PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 ĐA DẠNG DI TRUYỀN NGUỒN GEN CÂY ĐẬU CÔ VE
2.3.3.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu kháng bệnh gỉ sắt
Sử dụng chỉ thị phân tử RAPD và một số chỉ thị khác, Ballantyne (1978) đã nhận biết 3 gen kháng đầu tiên trên 3 locus độc lập là Ur-1, Ur-2 và Ur-3. Những nghiên cứu sau đó đã nhận biết các gen khác nhƣ Ur-5, Ur-7 và Ur-11, cũng nhƣ những gen chƣa đặt tên nhƣ Ur-Dorado108, Ur-Ouro Nego, Ur-BAC6, và Ur- Dorado53.
Fábio et al. (2000) đã sử dụng chỉ thị phân tử RAPD nghiên cứu nhận biết khối gen kháng gỉ sắt (gene block) ở đậu cô ve. Nghiên cứu biểu hiện bệnh khi lây nhiễm 214 cá thể thu đƣợc từ tổ hợp lai giữa giống kháng Ouro Nego và giống nhiễm US Pinto 111 với hỗn hợp 8 chủng gỉ sắt U. appendiculatus. Tỷ lệ phân ly thu đƣợc cho thấy tính kháng do một gen trội kiểm soát. Kết quả dò tìm chỉ thị RAPD liên kết với gen kháng đã tìm đƣợc một chỉ thị tại vị trí 5,8 ± 1,6 cM (OX11630) và chỉ thị thứ 2 tại 7,7 ± 1,7 cM (OF101,050). Đối chiếu giữa tỉ lệ phân ly kiểu hình và chỉ thị phân tử cho thấy có mức tƣơng đồng cao.
Hình 2.5. Vị trí chỉ thị OX11630 và OF101,050, biểu hiện khoảng cách di truyền (cM) liên kết với khối gen kháng bệnh gỉ sắt
Nguồn: Faleiro et al. (2000) Các tác giả Kelly et al. (2003) và Miklas et al. (2002; 2006) đã sử dụng chỉ thị RAPD để xây dựng bản đồ di truyền phân tử nhận biết các gen và QTL chống chịu bất thuận sinh học và phi sinh học của đậu cô ve. Kết quả đã công bố vị trí của 9 gen kháng gỉ sắt là: Ur-3 (Pv 11), Ur-4 (Pv 01), Ur-5 (Pv 04), Ur-6 (Pv 11),Ur-7 (Pv 11), Ur-9 (Pv 01), Ur-11 (Pv 11), Ur-12 (Pv 07), và Ur-13 (Pv 08) (trong dấu ngoặc là vị trí của gen trên NST của đậu cô ve); 4 gen kháng gỉ sắt khác không có tên nhƣ trên là BAC 6 (Ur-BAC 6), Ouro Nego (Ur-Ouro Nego),
Ur-Dorado-108, Ur-Dorado-5; 2 gen kháng gỉ sắt khác là Ur-US-3 (tên tạm gọi là Ur-8), và Ur-Resisto (tên tạm gọi là Ur-10). Nhƣ vậy, có tổng số là 15 gen kháng đã đƣợc trình bày trong nghiên cứu của các tác giả.
Mienie et al. (2005) đã sử dụng chỉ thị AFLP và SCAR để nhận biết gen
Ur-13 trên quần thể F2 của tổ hợp lai giữa giống Kranskop và một giống nhiễm Bonus của Nam Phi.
Các nguồn gen khác nhau có khả năng kháng với các chủng khác nhau, ví dụ giống mang gen Ur-4 có ở đậu cô ve ăn quả Early Gallatin nhiễm với các chủng của Andean. Tƣơng tự gen Ur-6 nhiễm hầu hết với các chủng gỉ sắt Andean. Các gen kháng trong nguồn gen Mesoamerica lại có khả năng kháng rất hiệu quả với các chủng Andean.
Chiến lƣợc nhân bản gen kháng đồng đẳng (resistance-gene homologue (RGH) đã đƣợc chứng minh là công cụ hiệu quả để nhận biết các chỉ thị và các gen kháng (R) liên kết với tính kháng bệnh. Gen kháng bệnh gỉ sắt Ur-9 trên nhóm liên kết B01, Ur-5, Ur-Dorado trên nhóm liên kết B04, Ur-4 trên nhóm liên kết B06, và Ur-13 trên nhóm liên kết B08 đã đƣợc thiết lập bản đồ liên kết dựa trên kỹ thuật mới này (Garzona et al., 2014).
Hình 2.6. Một phần bản đồ liên kết của đậu cô ve phát triển
bằng chỉ thị AFLP và SCAR nhận biết gen Ur-13
Nguồn: Mienie et al. (2005) Hiện nay, đã có chỉ thị phân tử liên kết với Ur-3 để sử dụng trong chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS) nhƣng đôi khi tạo ra những kết quả sai lệch. Các tác giả đã nghiên cứu lập bản đổ chi tiết locus Ur-3 để phát triển chỉ thị liên kết có độ chính xác cao với Ur-3. Một quần thể F2 bắt nguồn từ tổ hợp lai Pinto 114 (nhiễm) x Aurora (kháng với Ur-3) đã đƣợc đánh giá phản ứng với 4 chủng khác nhau của U. appendiculatus. Phân tích phân ly hỗn hợp sử dụng SNP chip BARCBEAN6K_3 ở vùng xấp xỉ với Ur-3 ở vai ngắn của nhiễm sắc thể Pv11. Các chỉ thị SSR và SNP đặc hiệu và phân tích kiểu gen đơn bội của 18 giống đậu vị trí Ur-3 vùng genome 46.5 kb từ 46.96 đến 47.01 Mb trên nhiễm sắc thể Pv11. Các tác giả đã khám phá trong vùng này chỉ thị SS68 KASP liên kết chặt với Ur-3. Sự khẳng định SS68 trên 130 giống đậu cô ve đa dạng chứa tất cả các gen kháng gỉ sắt chứng minh rằng SS68 có độ chính khác cao và không sai lệch
khi chọn lọc MAS. Chỉ thị SS68 sẽ có giá trị rất lớn trong quy tụ gen Ur-3 với các gen kháng khác. Sử dụng chỉ thị này cũng giúp giảm đáng kể chi phí thời gian và lao động dò tìm Ur-3 (Hurtado-Gonzales et al., 2017).
Hình 2.7. Gen kháng trên nhóm di truyền 4, 8 và 11 của đậu cô ve
Nguồn: Garzon et al. (2014) Souza et al. (2013) đã tổng kết các gen kháng gỉ sắt ở đậu cô ve và vị trí của chúng trên bản đồ liên kết (Phụ lục 2).