2.3. Chỉ thị phân tử
2.3.1. Giới thiệu chung về chỉ thị phân tử
Mặc dù chọn tạo cà chua theo phương pháp truyền thống đã mang lại thành tựu to lớn nhưng cần nhiều thời gian. Công nghệ chỉ thị phân tử trong chọn giống giúp xác định chính xác gen cần chọn và rút ngắn thời gian chọn giống. Cà chua là một trong những cây trồng đầu tiên được ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống [34]. Từ những năm 1980 chỉ thị
phân tử đã được sử dụng như công cụ cơ bản trong chọn giống cà chua.
Theo Chunwongse và cs (2002)[21] đến nay có khoảng 40 gene có liên quan đến tính kháng bệnh đã được lập trên bản đồ phân tử của cà chua.
Công nghệ chỉ thị phân tử DNA đã được sử dụng trong các chương trình tạo giống cà chua thương mại từ những năm 1990 [34].
Các tính trạng được biểu hiện và di truyền theo định luật Menden đều có thể được sử dụng như chỉ thị. Tùy theo mức độ phát triển của khoa học mà khái niệm về chỉ thị ngày càng được mở rộng.
Chỉ thị kiểu hình: thời kì đầu các nhà chọn giống đã sử dụng các kiểu hình liên quan với nhau và được xem như chỉ thị kiểu hình để chọn giống.
Cây cây cà chua có nhiều lông có khả năng chống chịu bệnh tốt là ví dụ trong việc sử dụng chỉ thị kiểu hình để đáng giá về bệnh. Dạng chỉ thị kiểu hình này được sử dụng để lập bản đồ và chọn giống trong nhiều thập kỉ.
Tuy nhiên để sử dụng thì đòi hỏi người chọn giống phải có nhiều kinh nghiệm, trong nghiên cứu gen và chọn giống sẽ gặp một số khó khăn như tính trội [28].
Chỉ thị isozyme: để khắc phục khó khăn khi sử dụng chỉ thị kiểu hình, chỉ thị isozyme đã được nghiên cứu trong những năm 70 và đầu những năm 80. Có bản chất là protein, có thể nhận biết được trong cây có chất (men) nào đó. Trong thời gian này, chỉ thị isozyme được sử dụng để lập bản đồ. Mặc dù có rất nhiều thuận lợi hỗ trợ cho chọn giống nhưng chỉ thị này rất hạn chế về số lượng, thường không có tính đa hình cao trong nhóm kiểu gen có quan hệ họ hàng và dễ bị biến đổi do điều kiện môi trường [28].
Chỉ thi phân tử (chỉ thị DNA): vào những năm 80 và đầu những năm 90 nhiều hạn chế của chỉ thị kiểu hình cà chỉ thị isozyme đã được khắc phục nhờ công nghệ chỉ thị DNA, đây được xem như mở ra kỉ nguyên cho nghiên cứu về di truyền - chọn giống. Chỉ thị DNA xuất phát từ vùng nhỏ đặc trưng của DNA tạo ra tính đa hình đặc trưng của các cá thể trong cùng một loài hoặc giữa các loài. Trong hai thập kỉ qua hàng loạt chỉ thị phân tử đã được phát hiện. Trong số các loài cây trồng, cà chua được phát triển rất
nhiều loại chỉ thị phân tử, hiện tại có trên 1000 chỉ thị RFLP, 148 chỉ thị SSR, 77 chỉ thị CAPS đã được lập bản đồ trên 12 nhiễm sắc thể của cà chua. Phát triển và sử dụng chỉ thị dựa trên phản ứng PCR (PCR- based marker) ngày càng tăng do thuận tiện sử dụng, rẻ, nhanh hơn các chỉ thị truyền thống khác (RFLP, CAPS) [34].
Chỉ thị DNA có thể tạo ra sự khác biệt giữa các kiểu gen thông qua điện di và nhuộm với hóa chất (ethidium bromide) và phát hiện bằng phóng xạ hoặc các probe đã đánh dấu màu. Chỉ thị DNA có tác dụng phân biệt giữa các cá thể cùng loài hay khác loài, các chỉ thị này gọi là chỉ thị đa hình.
Trong khi đó những chỉ thị không phân biệt được các kiểu gen thì gọi là chỉ thị đơn hình. Mặc khác chỉ thị đa hình còn chia làm 2 nhóm: chỉ thị đồng trội và chỉ thị trội. Chỉ thị đồng trội cho thấy sự khác biệt giữa các kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử, trong khi đó chỉ thị trội cho biết có gen quan tâm hay không. Chỉ thị đồng trội mới có ý nghĩa trong chọn giống.
Việc lập bản đồ gen kháng bệnh xoăn vàng lá rất được quan tâm.
Hầu hết sử dụng quần thể F2 để lập bản đồ. Mức độ liên kết giữa chỉ thị phân tử và gen kháng bệnh làm cơ sở cho việc tạo giống thông qua phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử (MAS) [8].
Chọn giống bằng chỉ thị phân tử là chọn lọc tính trạng dựa trên biểu hiện của chỉ thị liên kết với tính trạng, nghĩa là chỉ thị liên kết được sử dụng như là chỉ tiêu chọn lọc gián tiếp. MAS tăng tính chính xác của quá trình chọn tạo giống, MAS cho phép chọn lọc các tính trạng không phụ thuộc vào mùa vụ, chọn lọc ngay trong giai đoạn vườn ươm, đồng thời chọn lọc bằng chỉ thị phân tử không chịu tác động của yếu tố môi trường trong quá trình chọn lọc [8].
Mặc dù sử dụng MAS có nhiều thuận lợi, nhưng vẫn bộc lộ một số khó khăn sau [8]:
Chi phí nghiên cứu phát triển, đánh giá chỉ thị cao.
Không có sẳn các chỉ thị liên kết chặt với các chỉ thị mong muốn, các chỉ thị liên kết kém sẽ xuất hiện dẫn đến chọn lọc kém chính xác.
Không có sẳn các chỉ thị phân tử dựa trên PCR. Các chỉ thị RFLP, AFLP không có tác dụng trong hầu hết các chương trình chọn giống.