Đánh giá đa dạng di truyền và khả năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phối

luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------      ---------- ðÀO THU THẢO ðÁNH GIÁ ðA DẠNG DI TRUYỀN VÀ KHẢ NĂNG KẾT HỢP CỦA MỘT SỐ DÒNG NGÔ NẾP TỰ PHỐI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VŨ VĂN LIẾT HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp ñỡ việc hoàn thành luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, tháng 9 năm 2010 Tác giả luận văn ðào Thu Thảo Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện ñề tài tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ nhiệt tình của các cá nhân, cơ quan, tổ chức trong và ngoài trường. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Vũ Văn Liết bộ môn Di Truyền – Chọn giống người ñã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tạo ñiều kiện ñể tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ tận tình của TS. Hà Viết Cường cùng các anh chị thuộc Trung Tâm Nghiên Cứu Bệnh Cây Nhiệt ðới ñã giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Nông học, Viện ðào Tạo Sau ðại Học, Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ Viện Nghiên cứu lúa - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ nhiệt tình trong quá trình thực hiện luận văn này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, gia ñình ñã giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày 15/09/2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục ñồ thị, biểu ñồ viii 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu 2 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của dề tài 2 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Tình hình sản xuất, sử dụng ngô trên thế giới và ở Việt Nam 3 2.2 Nghiên cứu phát triển dòng tự phối ở ngô. 8 2.3 Nghiên cứu ña dạng di truyền và khoảng cách di truyền trên cây ngô 10 2.4 Một số chỉ thị phân tử ứng dụng trong nghiên cứu ña dạng di truyền ở thực vật 13 2.5 Một số thành tựu ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong chọn giống cây trồng 20 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 Vật liệu nghiên cứu 23 3.2 ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 25 3.3 Nội dung nghiên cứu 26 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39 4.1 Kết quả ñánh giá nguồn vật liệu bố mẹ bằng chỉ thị phân tử SSR 39 4.1.1 Tách chiết ADN và chọn lọc mồi ñánh giá ña hình nguồn vật liệu. 39 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… iv 4.2 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR- SSR trên gel agarose 3%. 40 4.3 Kết quả phân nhóm di truyền theo chỉ thị phân tử của các dòng ngô nếp thí nghiệm. 44 4.4 Kết quả ñánh giá một số ñặc ñiểm của dòng vật liệu bố mẹ 49 4.4.1 Thời gian sinh trưởng dòng vật liệu bố mẹ 49 4.4.2 Chiều cao cây và chiều cao ñóng bắp 51 4.4.3 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh của dòng vật liệu bố mẹ 52 4.4.4 Khả năng chống ñổ của dòng vật liệu bố mẹ 54 4.5 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng vật liệu bố mẹ. 55 4.6 Kết quả ñánh giá một số ñặc ñiểm của tổ hợp lai 58 4.6.1 Thời gian sinh trưởng của tổ hợp lai 58 4.6.2 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các THL. 60 4.6.3.ðộng thái tăng trưởng số lá của các THL. 61 4.6.4 Chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp của các tổ hợp lai 62 4.6.5 Tỷ lệ sâu bệnh và khả năng chống ñổ gãy của các tổ hợp lai. 63 4.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các THL 65 4.8 Tương quan giữa khoảng cách di truyền và ưu thế lai của các THL về tính trạng năng suất lý thuyết và năng suất thực thu. 67 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 70 5.1 Kết luận 70 5.2 ðề nghị 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT THL Tổ hợp lai TPTD Thụ phấn tự do Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích, năng suất và sản lượng ngô trên thế giới (2000 – 2008) 3 2.2 Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam giai ñoạn 1999-2008 5 3.1 Nguồn vật liệu ngô sử dụng trong ñánh giá ña dạng di truyền 23 3.2 Tên locus, nhóm liên kết, trình tự, nhiệt ñộ bắt cặp và kích thước của 10 cặp mồi SSR ñược thể hiện dưới bảng sau : 25 3.3 Thành phần của một phản ứng PCR 28 4.1 Mức ñộ ña hình của các locus SSR. 43 4.2 Ma trận tương ñồng của 26 dòng ngô nếp thí nghiệm. 46 4.3.Khoảng cách di truyền của 26 dòng ngô nếp thí nghiệm 47 4.4 Khoảng cách di truyền của 14 tổ hợp lai ñược chọn 48 4.5 Thời gian sinh trưởng của 26 dòng ngô nếp trong ñiều kiện vụ Xuân 2010 tại Viện Nghiên cứu Lúa – Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội 50 4.6 Chiều cao cuối cùng, chiều cao ñóng bắp của 26 dòng ngô nếp trong ñiều kiện vụ Xuân 2010 tại Viện Nghiên cứu Lúa – Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội 51 4.7 Tỷ lệ sâu ñục thân hại ngô của 26 dòng ngô nếp trong ñiều kiện vụ Xuân 2010 tại Viện Nghiên cứu Lúa – Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội 53 4.8 Tỷ lệ sâu xám hại ngô của dòng vật liệu bố mẹ trong ñiều kiện vụ Xuân 2010 tại Viện Nghiên cứu Lúa – Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội 54 4.9 Tỷ lệ cây ñổ gãy của dòng vật liệu bố mẹ trong ñiều kiện vụ Xuân 2010 tại Viện Nghiên cứu Lúa – Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… vii 4.10 Các yếu tố cấu thành năng suất của dòng vật liệu bố mẹ trong ñiều kiện vụ xuân 2010. 57 4.11 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của dòng vật liệu bố mẹ trong ñiều kiện vụ xuân 2010. 58 4.12 Thời gian sinh trưởng của các THL trong thí nghiệm vụ xuân 2010. 59 4.13 Chiều cao cây, chiều cao ñóng bắp của các tổ hợp lai ngô nếp ở vụ Xuân năm 2010 62 4.14 Tỷ lệ sâu ñục thân và sâu xám của 14 tổ hợp lai ngô nếp ở vụ Xuân năm 2010 63 4.15 Tỷ lệ cây ñổ gãy của 14 tổ hợp lai ngô nếp ở vụ Xuân năm 2010 64 4.16 Các yếu tố cấu thành năng suất của các THL trong thí nghiệm vụ Xuân 2010 65 4.17 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các THL trong thí nghiệm vụ Xuân 2010 66 4.18 Tương quan giữa khoảng cách di truyền và ưu thế lai của các tổ hợp lai về tính trạng năng suất lý thuyết trong thí nghiệm vụ Xuân 2010 68 4.19 Tương quan giữa khoảng cách di truyền và ưu thế lai của các tổ hợp lai về tính trạng năng suất thực thu trong thí nghiệm vụ Xuân 2010 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… viii DANH MỤC ðỒ THỊ, BIỂU ðỒ STT Tên ñồ thị Trang 4.1 DNA tổng số của các giống thí nghiệm 39 4.2.1 Cặp 1: xp-umc1354 theo thứ tự từ giếng 1-26 40 4.2.2 Cặp 2: xp-umc1824 theo thứ tự từ giếng 1-26 40 4.2.3 Cặp 3: xp-umc1184 theo thứ tự từ giếng 1-26 40 4.2.4 Cặp 4 xp-umc2281 theo thứ tự từ giếng 1-26 41 4.2.5 Cặp 5 xp-umc1325 theo thứ tự từ giếng 1-26 41 4.2.6 Cặp 6 xp-umc1186 theo thứ tự từ giếng 1-26 41 4.2.7 Cặp 7 xp-mmc 0411 theo thứ tự từ giếng 1-26 42 4.2.8 Cặp 8 xp-umc1984 theo thứ tự từ giếng 1-26 42 4.2.9 Cặp 9 xp-umc1586 theo thứ tự từ giếng 1-26 42 4.2.10 Cặp 10 xp-umc1154 theo thứ tự từ giếng 1-26 43 4.3 Sơ ñồ phân nhóm di truyền theo chỉ thị phân tử của 26 dòng ngô nếp 45 4.4 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các THL ngô nếp ở vụ Xuân năm 2010 60 4.5 ðộng thái tăng trưởng số lá của các THL ngô nếp ở vụ Xuân năm 2010 61 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp …………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài Nhu cầu sản xuất giống ngô nếp lai ñang trở thành cấp thiết ñối với nông dân ở nhiều vùng vì sản xuất ngô nếp mang lại nhiều lợi nhuận, dễ tiêu thụ, tận dụng sản phẩm thân lá dùng làm thức ăn cho trâu bò, cá. Cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến lương thực - thực phẩm - dược phẩm và công nghiệp nhẹ, ñặc biệt là là nguyên liệu lý tưởng cho năng lượng sinh học, là mặt hàng nông sản xuất khẩu có giá trị, mang lại nhiều ngoại tệ. Với những ñóng góp và lợi ích của cây ngô mang lại cho con người, do vậy cây ngô ñược chọn làm ñối tượng ñầu tư nghiên cứu khá toàn diện, ñặc biệt về di truyền và chọn tạo giống.[1] Trong những năm gần ñây, vật liệu dòng ngô nếp ñang ñược nhiều Viện, trường ñại học thu thập và nhiều công ty ñang tham gia chọn tạo nhưng tỷ lệ thành công vẫn thấp. Một trong những lý do là tập ñoàn giống thì phong phú nhưng công tác phân nhóm khoảng cách di truyền những dòng có những ñặc tính nông sinh học tốt, năng suất cao và ñánh giá chất lượng chưa thành hệ thống. Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ñặc biệt là việc ứng dụng công nghệ sinh học trong nông nghiệp ñã ñem lại nhiều thành tựu to lớn. Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống ngô ưu thế lai ñã ñược nhiều nhà khoa học quan tâm. Trong ñó việc sử dụng chỉ thị phân tử ñã trở thành công cụ mạnh mẽ ñể phân tích ña dạng di truyền và xác ñịnh mối quan hệ giữa các dòng ngô như AFLP ( Amplified Fragment Length Polymorphism), RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA), RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)… Trong ñó, chỉ thị SSR ( Microsatellites) ñược sử dụng như là một công cụ phân nhóm khoảng cách di truyền khá hữu hiệu với nhiều ưu ñiểm như dự ñoán ưu thế lai, giảm chi [...]... thu n và t o gi ng ngô ưu th lai 1.2.2 Yêu c u - ðánh giá m c ñ sai khác các dòng v t li u d a trên ki u hình và marker phân t - ðánh giá sinh trư ng, phát tri n, kh năng ch ng ch u, năng su t c a dòng b m - ðánh giá sinh trư ng, phát tri n, kh năng ch ng ch u, năng su t c a các t h p lai - ðánh giá m i tương quan gi a kh năng ph i h p và kho ng cách di truy n c a các dòng 1.3 Ý nghĩa khoa h c và th...phí và công s c lai t o t h p lai V i nh ng lý do như v y chúng tôi ti n hành th c hi n ñ tài : “ðánh giá ña d ng di truy n và kh năng k t h p c a m t s dòng ngô n p t ph i” 1.2 M c ñích và yêu c u 1.2.1 M c ñích ðánh giá ña d ng di truy n các dòng ngô n p t ph i b ng maker phân t nh m xác ñ nh quan h gi a kho ng cách di truy n và kh năng k t h p c a các dòng v t li u ph c v công tác phát tri n dòng. .. trong các nư c tr ng ngô v i trung bình ñ t 299,8 tri u t n, chi m hơn 40,8% s n lư ng ngô th gi i Hi n nay, M cũng là nư c có di n tích tr ng ngô l n nh t th gi i và h u h t di n tích này ñ u tr ng ngô lai v i năng su t ñ t 92.86 t /ha .Và M cũng là nư c xu t ngô l n nh t chi m 60% Ngay sau M là Trung Qu c x p th hai c v di n tích l n s n lư ng ngô trên th gi i và là cư ng qu c ngô lai s m t Châu Á... DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 3.1 V t li u nghiên c u V t li u g m 26 dòng ngô n p t ph i có ngu n g c t các m u gi ng ngô TPTD c a Vi t Nam và Lào.Trong 26 dòng ngô n p t ph i này có 18 dòng t ph i ñư c phát tri n t ngu n gen ngô trong nư c và 8 dòng ngô n p t ph i còn l i ñư c nh p n i t Lào 10 c p m i SSR ñư c ch n l c ñ ñánh giá tính ña hình DNA ñư c s d ng trong ñ tài d a trên nghiên c u v ñánh giá. .. nay và h u h t các khu v c trên th gi i.M t s lư ng l n khi lai các dòng ho c các gi ng khác nhau v di truy n ñã cho s c s ng ưu th lai và ưu th lai th h F1 Con lai F1 có s c s ng và năng su t cao hơn b m c a chúng F J Betrán*,a, J M Ribautb, D Beckb and D Gonzalez de León, năm 2002 ñã ñánh giá ña d ng và kho ng cách di truy n gi a các dòng ngô nhi t ñ i (Zea mays L.) và tương quan gi a kho ng cách di. .. quan h gi a kho ng cách di truy n và ưu th lai ñã ñư c nghiên c u b ng marker di truy n trư c ñây (Moll et al 1965) C u trúc b n ñ liên k t di truy n b ng marker DNA ñã có ñ i v i cây ngô (Coe et al., 1995) Các marker DNA phân t ñã ñư c s d ng phân tích quan h di truy n gi a các dòng ngô và xác ñ nh m i quan h gi a cơ s marker DNA kho ng cách di truy n và năng su t h t lai ñơn c a ngô vùng ôn ñ i (Stuber,... ñánh giá ñư c ña d ng di truy n b ng maker phân t , trên cơ s phân tích ADN ñ xác ñ nh kho ng cách di truy n gi a các dòng ngô n p v t li u t ñó ñánh giá tương quan gi a kho ng cách di truy n và kh năng k t h p c a các dòng v t li u và ch n ra t h p lai có ưu th lai - ð tài cung c p thông tin ñ nh hư ng cho các nhà nghiên c u tham kh o 1.3.2 Ý nghĩa th c ti n: - Nghiên c u c a ñ tài s lo i nhanh các dòng. .. lai ñơn ho c ưu th lai gi a các dòng t ph i thu n b i th có th tăng hi u qu c a chương trình t o g ng M c ñ ưu th lai ph thu c vào s bi u hi n c a các dòng thu n b m , nhưng môi trư ng có nh hu ng khác nhau ñ n ưu th lai và các dòng b m chính là s thay ñ i m i quan h gi a kho ng cách di truy n và ưu th lai vùng nhi t ñ i h n ch và thay ñ i v kh năng cung c p nư c và dinh dư ng t o ra các môi trư ng... Vi t Nam và Thái Lan K t qu trên có ñư c là nh ng d ng khoa h c k thu t ñ c bi t là công ngh sinh h c trong nông nghi p.[34] 2.1.2 Tình hình s n xu t, s d ng ngô Vi t Nam Vi t Nam trong m y năm g n ñây cây ngô phát tri n r t m nh m c v di n tích và năng su t Trong th i gian t 1990 ñ n 2002, t ng s n lư ng ngô Vi t Nam ñã tăng 4 l n, năng su t ngô c nư c tăng g p 2; nhi u vùng ngô r ng l n năng su t... gi a các dòng t ph i thu n tăng 20-30% và hơn n a so v i các gi ng ñ a phương t t nh t Tuy nhiên vi c nh n bi t các dòng b m t ph i thu n trong t o gi ng ưu th lai là m t giai ño n có giá tr nh t và tiêu t n nhi u th i gian nh t trong phát tri n gi ng ngô ưu th lai Bi u hi n c a các dòng ngô t ph i thu n là không d ñoán ñư c ưu th lai v năng su t h t (Hallauer and Miranda, 1988) D ñoán ñư c giá tr ưu . di truyền giữa các dòng ngô nếp vật liệu từ ñó ñánh giá tương quan giữa khoảng cách di truyền và khả năng kết hợp của các dòng vật liệu và chọn ra tổ hợp. năng kết hợp của một số dòng ngô nếp tự phối 1.2. Mục ñích và yêu cầu 1.2.1. Mục ñích ðánh giá ña dạng di truyền các dòng ngô nếp tự phối bằng maker phân