Dữ liệu nhận dạng di truyền của 40giống/dòng lúa với 20 locut tương ứng với các mồi SSR được phân tích bằng phần mềm NTSYS pc 2.11X.
Để nghiên cứu mức độ đa dạng di truyền các nhà khoa học thường dựa vào các công thức như hệ số Jaccard (1908), hệ số SM (Sokal và Michener, 1958)…Trong đó, sử dụng phương pháp ma trận khác nhau UPGMA, ma trận giống nhau WPGMA để phân tích và so sánh tương đồng di truyền giữa các mẫu nghiên cứu. Tuỳ từng đối tượng và mục đích nghiên cứu mà chúng ta có thể sử dụng phương pháp phù hợp. Trong nghiên cứu này, mức độ tương đồng di truyền của 40 giống/dòng lúa được xác định bằng hệ số di truyền Jaccard, cây phân nhóm di truyền được xây dựng theo phương pháp UPGMA. Giá trị hệ số tương đồng Jaccard được thể hiện ở ma trận tương đồng (phụ lục 2).
Dựa vào ma trận tương đồng được thiết lập giữa các giống/dòng lúa nghiên cứu có thế xác định mối tương quan di truyền liên quan đến tính chịu mặn của 40 giống/dòng lúa. Các giống/dòng lúa có giá trị SIMQUAL tương ứng càng gần tới 1 thì càng giống nhau về mặt di truyền, còn các giống/dòng lúa có giá trị SIMQUAL tương ứng càng gần tới 0 thì chúng càng xa nhau về phương diện di truyền.
Dựa vào số liệu trong bảng ma trận tương đồng của các giống/dòng lúa nghiên cứu ta có thể xác định được mức độ tương đồng di truyền của từng cặp giống như sau:
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa cặp giống Hom râu 1 và Pokkali là 0.68.
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa cặp giống Chành trụi và Khang dân 18 là 0.69
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa giống Bầu Hải Phòng và CM6 là 0.71.
Lê Thị Thu Trang 74 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa giống giống Ven đỏ và Lúa su dạng 1 là 0.72.
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa giống Hom râu 2 và Lúa đỏ là 0.73
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa giống Lúa ngoi và Ven đỏ là 0.74.
- Mức độ tương đồng liên quan đến tính chịu mặn giữa giống Lúa chăm biển và Nếp quắn là 0.75
- Mức độ tương đồng di truyền liên quan đến tính chịu mặn giữa giống Chiêm cũ và Bầu Hải Phòng là 0.76.
Sau khi phân tích số liệu trong NTSYS-SIMQUAL chúng tôi tiến hành xử lý số liệu theo NTSYS-UPGMA để lập nhóm các giống/dòng lúa có khả năng chịu mặn theo mức độ xa gần về mặt di truyền. Cuối cùng, chúng tôi sử dụng chương trình NTSYS Tree- Display để vẽ cây phân nhóm di truyền (Hình 3.13).
Trong công tác tạo giống lúa lai, người ta nhận thấy rằng các cặp bố mẹ càng xa nhau về phương diện di truyền thì càng cho ưu thế lai cao. Nếu khoảng cách di truyền giữa cặp giống bố mẹ quá lớn (tương đồng di truyền nhỏ hơn 0,4), con lai thường khó sống sót hoặc bất thụ. Nếu khoảng cách di truyền giữa cặp giống bố mẹ quá nhỏ (tương đồng di truyền lớn hơn 0,7) con lai thường có ưu thế lai rất thấp hoặc không cho ưu thế lai. Như vậy mức độ tương đồng di truyền từ 0.4 đến 0.7 làm chuẩn để chọn bố mẹ tạo các dòng lúa lai có khả năng cho ưu thế lai.
Trên cơ sở phân tích di truyền dựa vào chỉ thị phân tử SSR, kết quả phân nhóm di truyền và hệ số tương đồng di truyền giữa các giống/dòng lúa nghiên cứu, chúng tôi đề xuất một số tổ hợp lai dự kiến có triển vọng như sau: Hom râu 1 và Pokkali, Chành trụi và P6, Pokkali và Q5, Cườm dạng 2 và Khang dân.
Lê Thị Thu Trang 75 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Hình 3.25: Sơ đồ cây phân loại 40 giống/dòng lúa bằng phương pháp UPGMA Theo kết quả thu được các giống/dòng lúa có mức độ đa dạng di truyền khá cao tương ứng với mức độ tương đồng từ 0.68 đến 0.91 (trung bình 0.79) (phụ lục 2), điều này chứng tỏ sự khác biệt di truyền giữa các giống/dòng nghiên cứu là không lớn (9 – 32%). Tại giá trị tương đồng 0.825; 40 giống/dòng lúa được chia thành 10 nhóm lớn với khả năng chịu mặn khác nhau:
Nhóm I: Mức độ tương đồng di truyền thấp nhất là 0.836; gồm 3 giống/dòng lúa là Ỏn, Nếp cúc, Hom râu 1có khả năng chịu mặn tốt trong dung dịch Yoshida có NaCl với nồng độ 0.8% (EC= 16dS/m) và trong đất có NaCl với nồng độ 0.6% (EC=12dS/m).
Nhóm II: Mức độ tương đồng di truyền thấp nhất là 0.826; gồm 5 giống/dòng lúa Bầu Hải Phòng, Háu trắng, Lúa đỏ, Nước mặn, Lúa chăm. Nhóm này đều là các
Lê Thị Thu Trang 76 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
giống/dòng lúa địa phương, trong đó có 3 giống/dòng lúa Lúa đỏ, Nước mặn, Lúa chăm có cùng nguồn gốc Thừa Thiên Huế. Đặc biệt có giống Bầu Hải Phòng có khả năng chịu mặn khá, 2 giống Háu trắng và Nước mặn có khả năng chịu mặn trung bình trên thực nghiệm.
Nhóm III: Gồm 5 giống/dòng lúa là Lúa Ven dạng 1, Quảng trắng, Nước mặn dạng 1, Tẻ chăm, Ven đỏ đều có nguồn gốc từ ven biển miền Trung Việt Nam. Nhóm này có mức độ tương đồng thấp nhất là 0.852. Phần lớn các giống/dòng lúa trong nhóm này có khả năng chịu mặn khá cao.
Nhóm IV: Có mức độ tương đồng di truyền thấp nhất là 0.842, chỉ gồm 2 giống/dòng lúa, trong đó, 1 giống có nguồn gốc từ Nam Định là Chiêm rong và 1 giống có nguồn gốc từ Thanh Hoá là Chành trụi có khả năng chịu mặn tốt trong điều kiện môi trường có muối với nồng độ 0.8%.
Nhóm V: Có mức độ tương đồng thấp nhất là 0.825; gồm 6 giống/dòng lúa của Việt Nam (Cườm dạng 2, Tám thơm, CM6, Mành gié) và IRRI (Pokkali và IR28). Trong nhóm này, cùng với giống chuẩn kháng mặn Pokkali, giống/dòng lúa Cườm dạng 2 và CM6 có khả năng chịu mặn khá trong môi trường có muối với EC=16dS/m.
Nhóm VI: Mức độ tương đồng thấp nhất là 0.835; gồm 3 giống/dòng lúa Q5, Tám dự, Nghi hương. Nhóm này có 1 giống nhập nội có nguồn gốc từ Trung Quốc là Q5 có khả năng chịu mặn kém, 2 giống/dòng Tám dự và Nghi hương chịu mặn tốt trong môi trường có muối với nồng độ 12dS/m.
Nhóm VII: Gồm 3 giống chịu mặn kém là P4, P6, AC5. Nhóm này có mức độ tương đồng di truyền thấp nhất là 0.862 và có nguồn gốc từ Việt Nam.
Nhóm VIII: có mức tương đồng thấp nhất là 0.847; gồm 7 giống/dòng lúa của Việt Nam và IRRI là Lúa chăm biển, Ngoi tía, Ré trắng, IR352, Chiêm cũ, Tẻ tép, Nếp
Lê Thị Thu Trang 77 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
chẩn , trong đó có 2 giống/dòng lúa có khả năng chịu mặn ở mức trung bình có cùng nguồn gốc từ Nam Định là Ngoi tía và Tẻ tép
Nhóm IX: có mức tương đồng di truyền thấp nhất là 0.829; gồm 3 giống/dòng lúa Lúa ngoi, Nếp quắn , Hom râu 2 đều là các giống địa phương của Việt Nam, trong đó có Hom râu 2 nguồn gốc từ Thái Bình có khả năng chịu mặn khá.
Nhóm X: Gồm 3 giống/dòng lúa, trong đó có 1 giống nhập nội có nguồn gốc từ Trung Quốc là Khang dân; 2 giống địa phương của Việt Nam là Cườm dạng 1 và Lúa su dạng 1 có khả năng chịu mặn tốt theo thực nghiệm.
Lê Thị Thu Trang 78 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận:
Từ những kết quả đạt được của đề tài, chúng tôi đưa ra các kết luận sau:
1. Đã đánh giá được khả năng chịu mặn của 40 giống/dòng lúa nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm và điều kiện nhà lưới, trong đó có 4 giống biểu hiện khả năng chịu mặn tốt là Pokkali, Nếp cúc, Cườm dạng 2 , Chành trụi.
2. Đã nhận dạng di truyền 40 giống/dòng lúa liên quan đến tính chịu mặn bằng 20 chỉ thị SSR. Ghi nhận được tính đa alen rất cao của 20 locut SSR nghiên cứu (từ 3-11 alen/locut). Tần số alen phổ biến dao động từ 15.79% đến 85%, trung bình đạt 40.07%. Hệ số đa dạng di truyền PIC của các locut nghiên cứu khá cao với giá trị trung bình là 0.713.
3. Đánh giá đa dạng di truyền các giống/dòng lúa liên quan đến tính chịu mặn bằng chỉ thị SSR cho thấy mức độ đa dạng di truyền cao giữa các giống/dòng lúa; hệ số tương đồng di truyền ghi nhận được từ 0.68 đến 0.91. Tại giá trị tương đồng 0.825 đã phân 40 giống/dòng lúa thành 10 nhóm.
4. Trên cơ sở khoảng cách di truyền và khả năng chịu mặn của các giống/dòng lúa nghiên cứu, chúng tôi đề suất một số tổ hợp lai trong công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn có triển vọng cho ưu thế lai cao như sau: Hom râu 1 và Pokkali, Chành trụi và P6, Pokkali và Q5, Cườm dạng 2 và Khang dân18
Kiến nghị:
Trên cơ sở các kết quả như trên chúng tôi có một số kiến nghị như sau:
1. Tiếp tục tiến hành xử lý mặn những giống/dòng lúa được xác định có khả năng chịu mặn tốt ở những vùng đất mặn để đánh giá khả năng chống chịu của các giống/dòng lúa chính xác hơn.
Lê Thị Thu Trang 79 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
2. Cần có những nghiên cứu sâu hơn kiểm tra kiểu gen chống chịu mặn ở lúa. 3. Sử dụng số liệu mức độ tương đồng và khoảng cách di truyền hỗ trợ lựa
chọn các giống/dòng lúa phù hợp cho công tác lai tạo giống lúa chịu mặn mới.
Lê Thị Thu Trang 80 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Ngọc Anh (2005), “Chiến lược bảo vệ và sử dụng hợp lý dòng chảy kiệt
đồng bằng sông Cửu Long”, Báo cáo hội thảo Khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên nước khu vực đồng bằng sông Cửu Long, Cần Thơ, ngày 21/4/2005.
2. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2001), “Định hướng chuyển dịch cơ cấu và phát triển sản xuất nông nghiệp vùng Đồng bằng sông Cửu Long thời kỳ
2001-2005”, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 2001.
3. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Duy Bảy, Phùng Bá Tạo, Đỗ Xuân Trường và Nguyễn Thị Lang (2000), “Chọn tạo giống lúa cho vùng bị nhiễm mặn ở đồng bằng sông
Cửu Long”, OMon Rice 8:16-26.
4. Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (1999), "Ứng dụng DNA marker trong đánh giá
quỹ gen cây lúa", Báo cáo khoa học, Hội nghị Công nghệ sinh học toàn quốc, Hà Nội, 9 – 10/12/1999, tr. 1216 – 1273.
5. Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), Cơ sở di truyền tính chống chịu đối với thiệt hạt do môi trường của cây lúa, NXB. Nông Nghiệp TP. Hồ Chí Minh.
6. Trần Văn Đạt (2005), Sản xuất lúa gạo thế giới: Hiện trạng và khuynh hướng phát triển trong thế kỷ 21, NXB Nông nghiệp, TP Hồ Chí Minh.
7. Hoàng Ngọc Giao (2006), Sổ tay pháp lý dành cho người dân các vùng ven biển, NXB Chính trị Quốc Gia, trg.5-6.
8. Nguyễn Tấn Hinh và ctv, 2006, Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài nghiên cứu chọn tạo giống lúa và biện pháp kỹ thuật canh tác lúa cho những vùng có điều kiện khó khăn, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm.
9. Lã Tuấn Nghĩa và cs (2000), “Đánh giá tính kháng QTL bệnh đạo ôn ở lúa”, Kết quả nghiên cứu khoa học 1999- 2000, Viện Di truyền Nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
Lê Thị Thu Trang 81 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
10. Lã Tuấn Nghĩa, Vũ Đức Quang, Trần Duy Quý (2004), Cơ sở lý thuyết và ứng dụng công nghệ gen trong chọn giống cây trồng, NXB Nông nghiệp.
11. Lã Tuấn Nghĩa, Vũ Đức Quang, Trần Duy Quý (1997), “Sử dụng phương pháp đa hình độ dài phân cắt ADN (RFLP) trong nghiên cứu đa dạng quần thể nấm
đạo ôn lúa”. Kết quả nghiên cứu khoa học, NXB Nông nghiệp Việt Nam, tr. 202-207.
12. Lã Tuấn Nghĩa, Phạm Thị Thuy, Chu Thị Thanh Hà và Lê Thị Thu Trang (2008).
“Nghiên cứu lập bản đồ QTL tính kháng đạo ôn ở lúa”. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 4(9), 50-56.
13. Nguyễn Thị Quỳnh (2004), Đánh giá đa dạng di truyền tài nguyên giống lúa địa phương miền Bắc Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam.
14. Lê Sâm (2003), Xâm nhập mặn ở đồng bằng sông Cửu Long, NXB Nông nghiệp.
15. Trần Danh Sửu (2008), Đánh giá đa dạng di truyền tài nguyên lúa Tám đặc sản miền Bắc Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam.
16. Trần Danh Sửu, Đỗ Đức Tuyến, Lưu Ngọc Trình, Nguyễn Thị Ngọc Huệ (2004),
"Nghiên cứu đa dạng di truyền các giống lúa do nông dân đặt tên (Oryza sativa) trên cơ sở phân tích đẳng men", Bảo tồn nội vi tài nguyên cây trồng vì sự phát triển bền vững, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, tr. 54-60.
17. Đặng Minh Tâm và Nguyễn Thị Lang (2003), “Khai thác biến dị soma các dòng
lúa chống chịu mặn từ nuôi cấy in vitro”, Omon Rice 11:68-73.
18. Lê Duy Thành (1999), “Kỹ thuật PCR và ứng dụng của nó trong chọn giống thực
vật”. Cơ sở di truyền chọn giống thực vật, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.156-158.
19. Nguyễn Nghĩa Thìn (1997), “Đa dạng di truyền”, Cẩm nang nghiên cứu đa dạng sinh vật, tr.1-3.
Lê Thị Thu Trang 82 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
20. Ngô Đình Thức (2006), Nghiên cứu phát triển giống lúa chống chịu mặn cho vùng đồng bằng sông Cửu Long, Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Trường đại học Nông Lâm TP. HCM.
21. Lưu Ngọc Trình (2006), Báo cáo kết quả thực hiện đề tài nghiên cứu khai thác nguồn gen địa phương (Lúa, Đậu xanh, Khoai môn - Sọ, Bầu bí) phục vụ cải tiến giống và đa dạng hoá cây trồng, Hà Nội.
22. Viện Di truyền Nông nghiệp (1998), Kết quả nghiên cứu khoa học 1997-1998, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
23. Võ Thị Minh Tuyền, Phạm Ngọc Lương, Đoàn Thanh Huyền (2007), “Nghiên cứu,
ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa lai”. Tạp chí Khoa học và công nghệ, tháng 3/2007.
24. Vương Đình Tuấn, Fukutu Y, Yano M và Ban T (2000), “Lập bản đồ xác định vị trí của gen di truyền số lượng ảnh hưởng đến tính chống chịu mặn o73ca6y
lúa (Oryza satica)”, OMon Rice 8: 27-35.
Tiếng Anh
25. Akbar M., Khush G.S. and Hille Ris Lambers (1985), “Genetics of salt tolerance in
rice” In: Rice genetis, IRRI Losbanos, Philippine, pp.399-409.
26. Aslam, M., Qureshi R.H., and Ahmad (1993), Mechanisms of salinity tolerance in rice (Oryza sativva L.), Department of soil science and physiology, University of Agriculture, Pakistan.
27. Cai H. and Morishima H. (2002), “QTL clusters reflect character associations in
wild and cultivated rice”, Theor Appl Genet. 104(8) 1270-1277.
28. Chang T. T., Somrith B. (1979), "Genetic studies on the grain quality of rice",
Proceedings of the workshop on chemical aspects of rice grain quality, IRRI, Los Banos, Philippines, pp. 49-58.
Lê Thị Thu Trang 83 ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
29. Collard BCY; and DJ Mackill (2008), “Marker-aided selection: an approach for
precision plant breeding in the twenty first century”, Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 363:557-572.
30. Dereeper, A., Argout, X. et al (2007), “SAT, a flexible and optimized Web
application for SSR marker development”, BMC Bioinfomatics, 8.
31. F.A.O. (2001), Management practices selected for ongoing collaborative projects, Land and plant nutrition management service, F.A.O. 2001.
32. F.A.O., AGL (2000), Extent and causes of salt-affected soils in participating countries. Global network on intergrated soil management for sustainable use
of salt-affected soils. Land and plant nutrition management service.
33. Flowers,T.J. and Yeo, A.R.(1988), Salinity and rice:A physiological approach to breeding for resistance, School of biological sciences, University of Sussex, Brighton, U.K., pp.993-959.
34. Garcia, A.A.F., Benchimol, L.L. et al (2004), “Comparison of RAPD, RFLP and SSR markers for diversity syudies in tropical maize inbred lines”, Genetics and Molecular Biology, 27 (4), 579-588.
35. Garris J, Amanda, Thomas H, Tai, Jason Cburn, Steve Kresovich and Susan
McCouch (2005), Genetic Structure and Diversity in Oryza satica L. Genetics (169), pp. 1631-1638.
36. Giarrocco LE, Marassib MA and Salernoa GL (2007), “Assessment of the Genetic