liệu nghiên cứu 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Tách chiết ADN tổng số từ mẫu lúa 30 2.2.2 Xác định alen chống chịu mặn, hạn 31 2.2.3 Đánh giá khả chống chịu mặn điều kiện phịng thí nghiệm 32 2.2.4 Đánh giá khả chống chịu hạn điều kiện phịng thí nghiệm 33 2.2.5 Đánh giá số đặc tính cấu thành suất thời gian sinh trưởng lúa 34 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Xác định alen chống chịu mặn, hạn thị phân tử 36 3.1.1 Tách chiết ADN tổng số giống lúa nghiên cứu .36 3.1.2 Xác định alen chống chịu mặn 37 3.1.3 Xác định alen chống chịu hạn 45 3.2 Đánh giá khả chống chịu mặn, hạn số giống lúa có xuất alen chống chịu điều kiện phịng thí nghiệm 53 3.2.1 Đánh giá khả chống chịu mặn phịng thí nghiệm 54 3.2.2 Đánh giá khả chống chịu hạn phòng thí nghiệm 59 3.3 Đánh giá số đặc tính cấu thành suất thời gian sinh trưởng giống lúa có khả chống chịu mặn, hạn 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận 66 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Tiếng Việt 68 Tiếng Anh 68 PHỤ LỤC 77 Phụ lục 1.Danh sách 200 giống lúa địa phương Việt Nam sử dụng nghiên cứu 77 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý mặn 80 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý hạn 87 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm thị 16 Bảng 1.2 So sánh đánh giá đặc điểm số thị phân tử ADN phổ biến 17 Bảng 2.1 Danh sách giống đối chứng sử dụng nghiên cứu .28 Bảng 2.2 dụng Danh sách thị SSR liên kết với khả chống chịu mặn sử nghiên cứu 28 Bảng 2.3 dụng Danh sách thị SSR liên kết với khả chống chịu hạn sử nghiên cứu 29 Bảng 2.4 triển Tiêu chuẩn đánh giá mặn (SES) giai đoạn tăng trưởng phát (IRRI,1996) 32 Bảng 2.5 Thang điểm đánh giá mức chống chịu hạn lúa sau xử lý KClO3 3% Saccarin 1% 33 Bảng 3.1 Danh sách giống đánh giá khả chống chịu mặn, hạn 54 Bảng 3.2 10 Ảnh hưởng mức mặn khác đến dài thân dài rễ giống lúa nghiên cứu giai đoạn 7, 14 21 ngày sau xử lý mặn 56 Bảng 3.3 Kết đánh giá cấp điểm chống chịu mặn SES (IRRI,1996) giống nghiên cứu 59 Bảng 3.4 Kết đánh giá khả chịu hạn 10 giống nghiên cứu sau 60 Bảng 3.5 hạn Khả sinh trưởng 10 giống nghiên cứu điều kiện nhân tạo sau ngày xử lý KClO3 1% 62 Bảng 3.6 gian Kết đánh giá số đặc tính cấu thành suất thời sinh trưởng giống lúa chống chịu hạn, mặn 64 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cơ chế thích nghi stress chung thực vật Hình 1.2 Cơ sở sinh lý phân tử chống chịu hạn thực vật .11 Hình 1.3 Cơ chế chống chịu mặn hạn thực vật 14 Hình 3.1 Hình ảnh điện di ADN tổng số giống lúa nghiên cứu gel agarose 1% 36 Hình 3.2 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR số giống lúa nghiên cứu thị liên kết với QTLs/gen chống chịu mặn RM 8094 .37 Hình 3.3 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR số giống lúa nghiên cứu thị liên kết với QTLs/gen chống chịu mặn RM 3412 .37 Hình 3.4 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR số giống lúa nghiên cứu thị liên kết với QTLs/gen chống chịu mặn RM 223 .38 Hình 3.5 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR số giống lúa nghiên cứu thị liên kết với QTLs/gen chống chịu mặn RM 10745 38 Hình 3.6 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR số giống lúa nghiên cứu thị liên kết với QTLs/gen chống chịu mặn RM 206 .38 Hình 3.7 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu mặn .39 Hình 3.8 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu mặn (Tiếp) 40 Hình 3.9 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu mặn (Tiếp) 41 Hình 3.10 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu mặn (Tiếp) 42 Hình 3.11 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu mặn (Tiếp) 43 Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ % xuất dạng alen khác locut liên kết với QTLs chống chịu mặn sử dụng nghiên cứu .44 Hình 3.13 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu hạn 48 Hình 3.14 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu hạn (Tiếp) 49 Hình 3.15 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu hạn (Tiếp) 50 Hình 3.16 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu hạn (Tiếp) 51 Hình 3.17 Kết so sánh kích thước alen giống lúa nghiên cứu với giống đối chứng locut liên kết với QTLs chống chịu hạn (Tiếp) 52 Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ % xuất dạng alen khác locut liên kết với QTLs chống chịu hạn sử dụng nghiên cứu .53 Hình 3.19 Hình ảnh điện di sản phẩn PCR số giống lúa nghiên cứu với thị liên kết với QTLs/gen chống chịu hạn RM 201 45 Hình 3.20 Hình ảnh điện di sản phẩn PCR số giống lúa nghiên cứu với thị liên kết với QTLs/gen chống chịu hạn RM 212 46 Hình 3.21 Hình ảnh điện di sản phẩn PCR số giống lúa nghiên cứu với thị liên kết với QTLs/gen chống chịu hạn RM 302 46 Hình 3.22 Hình ảnh điện di sản phẩn PCR số giống lúa nghiên cứu với thị liên kết với QTLs/gen chống chịu hạn RM 3825 46 Hình 3.23 Hình ảnh điện di sản phẩn PCR số giống lúa nghiên cứu với thị liên kết với QTLs/gen chống chịu hạn RM 242 47 Hình 3.24 Khả sinh trưởng giống lúa nghiên cứu dung dịch Yoshida có bổ sung NaCl sau 14 ngày xử lý 55 Hình 3.25 Khả nảy mầm giống lúa nghiên cứu sau xử lý dung dịch KClO3 3% 61 Hình 3.26 Khả sinh trưởng giống lúa nghiên cứu dung dịch KClO3 1% 61 BẢNG CHỮ VIẾT TẮT A B A A D N A F L P A P S C s C T A B Đ C d N T P s E D T A E P S E S T MAS PCR QTLs RAPD RFLP SAR SĐK SSR STR TEMED VNTR Abscisic acid Deoxy nucleotide triphosphates Deoxyrib onucleic acid Ethylenediaminetetraacetic acid Amplific ation Fragment Length Polymor phism Expressed sequence tag Amoniu m persulfat e Random Aplification Polymorhism DNA Cộng Cetyl trimethyl ammoniu m bromide Đối chứng Exchangeable Na+ percentage Molecular Assisted Selection Polymerase Chain Reaction Quantitative trait loci Restriction Fragment length Polymorphism Na+ absorption ratio Số đăng kí Simple sequence repeat Short Tandem Repeats N,N,N’,N’- Tetraethyl methylendiamine Variable Number of Tandem Repeat 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 77 STT 78 STT 79 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý mặn BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAIRE FILE MAN7DAY 22/10/** 11:12 Phan tich dai than - dai re sau xu ly man VARIATE V004 DAIRE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) VARIATE V005 DAITHAN LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) MEANS FOR EFFECT NLAI - SE(N= 36) 5%LSD 70DF MEANS FOR EFFECT GIONG$ GIONG$ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 ÐC2 ÐC1 80 SE(N= 5%LSD MEANS FOR EFFECT MAN$ MAN$ 0DS 6DS 12DS SE(N= 36) 5%LSD 70DF MEANS FOR EFFECT GIONG$*MAN$ GIONG$ G1 G1 G1 G2 G2 G2 G3 G3 G3 G4 G4 G4 G5 G5 G5 G6 G6 G6 G7 G7 G7 G8 G8 G8 G9 G9 G9 G10 G10 G10 ÐC2 ÐC2 ÐC2 ÐC1 ÐC1 ÐC1 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS SE(N= 5%LSD - 81 F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL, SECTION - VARIATE GRAND MEAN |GIONG$*M| (N= |AN$ | | | | | NO, OBS, DAIRE 108 0,0000 DAITHAN 108 0,0000 0,0000 0,0000 BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAIRE FILE MAN14DAY 22/10/** 11:16 phan tich dai than - dai re sau 14 xu ly VARIATE V004 DAIRE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) VARIATE V005 DAITHAN LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) MEANS FOR EFFECT NLAI - SE(N= 36) 5%LSD 70DF - 82 MEANS FOR EFFECT GIONG$ GIONG$ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 ÐC2 ÐC1 SE(N= 5%LSD MEANS FOR EFFECT MAN$ MAN$ 0DS 6DS 12DS SE(N= 36) 5%LSD 70DF MEANS FOR EFFECT GIONG$*MAN$ GIONG$ G1 G1 G1 G2 G2 G2 G3 G3 G3 G4 G4 G4 G5 G5 G5 G6 G6 G6 G7 G7 G7 G8 G8 G8 G9 G9 G9 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 83 G10 G10 G10 ÐC2 ÐC2 ÐC2 ÐC1 ÐC1 ÐC1 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS SE(N= 5%LSD F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL, SECTION - VARIATE GRAND MEAN |GIONG$*M| (N= |AN$ | | | | | NO, OBS, DAIRE 108 0,0000 DAITHAN 108 0,0000 0,0000 0,0000 BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAIRE FILE MAN21DAY 22/10/** 11:17 phan tich dai than - dai re sau 21 xu ly man VARIATE V004 DAIRE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) VARIATE V005 DAITHAN LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ MAN$ GIONG$*MAN$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) - 84 MEANS FOR EFFECT NLAI - SE(N= 36) 5%LSD 70DF MEANS FOR EFFECT GIONG$ GIONG$ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 ÐC2 ÐC1 SE(N= 5%LSD MEANS FOR EFFECT MAN$ MAN$ 0DS 6DS 12DS SE(N= 36) 5%LSD 70DF MEANS FOR EFFECT GIONG$*MAN$ GIONG$ G1 G1 G1 G2 G2 G2 G3 G3 G3 G4 G4 G4 G5 G5 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 85 G5 G6 G6 G6 G7 G7 G7 G8 G8 G8 G9 G9 G9 G10 G10 G10 ÐC2 ÐC2 ÐC2 ÐC1 ÐC1 ÐC1 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS 0DS 6DS 12DS SE(N= 5%LSD F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL, SECTION - VARIATE |GIONG$*M| GRAND MEAN (N= |AN$ | | | | | DAIRE 0,0000 DAITHAN 0,0000 108 0,0000 108 0,0000 NO, OBS, 86 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý hạn BALANCED ANOVA FOR VARIATE DAIRE FILE HAN MA 24/10/** 1:47 phan tich dai than - dai re sau xu ly KClO3 1% VARIATE V004 DAIRE LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ KCLO3$ GIONG$*KCLO3$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) VARIATE V005 DAITHAN LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ============================================================================= NLAI GIONG$ KCLO3$ GIONG$*KCLO3$ * RESIDUAL * TOTAL (CORRECTED) MEANS FOR EFFECT NLAI - SE(N= 24) 5%LSD 46DF MEANS FOR EFFECT GIONG$ GIONG$ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 ÐC ÐC 87 SE(N= 5%LSD MEANS FOR EFFECT KCLO3$ KCLO3$ ÐC XL SE(N= 36) 5%LSD 46DF MEANS FOR EFFECT GIONG$*KCLO3$ GIONG$ G1 G1 G2 G2 G3 G3 G4 G4 G5 G5 G6 G6 G7 G7 G8 G8 G9 G9 G10 G10 ÐC ÐC ÐC ÐC SE(N= 5%LSD - 46DF F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL, SECTION - VARIATE |KCLO3$ GRAND MEAN |GIONG$*K| (N= |CLO3$ | | | | | NO, OBS, DAIRE 0,0000 72 0,0000 DAITHAN 0,0000 72 0,0000 88 BALANCED ANOVA FOR VARIATE SAC FILE HAN HAT 23/10/** 22:10 Phan tich ti le mam cua hat sau xu ly han VARIATE V003 SAC LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ===================== ===================== ===================== ============== NLAI GIONG$ * RESIDUAL -* TOTAL (CORRECTED) -VARIATE V004 KCLO3 LN SOURCE OF VARIATION DF SUMS OF MEAN F RATIO PROB ER SQUARES SQUARES LN ===================== ===================== ===================== ============== NLAI GIONG$ * RESIDUAL -* TOTAL (CORRECTED) -MEANS FOR EFFECT NLAI -NLAI SE(N= 5%LSD MEANS FOR EFFECT GIONG$ GIONG$ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 ÐC ÐC SE(N= 5%LSD - 89 F-PROBABLIITY VALUES FOR EACH EFFECT IN THE MODEL, SECTION - VARIATE SAC KCLO3 90 GRAN (N= NO, OBS, 36 36 ... địa phương Việt Nam sử dụng nghiên cứu 77 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý mặn 80 Phụ lục Kết xử lý số liệu giống nghiên cứu sau xử lý hạn 87 DANH MỤC BẢNG Bảng... 1.6.2.1 Thành tựu nghiên cứu khả chống chịu mặn lúa .20 1.6.2.2 Thành tựu nghiên cứu khả chống chịu hạn lúa 24 Chương - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Vật liệu nghiên cứu ... bị nước, kết sinh trưởng bị ức chế dần bị chậm lại Vì thế, để chống chịu với điều kiện điện nước thấp stress mặn gây ra, thực vật phải điều chỉnh q trình nước, từ giới hạn nước tiến hành điều