Luận văn phân tích đa dạng di truyền các giống bông phục vụ chọn tạo giống ưu thế lai có năng suất cao

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------  --------- NGUYỄN THỊ NHÀI PHÂN TÍCH ðA DẠNG DI TRUYỀN CÁC GIỐNG BÔNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG ƯU THẾ LAI CÓ NĂNG SUẤT CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------  --------- NGUYỄN THỊ NHÀI PHÂN TÍCH ðA DẠNG DI TRUYỀN CÁC GIỐNG BÔNG PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG ƯU THẾ LAI CÓ NĂNG SUẤT CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy TS. Nguyễn Văn Giang HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. i Lời cam ñoan Tôi xin cam ñoan ñã trực tiếp thực hiện các nghiên cứu trong luận văn này. Mọi kết quả thu ñược nguyên bản, không chỉnh sửa hoặc sao chép từ các nghiên cứu khác. Các số liệu, biểu ñồ kết quả của luận văn này chưa từng ñược công bố. Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam ñoan trên! Nguyễn Thị Nhài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. ii Lời cảm ơn Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy và TS. Nguyễn Văn Giang, người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình công tác cũng như trong thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô Viện ñào tạo sau ñại học‐ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã dạy dỗ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cán bộ công tác tại Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố ñã nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong thời gian ñánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học của cây bông tại Viện. Tôi xin chân thành cảm ơn Ths. Nguyễn Thị Minh Nguyệt, CN. Nguyễn Thị Tân Phương và các cán bộ trong phòng Sinh học phân tử, Viện Di truyền Nông nghiệp, ñã giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong quá trình công tác và nghiên cứu khoa học vừa qua. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình và bạn bè ñã nhiệt tình ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học cũng như trong cuộc sống. Luận văn ñược thực hiện với nguồn kinh phí từ Chương trình Công nghệ Sinh học Nông nghiệp. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2011 Nguyễn Thị Nhài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. iii MỤC LỤC PHẦN 1. MỞ ðẦU . 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài . 3 1.2.1. Mục ñích của ñề tài . 3 1.2.2. Yêu cầu của ñề tài . 3 1.3. Phạm vi nghiên cứu của ñề tài 3 1.3.1. Các giống bông nghiên cứu của ñề tài . 3 1.3.2. ðịa bàn nghiên cứu của ñề tài .4 1.3.3. Thời gian nghiên cứu của ñề tài 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU . 5 2.1. Khái quát chung về cây bông (Gossypium spp.) . 5 2.1.1. Nguồn gốc phân bố của cây bông .5 2.1.2. Phân loại thực vật và ñặc ñiểm hình thái của cây bông . 5 2.1.3. ðặc ñiểm di truyền của cây bông 7 2.2. Tình hình sản xuất bông vải trên thế giới và Việt Nam . 9 2.2.1. Tình hình sản xuất bông vải trên thế giới 9 2.2.2. Tình hình sản xuất bông vải Việt Nam 11 2.3. Chọn giống ưu thế lai 13 2.3.1. Khái niệm và ý nghĩa của lai giống . 13 2.3.2. Nguyên tắc chọn cặp bố mẹ khi lai giống . 13 2.3.3. Mức ñộ biểu hiện ưu thế lai 16 2.4. Một số kết quả nghiên cứu về ưu thế lai ở cây bông 18 2.5. ða dạng di truyền và các chỉ thị trong ñánh giá ña dạng di truyền . 19 2.5.1. ðánh giá ña dạng di truyền . 19 2.5.2. Các chỉ thị trong ñánh giá ña dạng di truyền . 20 2.5.3. Một số chỉ thị ứng dụng trong nghiên cứu ña dạng di truyền thực vật . 22 2.5.3.1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai ADN hay chỉ thị RFLP . 23 (Restriction Fragment Length Polymorphism - ða hình chiều dài ñoạn phân cắt) . 23 2.5.3.2. Chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản ADN bằng kỹ thuật PCR 24 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. iv 2.5.3.3. Một số loại chỉ thị ADN khác 27 2.6. Tình hình nghiên cứu về ứng dụng chỉ thị phân tử trong ñánh giá ña dạng di truyền cây bông trên thế giới và Việt Nam 28 2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 28 2.6.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam . 31 PHẦN 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 33 3.1. Vật liệu nghiên cứu 33 3.1.1. Các giống bông nghiên cứu 33 3.1.2. Chỉ thị phân tử và các vật tư sử dụng trong nghiên cứu 33 3.2. Nội dung nghiên cứu .35 3.3. Phương pháp nghiên cứu 36 3.3.1. Phương pháp phân tích ña hình di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR 36 3.3.2. Phương pháp ñánh giá các ñặc tính nông sinh học của 21 giống bông bố mẹ . 36 3.3.3. Phương pháp ñánh giá các tổ hợp lai F1 . 37 3.4. Các chỉ tiêu theo dõi 38 3.4.1. Thời gian sinh trưởng (ngày) 38 3.4.2. ðặc ñiểm thực vật học 38 3.4.3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất bông 39 3.4.4. Chất lượng xơ bông 39 3.5. Xử lý số liệu 39 3.5.1. Phân tích số liệu kiểu hình 40 3.5.2. Phân tích số liệu kiểu gen . 40 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 4.1. Kết quả phân tích ña dạng di truyền các giống bông bố mẹ bằng chỉ thị hình thái 42 4.1.1. ðánh giá ñặc ñiểm nông sinh học của các giống bông bố mẹ 42 4.1.1.1. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm thực vật học của các giống bông bố mẹ nghiên cứu . 42 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. v 4.1.1.2. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống bông bố mẹ nghiên cứu . 44 4.1.1.3. Chất lượng xơ của các giống bông bố mẹ nghiên cứu 48 4.1.2. ðánh giá ña dạng di truyền các giống bông bố mẹ bằng chỉ thị hình thái . 52 4.2. Kết quả phân tích ña dạng di truyền các giống bông bố mẹ bằng chỉ thị phân tử SSR 57 4.2.1. Tách chiết ADN tổng số của các giống bông bố mẹ 57 4.2.2. Kết quả phân tích ña hình ADN bằng các chỉ thị phân tử SSR 57 4.2.3. Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền của các giống bông nghiên cứu . 61 4.3. Chọn các cặp lai triển vọng .65 4.4. Kết quả ñánh giá các tổ hợp lai triển vọng 66 4.4.1. ðánh giá ñặc ñiểm hình thái của các giống bông bố mẹ và các tổ hợp lai triển vọng 67 4.4.2. Ưu thế lai về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây . 70 4.4.3. Ưu thế lai về số quả/cây và khối lượng quả 71 4.4.4. Ưu thế lai về năng suất lý thuyết và năng suất thực thu 72 4.4.5. Ưu thế lai về chiều dài xơ và ñộ bền xơ 73 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 5.1. Kết luận 75 5.2. Kiến nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Tài liệu tiếng Việt . 76 Tài liệu tiếng Anh . 77 PHỤ LỤC 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphism) : ða hình chiều dài ñoạn khuếch ñại ADN : Acid Deoxyribonucleic ARN : Axit ribonucleic bp (Base pair) : Cặp bazơ nitơ cDNA : Complementary DNA cM : centimorgan cs. : Cộng sự CTAB : Cetyltrimethyl Amonium Bromide CV (coefficient of variation) : Hệ số biến ñộng dNTPs : Deoxynucleotide triphosphate DIECA : Diethyldithiocarbamic acid ðC : ðối chứng EDTA : Ethylenediaminetetra Acetic Acid EtBr : Ethidium bromide EST : Expressed sequence tag Gb : Giga base pair ISSR : Inter-simple sequence repeat kb : Kilo base KCDT Khoảng cách di truyền LSD 0,05 (Least Significant Difference) : Sự sai khác có nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 0,05 MAS (Marker Assited Selection) : Chọn lọc có sự trợ giúp của CTPT Mb Mega base pair MSTð : Mã số tập ñoàn NaCl : Sodium chloride Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vii NaOAc : Sodium acetat NH 4 OAc : Amonium acetat PCR (Polymerase Chain Reaction) : Phản ứng chuỗi trùng hợp PVP : Poly Vinyl Pyrrolidone PIC (Polymorphism Information Content) : Chỉ số thông tin ña hình của mồi RNAse Ribonuclease RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) : ða hình ADN khuếch ñại ngẫu nhiên RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) : ða hình chiều dài ñoạn phân cắt SDS : Sodium Dodecyl Sulphate SSR (Simple Sequence repeat) : Trình tự lặp ñơn giản STS (Sequence Tagged Site) : ðiểm trình tự ñược ñánh dấu TBE : Tris-Boric Acid-EDTA TT : Thứ tự TE : Tris-EDTA TGST : Thời gian sinh trưởng UV Ultraviolet Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Diện tích bông trên thế giới từ năm 2005-2010 10 Bảng 2.2. Sản lượng bông xơ trên thế giới từ năm 2005-2010 . 10 Bảng 2.3. Năng suất bông xơ thế giới năm 2005-2010 . 11 Bảng 2.4. Tình hình sản xuất bông vải tại Việt Nam qua các năm . 12 Bảng 3.1. Danh sách 21 giống bông chọn lọc sử dụng trong nghiên cứu 33 Bảng 3.2. Danh sách các cặp mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu 34 Bảng 3.3. Chương trình chạy phản ứng PCR . 36 Bảng 3.4. Các công thức thí nghiệm 37 Bảng 4.1. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm thực vật học chính . 42 của các giống bông luồi, Ninh Thuận năm 2010 . 42 Bảng 4.2. Thời gian sinh trưởng và các ñặc ñiểm thực vật học chính . 43 của các giống bông hải ñảo, Ninh Thuận năm 2010 . 43 Bảng 4.3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của . 45 các giống bông luồi, Ninh Thuận năm 2010 . 45 Bảng 4.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của . 46 các giống bông hải ñảo Ninh Thuận năm 2010 . 46 Bảng 4.5. Các chỉ tiêu chất lượng xơ chính của . 48 các giống bông luồi, Ninh Thuận năm 2010 . 48 Bảng 4.6. Các chỉ tiêu chất lượng xơ chính của các . 49 giống bông hải ñảo, Ninh Thuận năm 2010 49 Bảng 4.7. Khoảng cách di truyền theo hệ số Euclidean giữa 21 giống bông nghiên cứu 55 Bảng 4.8. Các chỉ tiêu về alen, chỉ số ña dạng PIC của các locus SSR nhận biết trên 21 giống bông nghiên cứu 59 Bảng 4.9. Một số kết quả phân tích ña dạng di truyền bằng .60