7. Đ ÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
3.1.3. Mối tương quan giữa chỉ thị hình thái – nông học, chỉ thị RAPD và chỉ
SSR trong đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ và một số loài gần
* Mối quan hệ di truyền giữa loài khoai môn sọ và một số loài gần
Quan hệ di truyền giữa các loài nghiên cứu trong họ Ráy dựa trên chỉ thị hình thái – nông học được thể hiện ở hình 3.11.
So sánh kết quả phân nhóm dựa trên chỉ thị hình thái (A), đa hình RAPD (B) và đa hình SSR (C) có thể thấy:
Dựa trên đặc điểm hình thái, các loài nghiên cứu thuộc 3 chi: Chi Colocasia
gồm 4 loài: loài khoai môn sọ (C. esculenta), dọc mùng (C. gigantea) và 2 loài khoai môn dại (C. lihengeae và C. Menglaensis). Chi Xanthosoma gồm 2 loài: X. violacium và X. sagittifolium. Và chi Alocasia gồm 2 loài A. odora và A. macrozzhiza.
C. gigantea Xanthosoma Colocasia Ce Cg Cl Cm Xanthosoma Xa1
Xa2, Xa3, Xa4, Xa5, Xa6
Alocasia A1
A2
Hình 3.11. Quan hệ di truyền giữa các loài nghiên cứu trong họ Ráy dựa trên chỉ thị hình thái – nông học (A), chỉ thị RAPD (B) và chỉ thị SSR (C)
A – Chỉ thị Hình thái – Nông học B – Chỉ thị RAPD C – Chỉ thị SSR
Về hình thái, loàidọc mùng (C. gigantea) mặc dầu cógân lá nổi rõ giống với lá của các loài Ráy (Alocasia) nhưng số liệu phân tử RAPD và SSR cho thấy gần gũi về mặt di truyền với C. esculenta hơn là với các loài thuộc chi Xanthosoma và chi Alocasia.
Hai loài khoai môn dại C. lihengeae và C. menglaensis mới được bổ sung vào danh mục các loài thuộc chi Colocasia [4], [5] trong hệ thực vật Việt Nam, mang các đặc điểm hình thái đặc trưng của chi Colocasia dù chúng có mang các đặc điểm thường thấy của chi Alocasia nhưng gần gũi về di truyền với Alocasia hơn so với C. esculenta. Trong sơ đồ phân nhóm dựa trên chỉ SSR, 2 loài này được ghép vào một nhóm phụ thuộc cùng nhóm chính với các loài chi Alocasia. Kết quả phân tích ADN dựa trên chỉ thị SSR một lần nữa củng cố kết quả phân tích ADN dựa trên chỉ thị RAPD: Hai loài khoai môn dại C. lihengeae và C. menglaensis là hai loài lai tự nhiên, ADN của hai loài này là tương tự Alocasia hơn so với Colocasia.
* Đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ địa phương
So sánh mức độ đa dạng di truyền trong các giống khoai môn sọ địa phương sử dụng 3 chỉ thị hình thái – nông học, RAPD và SSR (Hình 3.12) cho thấy:
Có sự tương tự về kết quả phân nhóm các mẫu giống khoai môn sọ dựa trên các chỉ thị này:
Các mẫu giống trong nhóm I ở sơ đồ phân nhóm dựa trên đa hình SSR bao gồm hầu hết các giống của nhóm phụ I.1, nhóm II và nhóm V trong phân nhóm theo chỉ thị hình thái – nông học; và trong 2 nhóm phụ I.1.1 và II.2.1.2 trong phân nhóm dựa trên chỉ thị RAPD.
Các mẫu giống khoai sọ Ce1, Ce20, Ce34 và Ce13, chất lượng củ trung bình; các giống khoai sọ Ce22 và Ce23, chất lượng củ ngon; các giống khoai môn Ce32 và Ce35, chất lượng củ đặc biệt thơm ngon luôn được ghép vào cùng nhóm hay cùng nhóm phụ trong cả 3 sơ đồ phân nhóm dựa trên 3 chỉ thị.
I II III I II III IV V VI A – Chỉ thị hình thái B – Chỉ thị RAPD I II III IV V VI C- Chỉ thị SSR
* Sự cần thiết kết hợp các loại chỉ thị trong đánh giá đa dạng và xác định bộ mẫu giống hạt nhân nguồn gen khoai môn sọ
Hình thái được sử dụng như là tiêu chí ban đầu cho thu thập và quản lý nguồn gen khoai môn sọ ở mức hình thái. Để tránh bỏ qua những alen cần thiết cho bộ sưu tập mẫu giống và tránh sự lặp lại của mẫu giống trong quá trình thu thập nên sử dụng kết hợp chỉ thị hình thái và chỉ thị phân tử. Khuyến cáo này cũng được nhiều nghiên cứu đưa ra khi thu thập mẫu giống, đánh giá đa dạng di truyền và thiết lập bộ sưu tập hạt nhân khoai môn sọ địa phương, quốc gia cho bảo tồn hiệu quả nguồn gen khoai môn sọ: sử dụng kết hợp chỉ thị hình thái và chỉ thị AFLP (Caillon và cs, 2006) [37], chỉ thị hình thái và chỉ SSR (Singh và cs, 2008) [99], chỉ thị hình thái, chỉ thị RAPD và ISSR (Singh Shraman và cs, 2012) [101] ... Thêm nữa cả 2 cách tiếp cận dựa trên kiểu hình và đặc điểm kiểu gen sẽ cung cấp nguồn thông tin bổ sung hữu ích cho quản lý nguồn gen khoai môn sọ đang tồn tại và cung cấp những thông tin cho sử dụng ngay đối với người trồng trọt.
Với kết quả nghiên cứu được trình bày ở mục 3.1.2.2 cùng các ưu điểm nổi trội, chỉ thị RAPD cho thấy là hữu ích, sử dụng đơn giản trong đánh giá đa dạng di truyền, xác định quan hệ di truyền, nghiên cứu tính đặc trưng sinh thái vùng của khoai môn sọ. Tuy nhiên, phân nhóm dựa trên đa hình RAPD cũng cho thấy một số mẫu giống khoai môn sọ có hình thái tương tự nhau (Ce1 và Ce2) nhưng lại được ghép trong những nhóm khác nhau; Mặt khác, một số giống có hình thái khá sai khác nhau nhưng được ghép trong cùng nhóm do có hệ số tương đồng di truyền RAPD tương tự nhau (Ce1 và Ce9; Ce20 và Ce34); Thêm vào đó là hạn chế của bản thân kỹ thuật RAPD bởi tính ổn định và đặc hiệu mồi không cao, việc tư liệu hóa nguồn gen khoai môn sọ vì thế cần thiết sự hỗ trợ của kỹ thuật SSR.
Chỉ thị SSR khắc phục được những hạn chế của chỉ thị hình thái – nông học và chỉ thị RAPD trong phân tích đa dạng di truyền cũng như xây dựng bộ mẫu giống hạt nhân phục vụ cho nghiên cứu khai thác, bảo tồn khoai môn sọ địa phương. Chỉ thị SSR giúp nhận dạng ngay cả ở những mẫu giống mà nếu chỉ căn cứ vào đặc điểm hình thái khó có thể nhận dạng chính xác dựa vào các alen đặc trưng
duy nhất, ổn định và có độ đặc hiệu cao. Hơn nữa, bằng chỉ thị SSR có thể lựa chọn được bộ mẫu giống hạt nhân thêm phần chính xác (chẳng hạn, 2 cặp mẫu giống: Ce14 - Ce28 và Ce4 - Ce21 có hệ số tương đồng di truyền theo phân tích SSR đến 0,95 nhưng ở sơ đồ phân nhóm dựa trên đặc điểm hình thái – nông học chúng thuộc các nhóm chính khác nhau và trong phân tích RAPD chúng có hệ số tương đồng di truyền tương ứng là 0,88 và 0,79).