luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN của một số nguồn gen cây trồng có giá trị kinh tế nhằm phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ NGỌC LAN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN CỦA MỘT SỐ NGUỒN GEN CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ NHẰM PHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ NGỌC LAN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN CỦA MỘT SỐ NGUỒN GEN CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ NHẰM PHỤC VỤ CÔNG TÁC BẢO TỒN VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền chọn giống trồng Mã số: Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thanh Thủy PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu trình bày luận án thực Các số liệu kết nghiên cứu trình trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Hà Nội, ngày… tháng… năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Thị Ngọc Lan i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận án, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Thị Thanh Thủy; Phó Giáo sư, Tiến Sĩ Lã Tuấn Nghĩa tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài luận án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Đào tạo Sau đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Bộ môn Đa dạng sinh học - Trung tâm Tài nguyên thực vật, Bộ môn Đột biến ưu lai - Viện Di truyền nơng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn nhóm tác giả thực đề tài “Xây dựng tiêu ADN (DNA barcode) cho trồng đặc hữu có giá trị kinh tế Việt Nam” đặc biệt Tiến sĩ Nguyễn Thị Lan Hoa - chủ nhiệm đề tài tạo điều kiện hướng dẫn cho phép tơi thực thí nghiệm sử dụng kết quả, số liệu đề tài luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán viên chức Viện Di truyền nông nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt q trình thực đề tài Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận án Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Ngọc Lan ii MỤC LỤC Mục Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH xii MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN PHẠM VI NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG TÁC BẢO TỒN, CHỌN TẠO GIỐNG 1.1.1 Các đối tượng nghiên cứu 1.1.1.1 Cây bưởi 1.1.1.2 Cây chuối 1.1.1.3 Cây nhãn 10 1.1.1.4 Cây vải 12 1.1.2 Công tác bảo tồn chọn tạo giống 16 1.2 NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ 20 1.3 KHÁI NIỆM VỀ MÃ VẠCH ADN VÀ HỆ THỐNG GIẢI TRÌNH TỰ GEN THẾ HỆ MỚI 23 1.3.1 Khái niệm mã vạch ADN 23 1.3.2 Các gen sử dụng xây dựng hệ thống mã vạch ADN phổ biến 25 iii 1.3.3 Hệ thống giải trình tự gen hệ sử dụng cho mã vạch ADN mở rộng 27 1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÃ VẠCH ADN 30 1.4.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng mã vạch ADN giới 30 1.4.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng mã vạch ADN Việt Nam 34 1.4.3 Một số kết ứng dụng mã vạch ADN công tác bảo tồn chọn tạo giống 37 CHƯƠNG VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 39 2.1.1 Các nguồn gen nghiên cứu 39 2.1.2 Các thị phân tử 44 2.1.3 Các kit mồi dùng cho giải trình tự GBS 46 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 47 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2.3.1 Phương pháp tách chiết ADN 48 2.3.2 Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền thị EST-SSR, SCoT 48 2.3.3 Phương pháp xây dựng mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen rbcL matK 49 2.3.4 Phương pháp xây dựng mã vạch ADN mở rộng dựa SNP công nghệ GBS 51 2.4 PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU 53 2.5 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN MẪU ĐẠI DIỆN CÁC NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ 54 3.1.1 Đánh giá đa dạng di truyền lựa chọn mẫu đại diện giống bưởi thị EST-SSR 54 3.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền lựa chọn mẫu đại diện nguồn gen chuối, nhãn, vải thị SCoT 58 iv 3.2 XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN DỰA TRÊN TRÌNH TỰ VÙNG GEN rbcL CHO MỘT SỐ NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU 68 3.2.1 Xây dựng mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen rbcL giống bưởi đại diện 72 3.2.2 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen rbcL giống chuối đại diện 76 3.2.3 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen rbcL giống nhãn đại diện 79 3.2.4 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen rbcL giống vải đại diện 82 3.3 XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN DỰA TRÊN VÙNG GEN MATK CHO MỘT SỐ NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU 85 3.3.1 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen matK giống bưởi đại diện 88 3.3.2 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen matK giống chuối đại diện 92 3.3.3 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen matK giống nhãn đại diện 95 3.3.4 Phân tích mã vạch ADN dựa trình tự vùng gen matK giống vải đại diện 99 3.4 XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN MỞ RỘNG DỰA TRÊN SNP BẰNG CÔNG NGHỆ GBS CHO MỘT SỐ NGUỒN GEN NGHIÊN CỨU 102 3.4.1 Xây dựng mã vạch ADN mở rộng dựa SNP công nghệ GBS cho giống bưởi nghiên cứu 102 3.4.2 Xây dựng mã vạch ADN mở rộng dựa SNP công nghệ GBS cho giống nhãn nghiên cứu 113 3.4.3 Xây dựng mã vạch ADN mở rộng dựa SNP công nghệ GBS cho giống vải nghiên cứu 122 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 134 KẾT LUẬN 134 v ĐỀ NGHỊ 135 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ 136 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO 137 I Tài liệu tham khảo Tiếng Việt 137 II Tài liệu tham khảo Tiếng Anh 145 III Các website tham khảo 160 PHỤ LỤC BẢNG SỐ LIỆU 162 PHỤ LỤC HÌNH 213 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt A,C,G,T ADN ARN Barcode BOLD bp CAQMN cDNA CIAT cpDNA CO1 cs DDBJ DHT EMBL enzyme EST FAO FAOSTAT GBS GDP IBPGR ID ISSR ITS KHKT NLN MNPB MatK NCBI NC CAQMN NCRQ nDNA NGS NHGRI NN&PTNT NST PIC PCR RAPD RbcL 209 Bảng 26 Hệ số đa dạng locut SNP giống nhãn nghiên cứu TT Locut SNP SNP-N-120919 SNP-N-8934 SNP-N-253604 SNP-N-37851 SNP-N-29557 SNP-N-223933 SNP-N-24480 SNP-N-140148 SNP-N-87538 10 SNP-N-13149 11 SNP-N-251417 12 SNP-N-9047 13 SNP-N-117212 14 SNP-N-98759 15 SNP-N-93310 16 SNP-N-6367 17 SNP-N-56005 18 SNP-N-41894 19 SNP-N-37943 20 SNP-N-37593 21 SNP-N-37015 22 SNP-N-30030 23 SNP-N-250278 24 SNP-N-250261 25 SNP-N-218817 26 SNP-N-21760 27 SNP-N-199277 28 SNP-N-162297 29 SNP-N-160370 30 SNP-N-149140 31 SNP-N-139040 210 TT Locut SNP 32 SNP-N-13457 33 SNP-N-82856 34 SNP-N-130143 35 SNP-N-108297 36 SNP-N-250300 37 SNP-N-217947 38 SNP-N-37698 39 SNP-N-98526 40 SNP-N-59286 41 SNP-N-136398 42 SNP-N-199261 43 SNP-N-98623 44 SNP-N-93617 45 SNP-N-45308 46 SNP-N-228358 47 SNP-N-1938 48 SNP-N-83533 49 SNP-N-6963 50 SNP-N-56856 51 SNP-N-54868 52 SNP-N-41443 53 SNP-N-40998 54 SNP-N-4098 55 SNP-N-33568 56 SNP-N-24079 57 SNP-N-21004 58 SNP-N-209949 59 SNP-N-117056 60 SNP-N-19147 61 SNP-N-18720 62 SNP-N-223492 63 SNP-N-220728 64 SNP-N-19123 211 TT Locut SNP 65 SNP-N-172126 66 SNP-N-101352 67 SNP-N-8749 68 SNP-N-75344 Trung bình 212 PHỤ LỤC HÌNH Hình Khảo sát giống bưởi nghiên cứu thị EST-SSR 213 Hình Khảo sát giống chuối nghiên cứu thị SCoT 214 Hình Khảo sát giống nhãn nghiên cứu thị SCoT 215 Hình Khảo sát giống vải nghiên cứu thị SCoT 216 Hình BLAST trình tự gen rbcL giống bưởi Thanh Trà - G2 Hình BLAST trình tự gen rbcL giống chuối Tiêu Hồng - B2 Hình BLAST trình tự gen rbcL giống chuối Trăm Nải - B4 217 Hình BLAST trình tự gen rbcL giống vải Thiều Thanh Hà - L2 Thạch Bình - L3 218 Hình BLAST trình tự gen matK giống bưởi Da Xanh - G27 Hình 10 BLAST trình tự gen matK giống chuối Tiêu Hồng - B2 219 Hình 11 BLAST trình tự gen matK giống nhãn Long Gia Sần - N14 220 ... ? ?Nghiên cứu xây dựng mã vạch ADN số nguồn gen trồng có giá trị kinh tế nhằm phục vụ công tác bảo tồn chọn tạo giống? ?? MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Đề tài luận án ? ?Nghiên cứu xây dựng mã vạch. .. vạch ADN số nguồn gen trồng có giá trị kinh tế nhằm phục vụ cơng tác bảo tồn chọn tạo giống? ?? thực để xây dựng mã vạch ADN từ trợ giúp cho công tác phân loại, nhận dạng nguồn gen ăn có giá trị kinh. .. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ NGỌC LAN NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÃ VẠCH ADN CỦA MỘT SỐ NGUỒN GEN CÂY TRỒNG CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ NHẰM PHỤC VỤ