khuyết số liệu.
Trong chương trình tạo giống ngô lai, xác định độ thuần di truyền của nguồn vật liệu là công việc quan trọng để tạo ra các tổ hợp lai ưu tú, đạt độổn
định cao. Nhưng vì ngô là cây giao phấn điển hình nên việc tạo ra dòng thuần có tỷ lệđồng hợp tử 100% là điều khó khăn trong công tác tạo dòng. Chính vì vậy, các dòng có tỷ lệđồng hơp tử lớn hơn 80% (tỷ lệ dị hợp tử <20%) có thể được dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho công tác lai tạo giống ngô (ABIONET-CIMMYT, 2004).
Thống kê kết quả điện di sản phẩm PCR, căn cứ vào sự xuất hiện và không xuất hiện băng DNA trên gel điện di theo từng locus, nếu xuất hiện 1 băng DNA là đồng hợp tử, 2 băng DNA là dị hợp tử. Tỷ lệ dị hợp tử của mỗi mẫu H% được tính bằng tỷ số giữa số locus (mồi) dị hợp tử ở mẫu đó trên tổng số mồi sử dụng có băng DNA đa hình. Kết quả tỷ lệ dị hợp tử của từng dòng ngô trình bày ở (bảng 10). Tất cả 28 dòng ngô đều có tỷ lệ dị hợp tử
H%<20% vì vậy các dòng ngô này đạt yêu cầu để lai tạo giống ngô lai.
Bên cạnh việc đánh giá độ thuần di truyền của các dòng nghiên cứu, chúng tôi tiến hành đánh giá tỷ lệ khuyết số liệu (M%) (số mồi không khuếch
đại sản phẩm PCR). Theo ABIONET-CIMMYT, tỷ lệ khuyết số liệu không vượt quá 15% thì mới nhận được kết quảđáng tin cậy khi sử dụng phần mềm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 54 NTSYSpc v2.1 để xử lý số liệu. Kết quả tỷ lệ khuyết số liệu (M%) của từng dòng ngô được trình bày ở (bảng 11).
Bảng 11: Tỷ lệ dị hợp tử và tỷ lệ khuyết số liệu của 28 dòng ngô TT Nguồn H% M% 1 C91 0 7.4 2 C104 3.8 3.7 3 C112 0 22.2 4 C120 0 25 5 C127 0 0 6 C140 0 0 7 C157 4.5 18 8 C174 0 18 9 C175 0 0 10 C182 0 0 11 C186 7.6 3.7 12 C194 0 3.7 13 C199 0 11.1 14 C252 7.4 0 15 C362 0 0 16 C575 0 0 17 C582 3.8 3.7 18 C604 3.8 3.7 19 C614 0 51.8 20 C632 15.4 3.7 21 C649 12 11 22 C759 8 7.4 23 C762 13 14.8 24 C771 8 7.4 25 C766 12 7.4 26 C769 4 7.4 27 C781 15 0 28 C783 15.4 3.7
Trong 28 dòng ngô, 6 dòng có tỷ lệ khuyết số liệu (M%) >15% là C762, C157, C174, C112, C120, C614, tương ứng với tỷ lệ khuyết số liệu l4.8%, 18%, 18%, 22.2%, 25%, 51.8%. Sáu dòng ngô này chúng tôi đã loại
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 55 bỏ không sử dụng để phân tích đa dạng di truyền bằng chương trình NTSYSpc v2.1.
d) Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền giữa 22 dòng ngô bằng chỉ thị phân tử SSR.
Sau khi phân tích băng DNA đa hình, loại bỏ 6 dòng ngô có tỷ lệ
khuyết số liệu >15%, chúng tôi đã tiến hành xây dựng bảng dữ liệu nhị phân của 22 dòng ngô còn lại và xử lý số liệu sử dụng phần mềm NTSYSpc v2.1
để cho ra hệ số tương đồng di truyền giữa các dòng ngô và sơđồ phả hệ biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các dòng ngô. Hệ số tương đồng di truyền giữa các cặp dòng ngô dao động từ 0.27-0.75, trung bình đạt 0.50. Hệ số tương
đồng di truyền của từng cặp dòng ngô được trình bày ở bảng 12 và sơ đồ phả
hệ biểu thị mối quan hệ di truyền giữa các dòng ngô (hình 7).
Hình 7: Sơđồ phả hệ của 22 nguồn dòng ngô thông qua phân tích chỉ thị
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 56
Bảng 12: Hệ số tương đồng di truyền giữa các dòng ngô thông qua phân tích chỉ thị SSR
C91 C104 C127 C140 C175 C182 C186 C194 C199 C252 C362 C575 C582 C604 C632 C649 C759 C771 C766 C769 C781 C783 C91 1.00 C104 0.67 1.00 C127 0.48 0.42 1.00 C140 0.52 0.45 0.52 1.00 C175 0.56 0.60 0.44 0.52 1.00 C182 0.60 0.42 0.52 0.41 0.56 1.00 C186 0.48 0.49 0.41 0.44 0.59 0.44 1.00 C194 0.46 0.47 0.38 0.50 0.50 0.35 0.63 1.00 C199 0.36 0.43 0.38 0.63 0.46 0.29 0.44 0.67 1.00 C252 0.65 0.69 0.43 0.54 0.61 0.46 0.57 0.44 0.48 1.00 C362 0.44 0.53 0.48 0.33 0.59 0.33 0.48 0.42 0.42 0.46 1.00 C575 0.44 0.38 0.44 0.41 0.52 0.52 0.67 0.58 0.50 0.39 0.37 1.00 C582 0.75 0.63 0.42 0.53 0.60 0.57 0.49 0.43 0.43 0.73 0.42 0.42 1.00 C604 0.57 0.42 0.42 0.38 0.49 0.49 0.38 0.27 0.41 0.55 0.45 0.42 0.58 1.00 C632 0.55 0.48 0.47 0.40 0.51 0.55 0.62 0.57 0.45 0.49 0.40 0.58 0.52 0.52 1.00 C649 0.51 0.56 0.47 0.47 0.63 0.47 0.59 0.57 0.45 0.57 0.51 0.51 0.52 0.45 0.58 1.00 C759 0.46 0.43 0.42 0.38 0.42 0.42 0.48 0.54 0.46 0.48 0.38 0.58 0.43 0.47 0.58 0.49 1.00 C771 0.38 0.39 0.42 0.38 0.42 0.38 0.46 0.48 0.48 0.44 0.42 0.42 0.35 0.43 0.53 0.72 0.44 1.00 C766 0.55 0.69 0.45 0.49 0.64 0.42 0.68 0.59 0.64 0.62 0.75 0.49 0.54 0.42 0.54 0.61 0.44 0.52 1.00 C769 0.51 0.56 0.31 0.31 0.47 0.39 0.35 0.37 0.49 0.58 0.63 0.27 0.52 0.53 0.42 0.47 0.41 0.30 0.73 1.00 C781 0.58 0.55 0.58 0.61 0.58 0.47 0.51 0.49 0.53 0.56 0.54 0.58 0.52 0.55 0.50 0.48 0.46 0.50 0.59 0.40 1.00 C783 0.54 0.51 0.50 0.61 0.50 0.43 0.46 0.44 0.52 0.66 0.46 0.43 0.58 0.51 0.44 0.58 0.49 0.48 0.53 0.47 0.69 1.00
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 57 Dựa vào giá trị tương đồng di truyền trung bình (0.5) và sơ đồ phả hệ biểu diễn mối quan hệ di truyền giữa các dòng ngô chúng tôi chia 22 dòng ngô thành 4 nhóm ưu thế lai: Nhóm 1 gồm 11 dòng: C769, C766, C362, C783, C781, C140, C175, C252, C104, C582, C91. Nhóm 2 có một dòng C604. Nhóm 3 gồm 8 dòng: C186, C575, C632, C759, C194, C199, C649, C771. Nhóm 4 gồm 2 dòng: C127, C182.
e) So sánh kết quả đánh giá đa dang di truyền các dòng ngô sử
dụng đặc điểm nông sinh học và chỉ thị phân tử SSR.
Kết quả đánh giá đa dạng di truyền nguồn vật liệu ngô sử dụng đặc
điểm nông sinh học và chỉ thị phân tử SSR có sự khác nhau khá lớn. Hệ số
tương đồng di truyền giữa các cặp dòng ngô được tính dựa trên đặc điểm nông sinh học dao động từ 0.43-0.97, trung bình 0.68 cao hơn rất nhiều khi sử
dụng chỉ thị phân tử SSR (hệ số tương đồng di truyền dao dộng từ 0.27-0.75, trung bình 0.5). Biểu đồ so sánh kết quả thống kê hệ số tương đồng di truyền của các dòng ngô sử dụng hai phương pháp (hình 8) cho thấy có sự khác nhau rõ rệt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 58 Kết quả thống kê hệ số tương đồng của các cặp dòng ngô phân tích bằng chỉ thị phân tử SSR tập trung chủ yếu trong khoảng 0.4-0.6. Kết quả
thống kê hệ số tương đồng di truyền của các cặp dòng ngô phân tích bằng đặc
điểm nông sinh học tập trung chủ yếu trong khoảng 0.6-0.8.
Khi so sánh mối tương quan giữa hai ma trận tương đồng di truyền giữa các dòng ngô được tính dựa trên các đặc điểm nông sinh học và dựa trên chỉ thị phân tử SSR bằng phương pháp normalized Mantel statistic Z của Mantel 1967 cho kết quả hệ số tương quan R = 0.126. Điều này cho thấy có sự tương quan giữa hai phương pháp, khi sử dụng các đặc điểm nông sinh học
đánh giá đa dạng di truyền các dòng ngô cho kết quả phản ánh bản chất di truyền giữa các dòng và có sựảnh hưởng bởi điều kiện ngoại cảnh dẫn đến có sự tương quan yếu giữa hai ma trận tương đương đồng di truyền. Beyene phân tích mối tương quan giữa kết quả đánh giá đa dạng di truyền 62 dòng ngô ở Ethiopian bằng 3 phương pháp: sử dụng đặc điểm hình thái, chỉ thị
phân tử SSR, chỉ thị phân tử AFLP cho thấy mối tương quan giữa kết quả đánh giá đa dạng di truyền bằng phương pháp hình thái và phương pháp SSR (R=0.43), AFLP (R=0.39) là thấp hơn mối tương quan giữa phương pháp SSR và AFLP với R=0.67. Tác giả đã kết luận rằng sử dụng các đặc điểm hình thái ít đáng tin cậy trong việc phân tích mối quan hệ di truyền giữa các dòng ngô (Beyene và cs, 2005). Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR thực hiện khá nhanh chóng, được thực hiện trong phòng thí nghiệm, không phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Tuy nhiên phương pháp hình thái khá đơn giản và không tốn kém.
3.2.3. Định hướng lai tạo THL cho các bước nghiên cứu tiếp theo.
40 dòng thuần qua thí nghiệm so sánh khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con trong điều kiện nhà lưới đã cho kết quả 28 dòng thích ứng tốt với
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 59 trong vụ xuân 2014 và lựa chọn được 12 dòng có đặc điểm nông sinh học tốt sẽ sử dụng trong lai tạo THL cho bước nghiên cứu tiếp theo.
Kết quả đánh giá đa dạng di truyền của 28 dòng ngô sử dụng chỉ thị
phân tử SSR đã cho thấy sự khác biệt về mặt di truyền giữa các dòng ngô. Từ
những nghiên cứu vềưu thế lai, các nhà khoa học đã khẳng định rằng ưu thế
lai chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi sự cách biệt di truyền giữa hai dạng bố mẹ. Do đó khi chúng tôi tiến hành lai tạo giữa các dòng khác nhóm cách biệt di truyền sẽ cho xác xuất thành công lớn hơn và nhanh hơn so với lai ngẫu nhiên. Đối với các dòng trong cùng một nhóm lớn thì nên lai giữa hai dòng có giá trị khoảng cách di truyền cao hơn giá trị trung bình của nhóm đó. Qua phân tích 27 mồi SSR đề tài đã phân 28 dòng ngô thành 4 nhóm ưu thế lai với mức tương đồng di truyền giữa các nhóm <0.5. Kết hợp với kết quả đánh giá
đặc điểm nông sinh học của các dòng ngô chúng tôi đề xuất hướng lai tạo như
sau: Dòng có đặc điểm nông sinh học tốt của của các nhóm ưu thế lai Các dòng của các nhóm còn lại Nhóm 1 (C769, C362, C783, C781, C175) Nhóm 2 (C604), nhóm 3 (C575, C194, C199, C649, C771), nhóm 4 (C127, C182) Nhóm 2 (C604) Nhóm 1 (C766, C140, C252, C104, C582), nhóm 3 (C575, C194, C199, C649, C771), nhóm 4 (C127, 182) Nhóm 3 ( C194, C199, C649) Nhóm 1 (C766, C140, C252, C104, C582), nhóm 4 (C182) Nhóm 4 (C127) Nhóm 1 (C766, C140, C252, C104, C582), nhóm 3 (C575, C771)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 60 Như vậy sẽ có tổng cộng số THL là: 5x8 + 1x12 + 3x6 + 1x7 = 77 THL. Nếu không dựa vào phân tích đa dạng di truyền, thông qua đánh giá đặc
điểm nông sinh học của 28 dòng ngô chúng tôi loại bỏ 4 dòng có thời gian sinh trưởng trung bình và có khoảng cách trỗ cờ phun râu dài (3-8 ngày) gồm C91, C186, C632, C759; sau đó tiến hành lai tạo theo cách truyền thống thì số
THL sẽ tiến hành lai tạo phục vụ cho công tác chọn tạo giống tiếp theo sẽ là n(n-1)/2 = 24(24-1)/2 = 276 THL. Kết quả cho thấy phân nhóm các dòng ngô dựa trên nghiên cứu đa dạng di truyền giúp giảm được đánh kể số lượng THL so với phương pháp lai tạo truyền thống, qua đó sẽ tiết kiệm được thời gian, công sức và chi phí ở bước chọn tạo giống tiếp theo.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN:
Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 28 dòng ngô chúng tôi chọn được 12 dòng sử dụng trong lai tạo THL cho những bước nghiên cứu theo gồm:C127, C157, C175, C194, C199, C362, C604, C649, C762, C769, C781, C783
Đánh giá đa dạng di truyền 28 dòng ngô sử dụng đặc điểm nông sinh học cho kết quả hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0.43-0.97, trung bình 0.68. 28 dòng ngô phân thành 5 nhóm.
Đánh giá đa dạng di truyền 22 dòng ngô sử dụng 27 mồi SSR cho kết quả: 27 mồi SSR đã khuếch đại 99 alen, hệ số PIC trung bình 0.5. Hệ số
tương đồng di truyền dao động từ 0.57-0.75, trung bình 0.5. 22 dòng ngô phân thành 4 nhóm.
KIẾN NGHỊ:
Tiếp tục khai thác kết quả phân tích đa hình di truyền của tập đoàn dòng theo phương pháp SSR, thiết kế sơđồ lai tạo phù hợp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt:
1. Bộ Nông nghiệp phát và triển nông thôn "Giống ngô-quy phạm khảo nghiệm giá trị canh tác và giá trị sử dụng." Tiêu chuẩn ngành - 10TCN 341 : 2006.
2. Đường Hồng Dật (2004). "Cây ngô kỹ thuật thâm canh tăng năng suất." NXB LAO ĐỘNG - XÃ HỘI.
3. Hoàng Trọng Phán. Trương Thị Bích Phượng (2008). Cơ sở di truyền chọn giống thực vật. NXB ĐH Huế.
4. Khuất Hữu Trung, Bùi Mạnh Cường, Nguyễn Minh Công, (2009). "Nghiên cứu đa dạng di truyền ở mức hình thái tập đoàn dòng ngô thuần tạo bằng nuôi cấy bao phấn." Tạp chí nông nghiệp và phát triển nông thôn 11: 31-35.
5. Khuất Hữu Trung, Bùi Mạnh Cường, Nguyễn Minh Công, (2009). "Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn dòng ngô thuần được tạo ra từ nuôi cấy bao phấn bằng chỉ thị phân tử SSR." Tạp chí nông nghiệp và phát triển nông thôn 4: 15-20.
6. Lã Tuấn Nghĩa, Nguyễn Đức Quang, Trần Duy Quý, (2004). Cơ sở
lý thuyết và ứng dụng công nghệ gen trong chọn tạo giống cây trồng. NXB Nông nghiệp Hà Nội.
7. Mai Xuân Triệu (1998). "Đánh giá khả năng kết hợp của một số
dòng thuần có nguồn gốc địa lý khác nhau phục vụ chương trình tạo giống ngô." Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.
8. Ngô Hữu Tình (1996). Kết quả phân nhóm các chủng ngô địa phương Việt Nam. Kết quả nghiên cứu chọn lọc và lai tạo giống ngô, NXB Nông Nghiệp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 63 9. Ngô Thị Minh Tâm và Bùi Mạnh Cường (2009). "Sử dụng chỉ thị
SSR trong phân tích đa dạng di truyền để dự đoán ưu thế lai và khả
năng kết hợp của một số dòng ngô thuần." Tạp chí nông nghiệp công nghiệp thực phẩm 2: 704-705.
10. Phan Xuân Hào, Bùi Mạnh Cường, Nguyễn Văn Trường, Đoàn Bích Thảo, (2004). "Phân tích đa dạng di truyền tập đoàn dòng ngô bằng chỉ thị SSR." Tạp chí nông nghiệp và phát triển nông thôn 1: 32-35. 11. Trương Vĩnh Hải (2012). "Nghiên cứu giống ngô lai chịu hạn, ngắn
ngày và biện pháp canh tác cho một số tỉnh phía Nam". Luận án tiến sĩ nông nghiệp.
Tài liệu tiếng anh:
12. Adeyemo, O., A. Menkir, G. Melaku and O. Omidiji (2012). "Genetic diversity assessment and relationship among tropicalyellow endosperm maize inbred lines using SSR markers." Maydica 56(1).
13. ABIONET-CIMMYT (2004). Laboratory handbook, Protocol for Maize Genotyping using SSR Markers and Data Analysis, ABIONET Service Laboratory-CIMMYT, Metro Manila, Phillippin. 14. Aremu, C. (2011). "Genetic diversity: A review for need and measurements for intraspecie crop improvement." J. Microbiol. Biotech. Res 1: 80-85.
15. Bänziger, M. and H. Lafitte (1997). "Efficiency of secondary traits for improving maize for low-nitrogen target environments." Crop Science 37(4): 1110-1117.
16. Benchimol, L., C. Souza, A. Garcia, P. Kono, C. Mangolin, A. Barbosa, A. Coelho and A. d. Souza (2000). "Genetic diversity in tropical maize inbred lines: heterotic group assignment and hybrid
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 64 performance determined by RFLP markers." Plant Breeding 119(6): 491-496.
17. Beyene, Y., A.M. Botha and A. A. Myburg (2005). "A comparative study of molecular and morphological methods of describing genetic relationships in traditional Ethiopian highland maize." African Journal of Biotechnology 4(7): 586-595.
18. Carvalho, V. P., C. F. Ruas, J. M. Ferreira, R. M. Moreira and P. M.