Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chất lượng bản địa việt nam bằng chỉ thị phân tử ssr

VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT ****************** NGUYỄN THỊ LY NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN GIỐNG LÚA CHẤT LƢỢNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR Chuyên ngành: Sinh học Thực nghiệm Mã số: 60420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Khuất Hữu Trung HÀ NỘI, 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Khuất Hữu Trung ban lãnh đạo Viện Di truyền Nông nghiệp tập thể Bộ môn Kỹ thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo cán công tác Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật, Phòng đào tạo Sau đại học – Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật dạy dỗ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập trƣờng Cảm ơn Ban Chủ Nhiệm Để Tài Nghị định thƣ Việt Nam Vƣơng quốc Anh toàn thể thành viên tham gia Đề tài giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Và cuối cùng, xin chân thành cảm ơn động viên, giúp đỡ gia đình, bạn bè bạn đồng nghiệp trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Ly Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, dƣới bảo thầy hƣớng dẫn giúp đỡ tập thể cán nghiên cứu Bộ môn Kỹ thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp Các số liệu, kết nêu luận văn hồn tồn trung thực chƣa đƣợc cơng bố nghiên cứu khác Tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan Nguyễn Thị Ly Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH xi MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Vài nét sơ lƣợc lúa 1.1.1 Nguồn gốc phân bố lúa 1.1.2 Phân loại lúa 1.2 Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam 10 1.3 Các giống lúa chất lƣợng giới Việt Nam 12 1.3.1 Các yếu tố cấu thành đặc tính chất lượng lúa 14 1.3.2 Một số nghiên cứu lai tạo giống lúa chất lượng giới Việt Nam 15 1.3.2.1 Trên giới 15 1.3.2.2 Ở Việt Nam 18 1.4 Các kỹ thuật sử dụng nghiên cứu đa dạng di truyền lúa thị DNA 19 1.4.1 Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism - đa hình đoạn phân cắt giới hạn) 19 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.4.2 Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction , PCR) 20 1.4.2.1 Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism - đa hình chiều dài đoạn nhân bội) 20 1.4.2.2 Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA DNA đa hình nhân bội ngẫu nhiên) 21 1.4.2.3 Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats) 21 1.5 Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền lúa giới Việt Nam 24 1.5.1 Trên giới 24 1.5.2 Ở Việt Nam 27 1.6 Một số nghiên cứu sử dụng Marker phân tử nghiên cứu xác định gene thơm 29 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Vật liệu nghiên cứu 34 2.1.1 Vật liệu 34 2.1.2 Hóa chất dụng cụ thí nghiệm 34 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 39 2.2.1 Tách chiết DNA tổng số 39 2.2.2 Phản ứng PCR 39 2.2.3 Chu trình PCR 40 2.2.4 Điện di kiểm tra sản phẩm PCR 40 2.2.5 Phân tích xử lý số liệu 41 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.1 Kết tách chiết DNA tổng số 42 3.2 Hệ số PIC, số allele tổng số băng DNA thể cặp mồi 42 3.3 Tỷ lệ khuyết số liệu (M) tỷ lệ dị hợp tử (H) giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 45 3.4 Xác định allele xuất tập đoàn lúa chất lƣợng nghiên cứu 47 3.5 Kết phân tích mối quan hệ di truyền giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 53 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2AP 2-Acetyl-1-Pyrroline AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism BAC Bacterial Artificial Chromosome BADH Betaine Aldehyde dehydrogenase Bp Base pair CMS Cytoplasmic Male Sterility cs Cộng CTAB Cetyl-Trimethyl-Amonium-Bromid DNA Deoxyribonucleic acid dNTPs Deoxyribonucleotide Triphosphates ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long EDTA Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid EtBr Ethidium Bromide HPLC High Performance Liquid Chromatography ISSRs Inter - Simple Sequence Repeats MAB Marker Assisted Backcrossing MAS Marker Assisted selection NST Nhiễm Sắc Thể Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PCR Polymerase Chain Reaction PIC Polymorphic Information Content QTL Quantitative Trait Loci RAPD Random Amplified Polymorphic DNA RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism SDS Sodium Dodecyl Sulfate SSR Simple Sequence Repeat TAE Tris-Acetic acid-EDTA TBE Tris-boric acid-EDTA Taq polymerase Thermus aquaticus Polymerase TE Tris-EDTA TGMS Temperature-sensitive genic male sterility WA wild - abortive Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Phân loại chi Oryza (Nguồn: Vaughan, 1994) Bảng 1.2 Đặc trƣng hình thái sinh lý tổng quát nhóm giống lúa Bảng 2.1 Danh sách 50 giống lúa thu thập dùng nghiên cứu 34 Bảng 2.2 Thông tin cặp mồi nghiên cứu 35 Bảng 3.1 Số allele thể hệ số PIC 31 cặp mồi SSR 42 Bảng 3.2 Tỷ lệ khuyết số liệu (M) tỷ lệ dị hợp tử (H) giống 44 lúa chất lƣợng nghiên cứu Bảng 3.3.Tổng hợp allele xuất locus khác 47 với giống lúa khác Bảng 3.4: Mối quan hệ di truyền 50 giống lúa chất lƣợng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 55 Bảng 3.4: Mối quan hệ di truyền 50 giống lúa chất lượng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nhóm III: Gồm giống lúa tám T2 (Tám trắng Vĩnh Phúc) T4 (Tám thơm Hải Dƣơng) có hệ số tƣơng đồng di truyền 0,49 Nhóm IV: Chỉ có giống lúa Tám T3 (Tám đen Hà Đơng) Nhóm V: Gồm giống lúa nƣơng T30 (Khẩu mƣờng hun), T39 (Mao chệt), có hệ số tƣơng đồng di truyền 0,41 Nhóm VI: Gồm 12 giống giống T37 (Khẩu lao), T43 (Lúa nàng thơm), T44 (OM 3536), T40 (Nếp ông táo), T41 (Nàng thơm đặc sản), T42 (Nàng thơm chợ đào), T45 (Nàng nhen), T47 (Thơm mắn), T48 (Thơm lùn mùa), T46 (Thơm Lài), T50 (Huyết rồng 4), T49 (Vàng Ba Danh) Xét vị trí có hệ số tƣơng đồng di truyền 0,48 Đƣợc chia làm nhóm phụ Nhóm VI.1: Gồm T37 (Khẩu lao), T43 (Lúa nàng thơm), T44 (OM 3536) Có hệ số tƣơng đồng khoảng từ 0,46 đến 0,55 giống T37-T43 ( Khẩu Lao – Lúa nàng thơm) T43-T44 ( Lúa nàng Thơm – OM 3536) Nhóm VI.2 : Gồm T40 (Nếp ông táo), T41 (Nàng thơm đặc sản), T42 (Nàng thơm chợ đào), T45 (Nàng nhen), T47 (Thơm mắn), T48 (thơm lùn mùa), T46 (Thơm Lài), T50 (Huyết rồng 4) Có hệ số tƣơng đồng di truyền khoảng từ 0,43 đến 0,81 giống T48-T50 (Thơm lùn mùa – Huyết rồng 4) T41-T42 ( Nàng Thơm đặc sản – Nàng thơm chợ đào) Nhóm VI.3 : Chỉ có mẫu T49 (Vàng Ba Danh) Kết phân nhóm dựa vào khoảng cách di truyền cho thấy: Mức độ đa dạng di truyền giống lúa chất lƣợng vùng miền rõ rệt Đây sở phân loại, xác định nhóm ƣu lai, nhận dạng nguồn gene phục vụ công tác bảo tổn, chọn tạo giống lúa chất lƣợng Việt Nam Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Tập đoàn lúa chất lƣợng địa Việt Nam đa dạng thành phần allele Kết phân tích 31 cặp mồi SSR với 50 giống lúa chất lƣợng thu đƣợc tổng số 1.519 băng DNA, thuộc 120 loại allele khác nhau, trung bình 3,87 allele/locus Hệ số PIC dao động từ đến 0,74 (trung bình 0,52) Xuất allele cặp mồi (allele xuất mẫu giống có tần số