Đánh giá đa dạng di truyền một số giống lạc địa phương phục vụ chọn tạo giống lạc kháng bệnh héo xanh vi khuẩn

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT  NGÔ THỊ THÙY LINH ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ GIỐNG LẠC ĐỊA PHƯƠNG PHỤC VỤ CHO VIỆC CHỌN TẠO GIỐNG LẠC KHÁNG BỆNH HÉO XANH VI KHUẨN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Hà Nội, 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT  NGÔ THỊ THÙY LINH ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ GIỐNG LẠC ĐỊA PHƯƠNG PHỤC VỤ CHO VIỆC CHỌN TẠO GIỐNG LẠC KHÁNG BỆNH HÉO XANH VI KHUẨN NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM MÃ NGÀNH: 60420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Lê Thị Bích Thủy Hà Nội, 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Tác giả Ngô Thị Thùy Linh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Thị Bích Thủy tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt đến tập thể cán Phòng Di truyền tế bào thực vật giúp đỡ mặt tinh thần, tạo điều kiện vật chất, phương tiện kỹ thuật cho tơi suốt q trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô ban đào tạo Viện sinh thái Tài nguyên Sinh vật – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành chương trình đào tạo Cuối xin cảm ơn động viên, khích lệ gia đình, bạn bè đồng nghiệp suốt thời gian làm luận văn Tác giả Ngơ Thị Thùy Linh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT DNA : Deoxyribonucleic acid RNA : Axit ribonucleotide AFLP : Amplyfied Fragment Length Polymorphism Bp : Cặp base (base pair) CTAB : Cetyltrimethyl amoniumbromide dNTP : Deoxynucleosid triphosphat EDTA : Ethylene diamin tetra acetate EtBr : Ethidium bromide Kb : Kilo base NST : Nhiễm sắc thể PCR : Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase chain reaction) QTL : Locut tính trạng số lượng (Quantitative Trait Loci) Rnase : Ribonuclease RFLP : Đa hình độ dài đoạn cắt hạn chế (Restriction Fragment Length Polymorphism) RAPD : Rvàom Amplyfied Polymorphic DNA SSR : Các trình tự lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeats) Taq Polymerase: Thermus aquaticus Polymerase TBE : Tris base, Boric acid, EDTA TE : Tris EDTA Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Danh sách 50 giống lạc nghiên cứu 20 Bảng 3.1 Hệ số PIC số allen thị nghiên cứu 30 Bảng 3.2 Các thị cho allen đặc trưng 32 Bảng 3.3 Hệ số tương đồng di truyền cặp giống lạc 38 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 3.1 Kết điện di DNA tổng số 25 mẫu lạc 29 Hình 3.2 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi Ah041 với 30 giống lạc tập đoàn 32 Hình 3.3 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi EM31 với 30 giống lạc tập đoàn 33 Hình 3.4 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi Ah408 với 30 giống lạc tập đoàn 34 Hình 3.5 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi Seq3F03 với 30 giống lạc tập đoàn 34 Hình 3.6 Biểu đồ quan hệ di truyền 50 giống lạc nghiên cứu 37 Hình 3.7 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi 7G2 với 30 giống lạc tập đoàn 39 Hình 3.8 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi 3A8 với 25 giống lạc tập đoàn 40 Hình 3.9 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi 14H6 với 25 giống lạc tập đoàn 40 Hình 3.10 Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi 16C6 với 25 giống lạc tập đoàn 41 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan lạc 1.2 Diện tích trồng lạc giới Việt Nam 1.2.1 Tình hình sản xuất lạc giới 1.2.2 Diện tích suất trồng lạc Việt Nam 1.3 Chỉ thị phân tử SSR 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Ứng dụng thị phân tử SSR chọn giống trồng 1.3.3 Ứng dụng thị phân tử SSR phân tích đa dạng di truyền giống lạc 1.4 Nghiên cứu bệnh héo xanh vi khuẩn hại lạc 10 1.4.1 Lịch sử phát hiện, phân bố, tác hại bệnh héo xanh vi khuẩn hại lạc…………… 10 1.4.2 Thành tựu chọn giống lạc kháng bệnh héo xanh vi khuẩn nhờ thị phân tử …………………………………………………………………… 12 1.5 Vai trò việc chọn cặp lai chọn giống 16 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Vật liệu 20 2.2 Phương pháp nghiên cứu 22 2.2.1 Phương pháp tách chiết DNA tổng số 22 2.2.2 Phương pháp chạy PCR với mồi SSR 24 2.2.3 Phương pháp điện di gel agarose 24 2.2.4 Phương pháp điện di sản phẩm PCR gel polyacrylamide 25 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 2.2.5 Phương pháp phân tích số liệu 27 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1 Kết tách DNA tổng số 29 3.2 Đa dạng di truyền giống lạc thị phân tử SSR 30 3.2.1 Hệ số PIC số allen thị nghiên cứu 30 3.2.2 Các allen tập đoàn giống lạc nghiên cứu 31 3.2.3 Quan hệ di truyền giống lạc nghiên cứu 35 3.3 Khuyến cáo số cặp lai 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CÓ LIÊN QUAN 50 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 44 đoàn giống chống chịu bệnh gỉ sắt kỹ thuật RAPD Hội nghị cơng nghệ sinh học tồn quốc 2003: 805-809 11 Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Thị Chinh, Nguyễn Xuân Hồng, Trần Đình Long, Nguyễn Xuân Hồng, Nguyễn Thị Yến, Nguyễn Văn Viết, Tạ Kim Bính, Phạm Duy Hải (2001) Giống lạc MD7 kháng bệnh héo xanh vi khuẩn Tuyển tập cơng trình khoa học kỹ thuật nơng nghiệp 2001-2002, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, tr 79-86 Tiế ng Anh Barkley NA, Dean R, Pittman RN, Wang M, Holbrook CC, Pederson GA(2007) Genetic diversity of cultivated and wild-type peanuts evaluated with M13tailed SSR markers and sequencing Genet Res 89 (2): 93-106 Bao JS, Corke H, Sun M (2002) Microsatellites in starchsynthesizing genes in relation to starch physicochemical properties in waxy rice (Oryza sativa L.) Theor Appl Genet 105:898–905 Bo-Shou L, Yong L, Dong L, Sheng-Yu W, Jia-Quan H, Xiao-Ping R, Hui-Fang J and Li-Ying Y, 2010 Germplasm with high oil content and resistance to Aspergillus flavus and bacterial wilt developed from peanut recombinant inbred lines Acta Agronomica Sinica 36(8): 1296-1301 Breseghello F, Sorrells ME (2006) Association analysis as a strategy for improvement of quantitative traits in plants Crop Sci 46:1323–1330 Chung AM, Staub JE, Chen JF (2006) Molecular phylogeny of Cucumis species as revealed by consensus chloroplastSSR marker length and sequence variation Genome 49:219–229 Cuc LM, Mace ES, Crouch JH, Quang VD, Long TD, Varshney RK (2008) Isolation and characterization of novel microsatellite markers and their application for diversity assessment in cultivated groundnut (Arachis hypogaea) BMC Plant Biol 8:55 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 45 Dresselhaus T, Cordts S, Heuer S, Sauter M, Lorz H, Kranz E (1999) Novel ribosomal genes from maize are differentially expressed in the zygotic and somatic cell cycles Mol Gen Genet 261:416–427 Ellegren H (2004) Microsatellites: simple sequences with complex evolution Nat Rev Genet 5:435–445 Ellis JR and Burke JM (2007) EST–SSRs as a resource for population genetic analyses Heredity 99:125–132 10 Ferguson ME, Burow MD, Schulze SR, Bramel PJ, Paterson AH, Kresovich S, Mitchell S (2004) Microsatellite identification and characterization in peanut (A hypogaea L.) Theor Appl Genet., 108:1064–1070 11 Fujimori S, Washio T, Higo K, Ohtomo Y, Murakami K, Kenichi M, Kawai J, Carninci P, Hayashizaki Y, Kikuchi S, Tomita M (2003) A novel feature of microsatellites in plants: a distribution gradient along the direction of transcription FEBS Lett 554:17–22 12 Gupta PK, Rustgi S, Sharma S, Singh R, Kumar N, Balyan HS (2003) Transferable EST–SSR markers for the study of polymorphism and genetic diversity in bread wheat Mol Genet Genomics 270:315–323 13 Hayward A.C, 1994 Hosts of P solanacearum In A.C Hayward and G.L.Hartmam (Eds) Bacterial Wilt: The disease and its causative agent, P.solanacearum CAB International Walling ford, UK, 9-21 14 Hong N.X and Mehan V.K, 1992 Research on bacterial wilt of groundnut in Vietnam Bacterial wilt of groundnut, ACIARs proceeding N1945 (Hartman G.L and Hayward A.C edt.), ACIAR, Canberra, Australia, 1992: 28-31 15 Hong Y, Chen X, Liang X, Liu H, Zhou G, Li S, Wen S, Holbrook C.C and Gou B, 2010 A SSR-based composite genetic linkage map for the cultivated peanut (Arachis hypogaea L.) genome BMC Plant Biol, 10 (17) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 46 16 Huifang J, Boshou L, Xiaoping R, Yong L, Emma M, Tingdong F, Crouch JH (2007) Comparative Assessment of Genetic Diversity of Peanut (Arachis hypogaea L.) Genotypes with various levels of re-sistance to bacterial wilt through SSR and AFLP analyses J Genet Genomics 34(6): 544-554 17 Jakse J, Stajner N, Kozjak P, Cerenak A, Javornik B (2008).Trinucleotide microsatellite repeat is tightly linked to male sex in hop (Humulus lupulus L.) Mol Breed 21:139–148 18 Jiang H, Liao B, Ren X, Lei Y, Mace E, Fu T and Crouch J.H, 2007 Comparative assessment of genetic diversity of peanut (Arachis hypogaea L.) genotypes with various levels of resistance to bacterial wilt through SSR and AFLP analyses Journal of Genetics and Genomics, 34(6): 544-554 19 Kantety RV, Rota ML, Matthews DE, Sorrells ME (2002) Data mining for simple sequence repeats in expressed sequence tags from barley, maize, rice, sorghum and wheat Plant Mol Biol 48:501–510 20 Lawson MJ, Zhang L (2006) Distinct patterns of SSR distribution in the Arabidopsis thaliana and rice genomes.Genome Biol 7:R14 21 Li YC, Korol AB, Fahima T, Nevo E (2004) Microsatellites within genes: structure function and evolution Mol Biol Evol 21:991–1007 22 Lincoln S, Daly M, Lander E, 1992 Mapping genes controlling quantitative traits with MAPMAKER/QTL Version 1.1: A tutorial and reference manual 2nd ed Cambridge, MA., Whitehead Institute Technical Report: 46 23 Lingle SE, Dyer JM (2004) Polymorphism in the promoter region of the sucrose synthase-2 gene of Saccharum genotypes J Am Soc Sugarcane Technol 24: 241-249 24 Moretzsohn M.C, Barbosa A.V, Alves-Freitas D.M, Teixeira C, Leal-Bertioli S.C, Guimaraes P.M, Pereira R.W, Lopes C.R, Cavallari M.M, Valls J.F, Bertioli D.J, Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 47 Gimenes M.A, 2009 A linkage map for the B-genome of Arachis (Fabaceae) and its synteny to the A-genome BMC Plant Biol, 9: 40 25 Moretzsohn M.C, Leoi L, Proite K, Guimaras P.M, Leal-Bertioli S.C.M, Gimenes M.A, Martins W.S, Valls J.F.M, Grattapaglia D, Bertioli D.J, 2005 A microsatellite-based, gene-rich linkage map for the AA genome of Arachis (Fabaceae) Theor Appl Genet, 111:060-1071 26 Morgante M, Hanafey M, Powell W (2002) Microsatellites are preferentially associated with nonrepetitive DNA in plant genomes Nat Genet 30:194–200 27 Neeraja CN, Maghirang-Rodriguez R, Pamplona A, Heuer S, Collard BC, Septiningsih EM, Vergara G, Sanchez D, Xu K, Ismail AM, Mackill DJ (2007) A marker-assisted backcross approach for developing submergence-tolerant rice cultivars Theor Appl Genet 115:767–776 28 Parasnis AS, Ramakrishna W, Chowdari KV, Gupta VS, Ranjekar PK (1999) Microsatellite (GATA)n reveals sexspecific differences in papaya Theor Appl Genet 99: 1047–1052 29 Pearson CE, Edamura NK, Cleary JD (2005) Repeat instability: mechanisms of dynamic mutations Nat Rev Genet 6:729–742 30 Rajendrakumar P, Biswal AK, Balachandran SM, Srinivasarao K, Sundaram RM (2007) Simple sequence repeats in organellar genomes of rice: frequency and distribution in genic and intergenic regions Bioinformatics 23:1–4 31 Rode J, In-Chol K, Saal B, Flachowsky H, Kriese U, Weber WE (2005) Sex- linked SSR markers in hemp Plant Breed 124:167–170 32 Romero G, Adeva C, Battad Z (2009) Genetic fingerprinting: advancing the frontiers of crop biology research Philipp Sci Lett 2:8–13 33 Saal B, Wricke, 1999 Devolopment of simple sequence repeat makers in rye (Secale cereale L.) Genome 42 (5): 964 - 972 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 48 34 Saghai M.A, Biyashev R.M, Yang G.P, Zhang Q, Allard R.W, 1984 Extraodirarily polymorphic microsetellite DNA in barley: Species diversity, chromosome location, and population dynamics P Natl Acad Sci USA., 91: 54665470 35 Sehgal D, Raina SN (2008) DNA markers and germplasm resource diagnostics: new perspectives in crop improvement and conservation strategies In: Arya ID Arya S (eds) Utilization of biotechnology in plant sciences Microsoft Printech (I) Pvt Ltd Dehradun pp 39–54 36 Song GQ, Li MJ, Xiao H, Wang XJ (2010) EST sequencing and SSR marker development from cultivated peanut (Arachis hypogaea L.) Electron J Biotechn Doi 10.2225/113(3) -10 37 Subramanian V, Gurtu S, Nageswara RC, Nigam SN (2000) Identification of DNA polymorphism in cultivated groundnut using random amplified polymorphic DNA (RAPD) assay International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics (ICRISAT), Patancheru, PO 502324, A.P., India 38 Spigler RB, Lewers KS Main DS, Ashman TL (2008) Genetic mapping of sex determination in a wild strawberry Fragaria virginiana reveals earliest form of sex chromosome Heredity 101:507–517 39 Tang J, Baldwin SJ, Jacobs JME van der Linden CG Voorrips RE Leunissen JAM Van EH Vosman B (2008) Largescale identification of polymorphic microsatellites using an in silico approach BMC Bioinformatics 9:374 40 Thiel T, Michalek W, Varshney RK, Graner A (2003) Exploiting EST databases for the development of cDNA derived microsatellite markers in barley (Hordeum vulgare L.) Theor Appl Genet 106:411–422 41 Varshney RK, Graner A, Sorrells ME (2005) Genic microsatellite markers in plants: features and applications.Trends Biotechnol 23:48–55 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 49 42 Varshney RK, Thudi M, Aggarwal R, Boărner A (2007) Genic molecular markers in plants: development and applications In: Varshney RK Tuberosa R (eds) Genomics assisted crop improvement: genomics approaches and platforms vol Springer Dordrecht pp 13–29 43 Varshney R.K, Bertioli D.J, Moretzsohn M.C, Vadez V, Krishramurthy L, Aruma R, Nigam S.N, Moss B.J, Seetha K, Ravi K, He G.H, Knapp S.J, Hoisington D.A, 2009 The first SSR-based genetic linkage map for cultivated groundnut (Arachis hypogaea L.) Theor Appl Genet., 118(4): 729-739 44 Wang ML, Barkley NA, Jenkins TM (2009) Microsatellite markers in plants and insects Part I Applications of biotechnology Genes Genomes Genomics 3:54–67 45 Wang M.L, Chen C.Y, Tonnis B, Barkley N.A, Pinnow D.L, Pittman R.N, Davis J, Holbrook C.C, Stalker H.T, Pederson G.A, 2013 Oil, fatty acid, flavonoid, and resveratrol content variability and FAD2A functional SNP genotypes in the U.S Peanut mini-core collection J Agr Food Chem., 61 (11): 2875-2882 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 50 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN Ngô Thị Thùy Linh, Nguyễn Văn Trữ, Thẩm Thu Nga, Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Thị Vân, Lê Thị Bích Thủy Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen vi khuẩn (Ralstonia solanacerum Smith) gây bệnh héo xanh lạc kỹ thuật RAPD Báo cáo khoa học Hội nghị CNSH toàn quốc 2013, 27/9/2013: 897 - 901 Lê Thị Bích Thủy, Ngơ Thị Thùy Linh, Nguyễn Văn Trữ, Bùi Văn Thắng, Nguyễn Văn Viết (2014) Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn mẫu giống lạc Việt nam nhập nội thị SSR Tạp chí Công nghệ Sinh học 12(3)507-514 Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Thị Vân, Lê Thị Bích Thủy, Nguyễn Mạnh Hùng, Nguyễn Xuân Thu, Ngô Thị Thùy Linh, Ngọ Văn Ngôn, Tạ Hồng Lĩnh (2015) Kết nghiên cứu ứng dụng thị phân tử SSR chọn tạo giống lạc kháng bệnh héo xanh vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn, chun đề “Nghiên cứu phát triển ứng dụng công nghệ sinh học nông nghiệp”, tháng 6/2015, tr 45-52 Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Thị Vân, Lê Thị Bích Thủy, Nguyễn Mạnh Hùng, Ngọ Văn Ngôn, Ngô Thị Thùy Linh (2014) Kết nghiên cứu xác định biovar đa dạng di truyền số isolate vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith gây bệnh héo xanh hại lạc số tỉnh trồng lạc miền Bắc Việt Nam Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam, số 7/2014, tr 9-15 Nguyễn Văn Viết, Nguyễn Thị Vân, Lê Thị Bích Thủy, Hà Viết Cường, Nguyễn Mạnh Hùng, Ngọ Văn Ngôn, Nguyễn Văn Thắng, Nguyễn Xuân Thu, Ngô Thị Thùy Linh (2015) Đánh giá khả chống chịu bệnh héo xanh vi khuẩn Ralstonia solanacearum Smith tập đoàn giống lạc lây nhiễm nhân tạo kết hợp thị phân tử SSR Tạp chí Bảo vệ thực vật, số 2/2015, tr 49-56 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... tập đoàn giống lạc thu thập số địa phương Vi? ??t Nam  Chọn số cặp lai ưu tú phục vụ cho vi? ??c chọn tạo giống lạc kháng bệnh héo xanh vi khuẩn Nội dung nghiên cứu  Tách DNA tổng số 50 giống lạc nghiên... thấy có đa hình hai bố mẹ Đây số liệu thu cung cấp thông tin quan trọng cho vi? ??c lai tạo giống lạc tập đoàn giống phục vụ cho vi? ??c chọn tạo giống lạc kháng bệnh héo xanh vi khuẩn phương pháp truyền. . .VI? ??N HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VI? ??T NAM VI? ??N SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT  NGÔ THỊ THÙY LINH ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN MỘT SỐ GIỐNG LẠC ĐỊA PHƯƠNG PHỤC VỤ CHO VI? ??C CHỌN TẠO GIỐNG