3.2. Đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81
3.2.2. Đặc điểm đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 bằng chỉ thị RAPD 97 1. Đa dạng di truyền theo chỉ thị RAPD
3.2.2.3. Quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD
Kết quả phân tích quan hệ di truyền của các vùng địa lý trong nguồn gen IRRDB’81 và các nguồn gen Wickham và WA theo hệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) dựa trên chỉ thị RAPD được trình bày trên bảng 3.34 và phân tích phân nhóm theo phương pháp UPGMA được thể hiện ở biểu đồ 3.12. Tuy giá trị khoảng cách di truyền trong nghiên cứu này khá nhỏ, nhưng với sự đồng nhất hoàn toàn như kết quả đánh giá theo chỉ thị isozyme, cho thấy trong nguồn gen IRRDB’81, hai nhóm Acre và Rondonia tỏ ra gần nhau về mặt di truyền trong khi Mato Grosso lại tỏ ra gần với hai nguồn gen Wickham và WA. Giá trị khoảng cách di truyền giữa các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81 và nguồn gen Wickham và WA khá nhỏ do lượng biến thiên bởi nhóm địa lý chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ trong tổng lượng biến thiên như đã xác định trong kết quả phân tích thành phần biến thiên (phần 3.2.2.2).
Nghiên cứu trước đây của Besse và ctv (1994) sử dụng chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) cũng cho kết quả tương tự với nhóm Mato Grosso tách biệt khỏi hai nhóm Acre và Rondonia, đồng thời nhóm Wickham gần nhất với nhóm Mato Grosso. Ngoài ra, Lekawipat và ctv (2003a, 2004) cũng báo cáo kết quả đồng nhất như trên với chỉ thị SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism) với 13 đoạn mồi khi nghiên cứu cấu trúc di truyền cho 67 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 và 40 thuộc nguồn gen Wickham. Kết quả phân nhóm tương tự cũng được xác định với chỉ thị microsatellite cho 108 mẫu giống IRRDB’81 và Wickham bởi Lekawipat và ctv (2003b). Gần đây, Saha và ctv (2007) ứng dụng các chỉ thị microsatellite dựa trên biến thiên về số lượng của các SSRs (Simple sequence repeats) để nghiên cứu sự biến thiên alen của gen HMGR (3- hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase) cũng xác nhận Mato Grosso có sự gần gũi về mặt di truyền với nhóm Wickham hơn so với các nhóm khác.
Như vậy, có thể khẳng định hai nhóm Acre và Rondonia trong nguồn gen IRRDB’81 gần nhau về quan hệ di truyền trong khi nhóm Mato Grosso gần với hai nguồn gen Wickham và WA hơn.
Bảng 3.34. Hệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) giữa các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA theo chỉ thị RAPD
Acre Mato Grosso Rondonia Wickham WA
Acre 0,000
Mato Grossso 0,102 0,000
Rondonia 0,050 0,055 0,000
Wickham 0,115 0,034 0,065 0,000
WA 0,087 0,030 0,044 0,016 0,000
Biểu đồ 3.12. Phân nhóm quan hệ di truyền theo trên chỉ thị RAPD cho các nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA bằng phương pháp
UPGMA
Kết quả phân tích hệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) và phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho toàn bộ 17 tiểu vùng địa lý trong nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA được trình bày trên các biểu đồ 3.13, 3.14 và bảng 3.35.
So sánh giữa phân tích phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị isozyme và RAPD có thể thấy một số điểm thống nhất sau:
Các tiểu nhóm MT/Aracatuba (MT/A), MT/Cartriquacu (MT/C) và MT/Itanba (MT/IT) luôn gần nhau và gần nhất với nguồn gen Wickham và WA;
Các tiểu nhóm RO/Ariquemes (RO/A), RO/Calama (RO/C) và RO/Jaru (RO/J) luôn gần nhau và gần với AC/Sena Madureira (AC/S) và AC/Brasileia (AC/B);
Tiểu nhóm MT/Vila Bela (MT/VB) luôn tách biệt khỏi Mato Grosso và gần với nhóm Rondonia hơn;
Tiểu nhóm AC/Assis-Brasil (AC/AB) luôn có vẻ cách biệt nhất và luôn cách xa nhất với các nhóm Mato Grosso nhất trừ MT/Vila Bela.
Tuy nhiên, với mức độ đa hình cao hơn, số lượng alen quan sát được nhiều hơn và số tiểu nhóm địa lý đưa vào phân tích đầy đủ hơn, chỉ thị RAPD cho thấy một số khác biệt so với chỉ thị isozyme như sau:
Các tiểu nhóm AC/Feijo (AC/F) và AC/Tarauaca (AC/T) không tách rời mà gần với các tiểu nhóm nhóm RO;
Tiểu nhóm AC/Xapuri không gần với Mato Grosso mà nằm trong vùng tập trung các tiểu nhóm của Rondonia với Acre;
3 tiểu nhóm RO/Ouro Preto (RO/OP) và RO/Pimenta Bueno (RO/PB) và RO/Costa Marques (RO/CM) không được phân tích trong isoyzme lại gần với nhóm Mato Grosso hơn là Rondonia, trong đó tiểu nhóm RO/CM có vẻ cách biệt khá rõ với chính nhóm Rondonia.
Tuy giá trị khoảng cách di truyền theo chỉ thị RAPD trong nghiên cứu này còn thấp do biến thiên của các tiểu nhóm địa lý chỉ chiếm tỉ lệ thấp trong tổng biến
thiên, nhưng kết quả cho phép bước đầu có thể phân nhóm nguồn gen IRRDB’81 dựa trên quan hệ di truyền nhằm tạo cơ sở định hướng cho các nghiên cứu sâu hơn về sau trong việc hoạch định chương trình nâng cấp di truyền của chính quần thể này cũng như sử dụng nguồn gen này trong cải tiến giống cao su và duy trì sự đa dạng di truyền ở hậu duệ hữu hiệu hơn. Nguồn gen IRRDB’81 được phân thành các nhóm sau theo chỉ thị RAPD:
Nhóm 1: chỉ có một tiểu nhóm AC/Assis-Brasil (AC/AB) thuộc Acre;
Nhóm 2: gồm toàn bộ các tiểu nhóm còn lại thuộc Acre, AC/Brasileia (AC/B), AC/Sena Madureira (AC/S), AC/Xapuri (AC/X), AC/Feijo (AC/F) và AC/Tarauaca (AC/T) cùng với 4 tiểu nhóm thuộc Rondonia, RO/Ariquemes (RO/A), RO/Calama (RO/C), RO/Jaru (RO/J), RO/Jiparana (RO/JP) và tiểu nhóm MT/Vila Bela (MT/VB) của Mato Grosso;
Nhóm 3: gồm 3 tiểu nhóm còn lại của Mato Grosso, MT/Aracatuba (MT/A), MT/Cartriquacu (MT/C), MT/Itanba (MT/IT) và 3 tiểu nhóm còn lại của Rondonia, RO/Ouro Preto (RO/OP), RO/Pimenta Bueno (RO/PB) và RO/Costa Marques (RO/CM).
Trong trường hợp của nhóm 2 và 3 cần lưu ý đến sự tách biệt của 2 tiểu nhóm MT/Vila Bela (MT/VB) và RO/Costa Marques (RO/CM) (biểu đồ 3.13 và 3.14).
Phân tích phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cũng đã được thực hiện cho tất cả 150 mẫu giống thuộc nguồn gen IRRDB’81 và được trình bày trên biểu đồ 3.15. Một số mẫu giống có cùng vùng địa lý sưu tập cũng đồng thời có khoảng cách di truyền rất gần nhau như AC 37/54 với AC 37/466 (AC/Sena Madureira) hoặc MT 48/18 với MT 48/47 (MT/Aracatuba). Trong khi đó, có những mẫu giống vốn cùng vùng địa lý sưu tập nhưng lại có khoảng cách di truyền rất xa nhau như AC 54/916 với AC 54/1128, AC 54/1216 và AC 54/1146 (AC/Assis- Brasil); MT 48/47 và MT 48/48 với MT 48/5 và MT 48/48 (MT/Aracatuba) hoặc RO 20/33 với 20/212 (RO/Ouro Preto) (biểu đồ 3.15). Ngoài ra kết quả phân tích
cũng cho thấy có một số mẫu giống có vị trí rất tách biệt trong quan hệ phân nhóm di truyền như trường hợp của MT 57/14 hoặc AC 6/59.
Biểu đồ 3.13. Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81 bằng phương pháp UPGMA
Biểu đồ 3.14. Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA
bằng phương pháp UPGMA
Bảng 3.35. Hệ số khoảng cách di truyền Nei (1972) giữa các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81, nguồn gen Wickham và WA theo chỉ thị RAPD
AC/AB AC/B AC/F AC/S AC/T AC/X MT/A MT/C MT/IT MT/VB RO/A RO/C RO/CM RO/J RO/JP RO/OP RO/PB W AC/AB 0,000
AC/B 0,174 0,000 AC/F 0,208 0,108 0,000 AC/S 0,204 0,054 0,125 0,000
AC/T 0,191 0,117 0,085 0,099 0,000
AC/X 0,155 0,094 0,192 0,110 0,151 0,000
MT/A 0,240 0,171 0,176 0,141 0,195 0,235 0,000
MT/C 0,218 0,172 0,196 0,152 0,205 0,228 0,044 0,000
MT/IT 0,199 0,177 0,201 0,157 0,194 0,227 0,059 0,031 0,000
MT/VB 0,182 0,158 0,176 0,170 0,164 0,154 0,198 0,195 0,190 0,000
RO/A 0,227 0,127 0,110 0,087 0,113 0,189 0,163 0,171 0,173 0,132 0,000
RO/C 0,210 0,093 0,113 0,075 0,127 0,156 0,123 0,113 0,132 0,148 0,070 0,000
RO/CM 0,230 0,129 0,241 0,164 0,255 0,174 0,200 0,159 0,178 0,179 0,189 0,138 0,000 RO/J 0,261 0,145 0,160 0,109 0,152 0,212 0,146 0,123 0,133 0,173 0,084 0,057 0,171 0,000 RO/JP 0,218 0,136 0,137 0,107 0,144 0,204 0,128 0,118 0,132 0,152 0,074 0,065 0,198 0,059 0,000
RO/OP 0,205 0,189 0,260 0,201 0,262 0,199 0,137 0,092 0,099 0,187 0,228 0,180 0,121 0,176 0,205 0,000
RO/PB 0,168 0,158 0,223 0,179 0,235 0,201 0,117 0,092 0,085 0,137 0,202 0,154 0,125 0,168 0,165 0,091 0,000 W 0,180 0,146 0,183 0,135 0,192 0,201 0,066 0,039 0,048 0,173 0,145 0,106 0,161 0,117 0,093 0,108 0,094 0,000 WA 0,161 0,121 0,154 0,104 0,161 0,177 0,061 0,043 0,047 0,140 0,110 0,083 0,143 0,095 0,075 0,103 0,086 0,016
111
Biểu đồ 3.15. Phân nhóm quan hệ di truyền theo chỉ thị RAPD cho các mẫu giống của nguồn gen IRRDB’81 bằng phương pháp UPGMA
112
Kết quả phân nhóm nêu trên cho thấy rõ thêm sự đóng góp quan trọng của các cá thể mẫu giống vào sự đa dạng di truyền của nguồn gen IRRDB’81 đồng thời tạo cơ sở cho việc ứng dụng quan hệ di truyền giữa các mẫu giống vào chương trình nâng cấp nguồn gen IRRDB’81 cũng như sử dụng nguồn gen này vào chương trình cải tiến giống cao su đặc biệt trong việc lai xa (biểu đồ 3.15). Phân nhóm quan hệ di truyền này cũng cho thấy, dựa vào chỉ thị RAPD với 8 đoạn mồi nêu trên có thể cho phép phân biệt được các mẫu giống IRRDB’81 trong nghiên cứu.
Mặc dù chỉ thị RAPD còn có một số hạn chế như do có tính chất trội nên những gen điều khiển các tính trạng có tính lặn sẽ khó tìm thấy sự đa hình, cũng như do có tính ngẫu nhiên nên việc lập lại phân tích điện di để tìm liên kết gen và chỉ thị thường không thống nhất (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2008). Tuy nhiên những kết quả trên cho thấy chỉ thị RAPD đã chứng tỏ có hiệu quả trong việc đánh giá đa dạng di truyền cũng như giúp phân nhóm, nhất là phân nhóm cá thể mẫu giống, trong nguồn gen IRRDB’81. Trong tương lai, cần nghiên cứu ứng dụng các chỉ thị phân tử khác có hiệu quả cao hơn để nghiên cứu sâu hơn cho nguồn gen IRRDB’81.
Để đánh giá rõ hơn mức độ thống nhất giữa hai chỉ thị, phân tích tương quan giữa hai chỉ thị RAPD và isozyme đã được thực hiện cho 97 mẫu giống trùng nhau thuộc nguồn gen IRRDB’81. Kết quả phân tích tương quan giữa hai chỉ thị RAPD và isozyme về số lượng băng khuếch đại được và số lượng băng đa hình cho các tiểu nhóm địa lý của nguồn gen IRRDB’81 cho thấy giá trị hệ số tương quan cao và rất có ý nghĩa, tương ứng r = 0,711** (df = 11, P<0,01) và r = 0,846** (df = 11, P<0,01). Tương tự, tương quan giữa hai chỉ thị trên về số lượng băng khuếch đại cho các cá thể mẫu giống của nguồn gen này cũng rất có ý nghĩa mặc dù giá trị không cao (r = 0,276**, df = 95, P<0,01). Kết quả này cho thấy hai chỉ thị RAPD và isozyme khá thống nhất với nhau trong đánh giá đa dạng di truyền ở nguồn gen IRRDB’81.