Số alen
Tổng cộng có 20 marker SSR được sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền 62 dòng ngô thuần. Trong đó, có 8 marker cho đa hình và 12 marker không cho đa hình. Kết quả điện di cho thấy, có 21 alen được phát hiện trong 62 dòng ngô thuần (Bảng 3.4) cho kết quả đa hình rất rõ ràng, số alen thể hiện trung bình đối với mỗi marker SSR là 2,63. Marker umc1354 trên nhiễm sắc thể số 1 biểu thị số alen thể hiện trong điện di cao nhất là 5 alen (hình 3.5). Đây là vùng của genome có liên quan đến locus gen điều khiển hoạt động khí khổng, lực nhổ của rễ và hàm lượng ABA trong mô dẫn truyền của cây ngô bị stress do khô hạn, tương đồng với vùng giữa RG191-RG369 trên nhiễm sắc thể số 3 của genome cây lúa (Bùi Chí Bửu, 2010) [4].
So với các kết quả nghiên cứu trước đây thì số alen được phát hiện trong nghiên cứu này là thấp hơn. Yao và cộng sự, 2008[191] tìm thấy 6,4 alen/locus với 45 marker SSR trên quần thể 124 giống ngô tại địa phương; Liu và cộng sự, 2003 [114] đã phát hiện trung bình 21,7 alen cho mỗi locus gen khi phân tích đa dạng di truyền cho 260 dòng ngô với 94 marker SSR. Trong khi đó, Betran và cộng sự, 2003[38] đã phát hiện trung bình 4,65 alen/locus trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 17 dòng ngô thuần với 55 marker RFLP. Số lượng trung bình các alen được tìm thấy trên mỗi locus trong các nghiên cứu này khác nhau có thể do khác nhau về số lượng, loại marker sử dụng và khác nhau về nguồn vật liệu.
Kết quả đa hình được ghi nhận trên các chỉ thị phân tử như sau:
Hình 3.4 Kết quả điện di 14 mẫu tại locus bnlg1064 trên nhiễm sắc thể số 2
Hình 3.5 Kết quả điện di 62 mẫu ngô tại locus umc1354 trên nhiễm sắc thể số 1 Bảng 3.4 Kết quả đa hình được ghi nhận trên các chỉ thị phân tử
STT Chỉ thị Nhiễm sắc thể Số alen thể hiện Giá trị PIC
1 umc1354 1 5 0,76 2 phi19600 2 3 0,47 3 bnlg1064 2 3 0,60 4 phi99852 6 2 0,44 5 phiI328175 7 2 0,49 6 phi233376 8 2 0,50 7 umc1279 9 2 0,49 8 umc1154 10 2 0,49 Trung bình 2,63 0,53
Chỉ số PIC
Chỉ số PIC (Polymorphic Information Content) phản ánh mức độ đa hình trong quần thể khảo sát. Giá trị này cao phản ảnh mức độ cao của sự đa hình và ngược lại. Trong tổng số 62 dòng ngô thực hiện phản ứng PCR với 8 marker (chỉ thị) được chọn lọc cho thấy, giá trị trung bình của PIC là 0,53, biến thiên từ 0,44 đến 0,76. Chỉ số PIC thể hiện ở chỉ thị umc1354 cao nhất là 0,76. Marker phi99852 thể hiện chỉ số PIC thấp nhất là 0,44 (Bảng 3.4). Giá trị PIC trong nghiên cứu này thấp hơn so với nghiên cứu của Betran và cộng sự, 2003[38] (trung bình 0,63 với biến động 0,11 đến 0,81) nhưng cao hơn so với nghiên cứu của Wei và cộng sự, 2009 [179] với giá trị PIC trung bình là 0,43 do số lượng và loại marker sử dụng cũng như nguồn vật liệu khác nhau.
Mức độ đa dạng di truyền của 62 dòng ngô
Với mục tiêu của đề tài là xác định giống ngô lai, do vậy trong 62 dòng thuần qua đánh giá, khảo sát khả năng chịu hạn, đặc điểm nông học và năng suất trong điều kiện thông thường và tạo hạn, các dòng có nhiều đặc tính thỏa mãn được lựa chọn để phân tích đa dạng di truyền của chúng. Với những tính trạng nông sinh học quan trọng phản ảnh đặc điểm sinh trưởng, phát triển, hình thái cấu trúc, năng suất và chất lượng của dòng được lựa chọn và sử dụng vào các mô hình thống kê sinh học để phân nhóm, nghiên cứu khoảng cách di truyền làm cơ sở để thực hiện những phép lai giúp tiết kiệm thời gian, công sức. Đánh giá đa dạng di truyền nhờ chỉ thị phân tử giúp giảm bớt khối lượng công việc rất lớn so với phương pháp truyền thống nhờ ít phụ thuộc thời tiết môi trường và nhanh chóng hơn.
Quy trình PCR cho kết quả ổn định với tất cả 20 cặp primer. Các cặp primer khảo sát đều cho sản phẩm khuếch đại trên tất cả các dòng ngô thuần trong thí nghiệm. Sơ đồ phân nhóm di truyền được tạo ra bằng phương pháp UPGMA dựa trên ma trận tương đồng. Bên cạnh đó, phân tích bootstrat với 10.000 lần lặp lại bằng cách dùng phần mềm Winboot để kiểm tra độ tin cậy của việc phân nhóm nêu trên.
Trên cơ sở phân tích đa dạng di truyền có thể sắp xếp 62 dòng vào các nhóm như sau:
Bảng 3.5 Phân nhóm các dòng tại hệ số tương đồng 0,16 Nhóm Tên dòng Số dòng Nhóm I VL3, T05-2, HH07-2, L22-2, A1-2, HH07-3, VL41 7 dòng Nhóm II VL12, VL46, HH07-5, 30D-2, MR07-1-2, MR07-2, R8, VL29, L22-17-6, L22-24, CML465, D11, MR06- 9, D12. 14 dòng Nhóm III FNK67, HH06-8, V3A, VT6-1, VE8, V67-2, VC4, FNK 67-3, VL45, HH07-4, NK67-1, VK1, MR06-8, T04-2, L22-10, T04-3, L22-8, L22-4, L22-8-1, L22- 11, A1-3, RM97, NW292, VL20, L22-12, CLR- CY0363, VE1 (27 27 dòng Nhóm IV T04-1, V10, H06-2, VL36, H06-4, NK67-2, DF2, D1, H06-5, H06-6, H06-7, M97, A1-1, CML 161 14 dòng
Các dòng phân thành nhóm dựa theo khoảng cách di truyền đã phản ánh sự khác nhau rõ rệt, từ sự khác nhau này có thể kết hợp giữa chúng để chọn được tổ hợp lai tốt và con lai mong muốn. Trong chương trình lai tạo nên kết hợp các dòng ở các nhóm khác nhau kết hợp với phương pháp chọn lọc sẽ tạo được giống mới mong muốn. Kết quả phân nhóm theo khoảng cách di truyền dựa trên một số tính trạng nông sinh học có thể cung cấp thông tin ban đầu cho các nhà chọn giống xác định cặp bố mẹ có kiểu hình khác nhau, giúp cho nhà chọn giống định hướng nguồn vật liệu lai tạo, dự kiến quy trình chọn lọc đạt hiệu quả cao. Khi sử dụng các vật liệu lai, hiểu rõ được nguồn gốc của bố mẹ và bản chất di truyền của vật liệu sẽ là cơ sở để tạo con lai cho ưu thế lai cao (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2007; Ngô Hữu Tình, 2009) [3],[16].
Với kết quả phân nhóm dựa vào đánh giá đa dạng di truyền nhờ chỉ thị phân tử ở trên, việc lai tạo được thực hiện giữa các nhóm khác nhau, theo đó, các tổ hợp lai có thể được tạo ra từ sự phân nhóm này là: [nhóm I (7 dòng) x nhóm II (14 dòng) + nhóm I (7 dòng) x nhóm III (27 dòng) + nhóm I (7 dòng) x nhóm IV (14 dòng) + nhóm II (14
dòng) x nhóm III (27 dòng) + nhóm II (14 dòng) x nhóm IV (14 dòng) + nhóm III (27 dòng) x nhóm IV (14 dòng)] x 2= 2.674 tổ hợp lai. Nếu không dựa vào phân tích đa dạng di truyền, công thức lai sẽ được tiến hành n(n-1)= 62 x61 =3.782 tổ hợp lai. Như vậy, việc phân nhóm dựa vào phân tích đa dạng di truyền làm giảm đáng kể số lượng tổ hợp lai không cần thiết, qua đó tiết kiệm được thời gian, công sức và chi phí.
Tuy vậy, do hạn chế về thời gian và kinh phí, trong nghiên cứu này chỉ tiến hành lai tạo 80 tổ hợp lai từ các dòng thuần khác nhóm để đánh giá khả năng sinh trưởng và năng suất trong hai vụ Hè Thu và Thu Đông năm 2010.