Đa dạng di truyền là phương thức tồn tại của các loài qua hàng ngàn năm tiến hóa. Đa dạng di truyền là cần thiết và quan trọng đối với bất kì sinh vật nào để duy trì khả năng sinh sản hữu thụ. tính bền vững trước mọi yếu tố đe doạ. Nó cũng có vai trò quan trọng đến khả năng đề kháng với các loại dịch bệnh và khả năng thích nghi của các cá thể trong loài với các thay đổi của môi trường. Sự đa dạng về di truyền của cây trồng vật nuôi có giá trị đặc biệt và có ý nghĩa lớn trong chương trình lai tạo giống mới và phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp. Sự khác biệt nhau về gen trong một quần thể được xác định bởi số gen trong nguồn gen đó và số allen của mỗi gen. Sự khác biệt về gen cho phép các loài thích ứng được với sự thay đổi của môi trường.
3.2.1. Kết quả xác định hệ số PIC và số allen trên các chỉ thị nghiên cứu
Tầm quan trọng của các biến đổi di truyền trong công tác chọn giống cũng như bảo tồn nguồn gen cây trồng đã được ghi nhận từ lâu (Sehgal và Raina. 2008). Chỉ thị phân tử là một công cụ hữu ích trong nghiên cứu sự thay đổi di truyền và ghi nhận sự liên kết giữa kiểu hình với sự biến đổi di truyền (Varshney et al.. 2005). Trong những năm gần đây. những tiến bộ đạt được trong sự phát triển hệ thống chỉ thị phân tử ADN đã nâng cao sự hiểu biết của chúng ta về nguồn gen và đem lại những ứng dụng bước đầu của chúng trong chọn tạo giống cây trồng. Trong các chỉ thị phân tử. chỉ thị SSR có các đặc tính ưu việt như khả năng biến đổi cao. bản chất đa allen. di truyền đồng trội. tính đa dạng. khả năng lặp lại cao. có vị trí đặc biệt trên nhiên sắc thể và phân bố rộng rãi trong hệ genome. Đây là chỉ thị có vai trò quan trọng. đã đạt được nhiều kết quả đáng kể trong nghiên cứu cây mía.
Khi phân tích 50 cặp mồi SSR trên tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu. chúng tôi thu được 20 cặp mồi cho băng rõ nét. 30 cặp mồi không sử dụng được
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trên nguồn vật liệu nghiên cứu do không thu được các băng từ sản phẩn PCR. Trong số 20 cặp mồi cho băng rõ nét. có 17 chỉ thị đa hình còn lại 3 chỉ thị không cho đa hình (M38. M39 và M40). Số allen trên mỗi chỉ thị dao động từ 2 allen (M53) đến 14 allen (M10). Số allen trung bình của 17 chỉ thị nghiên cứu là 5.82. Số allen của từng chỉ thị được thể hiện trong bảng 8.
Bảng 8: Hệ số PIC và số allen ở các chỉ thị phân tử nghiên cứu
TT Tên mồi Số allen Hệ số PIC TT Tên mồi Số allen Hệ số PIC 1 M2 4 0.7028 10 M14 7 0.7174 2 M3 5 0.7143 11 M17 7 0.6067 3 M5 5 0.6365 12 M19 4 0.5784 4 M7 7 0.7783 13 M22 6 0.7624 5 M9 4 0.5355 14 M25 5 0.6842 6 M10 14 0.767 15 M28 5 0.6293 7 M11 9 0.7827 16 M35 4 0.5711 8 M12 6 0.7271 17 M53 2 0.2755 9 M13 5 0.6327 Tổng 85 10.335 Trung bình 5.82 0.656
Hệ số PIC (Polymorphic Information Content) được coi là thước đo tính đa dạng di truyền của các allen ở từng locus. Hệ số PIC của chỉ thị nào càng cao thì mức độ đa dạng di truyền của chỉ thị đó càng lớn và ngược lại. Kết quả trên bảng 8 cho thấy. hệ số PIC của 17 chỉ thị đa hình trong nghiên cứu tập đoàn giống mía dao động từ 0.2755 (cặp mồi M53 – 2 allen) đến 0.7827 (cặp mồi M11 – 9 allen). Hệ số PIC trung bình của 17 cặp mồi khá cao (0.656). Dựa trên kết quả phân tích hệ số PIC của các chỉ thị phân tử có thể đánh giá được mức độ phức tạp của đối tượng nghiên cứu (số allen trên một locus) mức độ đa dạng di truyền của đối tượng (Pan et al. 2010).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.2.3. Kết quả xác định các allen hiếm trong tập đoàn giống mía nghiên cứu
Quá trình phân tích mức độ đa hình allen ở các locus. việc phát hiện những allen đặc trưng cho một số giống mía nhất định (allen hiếm) có ý nghĩa hết sức quan trọng. Chúng giúp nhận dạng những giống riêng biệt trong tập đoàn giống
Hình 2: Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi M11 với 30 giống mía sử dụng trong nghiên cứu (1: K95-84; 2: Ern08-030; 3: RB72-454; 4: 32; 5: K88-92; 6: C0414; 7: Ty70-17; 8:KU00-1-61; 9: KK2; 10: PLP85-86; 11: Ern08-028; 12: Ern08-027; 13: K93- 027; 14: Roc26; 15: KU60-1-58; 16: K88-200; 17: C1324-74; 18: KU60-2; 19: K90-54; 20: QD21; 21: K95-156A; 22: Ku00-1-92; 23: K95-283; 24: C90-501; 25: Ern08-078; 26: Uthong3; 27: K88-65; 28: DT15; 29: VL6; 30: QĐ86-368) ; M: marker 50 bp của biolabs
Kết quả điện di sản phẩm PCR của cặp mồi M11 (hình 2) cho thấy. các băng thu được rõ nét. đúng với kích thước lý thuyết (150 - 210 bp). Chỉ thị M11 thu nhận được 9 allen với kích thước dao động trong khoảng 145 đến 170 bp. Các allen có mức độ đa hình cao. Trong đó có một allen hiếm có kích thước khoảng 160 bp chỉ có ở giống Ern08-028 (giếng 11) trên tổng số 42 giống nghiên cứu. Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M11 có thể nhận biết được giống Ern08-028 trong tập đoàn giống mía nghiên cứu. Đồng thời ở chỉ thị M11 còn có một allen khác kích thước khoảng 170 bp chỉ có ở 3 giống (Ern08-030; Ern08-028; K88-65). Sử dụng chỉ thị M11 kết hợp với một số chị thị phân tử khác có thể nhận dạng được giống 3 giống Ern08-030; Ern08-028; K88-65.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 M 200 bp 200 bp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3: Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi M10 với 30 giống mía sử dụng trong nghiên cứu (1: K95-84; 2: Ern08-030; 3: RB72-454; 4: 32; 5: K88-92; 6: C0414; 7: Ty70-17; 8:KU00-1-61; 9: KK2; 10: PLP85-86; 11: Ern08-028; 12: Ern08-027; 13: K93- 027; 14: Roc26; 15: KU60-1-58; 16: K88-200; 17: C1324-74; 18: KU60-2; 19: K90-54; 20: QD21; 21: K95-156A; 22: Ku00-1-92; 23: K95-283; 24: C90-501; 25: Ern08-078; 26: Uthong3; 27: K88-65; 28: DT15; 29: VL6; 30: QĐ86-368) ; M: marker 100 bp của biolabs.
Khi phân tích với cặp mồi M10 (hình 3) cũng nhận được các băng đúng với kích thước lý thuyết (190 - 300 bp). Ở mồi này thu nhận được 14 allen với kích thước dao động trong khoảng 210 đến 260 bp. Mức độ đa hình các allen đa hình cao (100 % allen đa hình). Trong số 14 allen được xác định bởi chỉ thị M10. Có một allen hiếm có kích thước khoảng 205 bp chỉ có ở giống K93- 027 (giếng 13) trên tổng số 42 giống nghiên cứu. Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M10 có thể nhận biết được giống K93- 027 trong tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu. Đồng thời. chỉ thị M10 còn có 3 allen khác, allen 1 kích thước khoảng 240 bp chỉ có ở 2 giống (K93- 027 và KU60-1-58). Allen thứ 2 kích thước khoảng 250 bp chỉ có ở 2 giống (KU60-1-58 và Ku00-1-92). Allen thứ 3 kích thước khoảng 260 bp xuất hiện ở 2 giống (K95-283
và C90-50. Do vậy. sử dụng chỉ thị M10 kết hợp với một số chị thị phân tử khác có
thể nhận dạng được giống thêm 5 giống (K93- 027. KU60-1-5; Ku00-1-92; K95- 283 và C90-501) trong tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu.
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 4: Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi M12 với 30 giống mía sử dụng trong nghiên cứu (1: K95-84; 2: Ern08-030; 3: RB72-454; 4: 32; 5: K88-92; 6: C0414; 7: Ty70-17; 8:KU00-1-61; 9: KK2; 10: PLP85-86; 11: Ern08-028; 12: Ern08-027; 13: K93- 027; 14: Roc26; 15: KU60-1-58; 16: K88-200; 17: C1324-74; 18: KU60-2; 19: K90-54; 20: QD21; 21: K95-156A; 22: Ku00-1-92; 23: K95-283; 24: C90-501; 25: Ern08-078; 26: Uthong3; 27: K88-65; 28: DT15; 29: VL6; 30: QĐ86-368) ; M: marker 100 bp của biolabs.
Ở cặp mồi M12 (hình 4) thu nhận được 8 alen với kích thước dao động trong khoảng 130 đến 170 bp. Mức độ đa hình các alen đa hình cao (100 % alen đa hình). Trong số 8 allen được xác định bởi chỉ thị M12. có 2 allen hiếm. Allen hiếm 1 có kích thước khoảng 150 bp chỉ có ở giống Roc26 (giếng 14) trên tổng số 42 giống nghiên cứu. allen hiếm 2 xuất hiện ở giống KU60-1-58 với kích thước khoảng 168 bp trong tổng số 42 giống mía nghiên cứu. Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M12 có thể nhận biết được 2 giống: Roc26 và KU60-1-58 trong tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu. Đồng thời. chỉ thị M12 còng ghi nhận được kiểu allen đặc trưng riêng của 4 giống: Ern08-030; Ern08-028; Ern08-027 và DT15 so với các giống còn lại. Do vậy. sử dụng chỉ thị M12 có thể nhận dạng ra 4 giống này.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 2930 M
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 5: Ảnh điện di gel polyacrylamide sản phẩm PCR cặp mồi M22 với 30 giống mía sử dụng trong nghiên cứu (1: K95-84; 2: Ern08-030; 3: RB72-454; 4: 32; 5: K88-92; 6: C0414; 7: Ty70-17; 8:KU00-1-61; 9: KK2; 10: PLP85-86; 11: Ern08-028; 12: Ern08-027; 13: K93- 027; 14: Roc26; 15: KU60-1-58; 16: K88-200; 17: C1324-74; 18: KU60-2; 19: K90-54; 20: QD21; 21: K95-156A; 22: Ku00-1-92; 23: K95-283; 24: C90-501; 25: Ern08-078; 26: Uthong3; 27: K88-65; 28: DT15; 29: VL6; 30: QĐ86-368) ; 30: QĐ86-368; 31: Roc16; 32: Roc10; 33: 33: 34; VĐ93-159; 35:21; 36:TĐĐ22; 37: VĐ 00236; 38: VN84-4137; 39: CC3; 40: CC2; 41: VL4; 42: 48; M: marker 100 bp của fermaster
Mức độ đa hình các alen đa hình cao (100 % alen đa hình) thể hiện ở cặp mồi M22 (hình 5). Trong số 6 allen (kích thước dao động trong khoảng 230 đến 270 bp) được xác định bởi chỉ thị M22, có 1 allen hiếm. Allen hiếm này có kích thước khoảng 255 bp chỉ có ở giống C90-501 (giếng 24) trên tổng số 42 giống nghiên cứu. Sử dụng cặp mồi đặc hiệu M22 có thể nhận biết được giống: C90-501. Đồng thời. chỉ thị M22 còn ghi nhận được kiểu allen đặc trưng riêng của 3 giống: Ern08-030; Ern08-028 và Ern08-027 (số 2. 11 và 12 trong hình) so với các giống còn lại. Do vậy. sử dụng chỉ thị M22 có thể nhận dạng ra 3 giống này trong tập đoàn 42 giống mía nghiên cứu.
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373839 40 4142 M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 9: Bảng tổng hợp các giống mía mang allen hiếm và kích thước các allen hiếm Chỉ thị Tên giống M10 M11 M12 M22 205 bp 160 bp 150 bp 255 bp K93-027 X Ern08-028 X Roc26 X C90-501 X (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.3. Kết quả nghiên cứu đa dạng di truyền của các giống mía
Từ số liệu phân tích 20 cặp mồi SSR với 42 giống mía. hệ số tương đồng di truyền của 42 giống mía nghiên cứu đã được xác lập (bảng 7).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Từ kết quả ở bảng 10 cho thấy giữa các mẫu mía nghiên cứu có hệ số tương đồng di truyền Jaccard dao động trong khoảng 0.23 – 0.95. Trong đó. hai giống Ern08-028 và CC2 quan hệ xa nhất với hệ số tương đồng di truyền là 0.23. Hệ số tương đồng di truyền cao giữa cặp giống KU60-2 và KU60-1-58 (0.95) chứng tỏ hai giống này có quan hệ di truyền rất gần nhau. Dựa trên hệ số tương đồng của các giống mía. biểu đồ quan hệ của 42 giống mía đã được xác định (hình 8).
Hình 6: Biểu đồ quan hệ di truyền giữa 42 giống mía nghiên cứu
Biểu đồ quan hệ di truyền ở hình 8 được xây dựng trên cơ sở các hệ số tương đồng di truyền giữa 42 giống mía nghiên cứu cho thấy rõ hơn sự khác biệt về mối quan hệ di truyền giữa các giống mía nghiên cứu. Qua biểu đồ di truyền cho thấy hệ số tương đồng di truyền giữa các giống mía khá gần nhau. dao động từ 0.51 đến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
0.97. Dựa vào biểu đồ quan hệ di truyền. 42 giống mía nghiên cứu được chia làm 3 nhóm khác nhau về hệ số tương đồng di truyền.
Nhóm I gồm 4 giống: giống K88-65. Ern08-027. Ern08-028 và giống Ern08- 030. Nhóm này có hệ số tương đồng di truyền so với 2 nhóm còn lại khoảng 0.51. Trong nhóm này. giống K88-65 tách riêng thành một nhánh so với 3 giống còn lại. Đồng thời. trong nhóm này cũng chứa 2 giống có hệ số tương đồng di truyền cao nhất trong 42 giống mía nghiên cứu (giữa giống Ern08-030 và giống Ern08-028 với khoảng cách tương đồng di truyền khoảng 0.97).
Nhóm II gồm 9 giống: VL4. VD93-159. K95-283. No33. PLP85-86. CC2. Roc10. No21 và KK2. Khoảng cách tương đồng giữa các giống trong nhóm dao động từ 0.65 đến 0.84. Giá trị hệ số tương đồng di truyền 0.78 là giữa giống PLP85 - 86 và giống No33. Đây cũng là khoảng cách tương đồng di truyền thấp nhất ghi nhận được trong số 42 giống mía nghiên cứu. Giá trị hệ số tương đồng di truyền cao nhất trong nhóm (0.847) là của giống VD93-159 với K95-283 và No21 với KK2. Đồng thời. trong nhóm này giống VL4 tách riêng thành một nhánh. có hệ số tương đồng di truyền so với 8 giống còn lại là xa nhất (0.65).
Nhóm III gồm 29 giống còn lại. Đây cũng là nhóm có số giống mía nhiều nhất. Khoảng cách tương đồng di truyền của nhóm dao động từ 0.82 (giữa giống DT15 và VL6) đến 0.97 (giữa giống KU60-1-58 và giống KU60-2). Đây cũng là hệ số tương đồng di truyền lớn nhất giữa các giống mía được ghi nhận trong nghiên cứu. Dựa trên biểu đồ quan hệ di truyền giữa các giống mía. nhóm 3 được chia làm 2 phân nhóm. Hệ số tương đồng di truyền giữa 2 phân nhóm khoảng 0.66.
+ Phân nhóm 1: phân nhóm 1 gồm 15 giống: C90-501. CC3. No48. No32. C1324- 74. K93-207. KU00-1-92. QD21. KU60-1-58. KU60-2. KU60-1-61. K95-156A. K88-200. Ern08-078 và RB72-454. Trong phân nhóm 1 giống C90-501 tách riêng một nhánh so với 14 giống còn lại. Khoảng cách tương đồng giữa các giống trong phân nhóm dao động từ 0.87 (giữa các cặp giống: No48 với No32. C1324-74 với K93-207. K95-156A với K88-200 và cặp Ern08-078 với RB72-454) đến 0.97 (giữa cặp KU60-1-58 và KU60-2).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Phân nhóm 2: phân nhóm 2 gồm 14 giống: Co141. VL6. DT15. Roc26. K88-92. VN84-4137. VD00236. TDD22. Roc16. Uthong3. QD86-368. K90-54. TY70-17 và K95-84. Trong phân nhóm 2 giống K95-84 tách riêng một nhánh so với 13 giống còn lại. Khoảng cách tương đồng di truyền giữa các giống trong phân nhóm 2 dao động từ 0.82 (giữa giống DT15 và VL6) đến 0.92 (giữa cặp giống K90-54 và TY70-