Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ VIỆN SINH THÁI TÀI NGUYÊN SINH VẬT ****************** NGUYỄN THỊ LY NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN GIỐNG LÚA CHẤT LƢỢNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR Chuyên ngành: Sinh học Thực nghiệm Mã số: 60420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Khuất Hữu Trung HÀ NỘI, 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Khuất Hữu Trung cùng ban lãnh đạo Viện Di truyền Nông nghiệp và tập thể Bộ môn Kỹ thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Phòng đào tạo Sau đại học – Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Cảm ơn Ban Chủ Nhiệm Để Tài Nghị định thƣ Việt Nam và Vƣơng quốc Anh cùng toàn thể các thành viên tham gia Đề tài đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt bản luận văn. Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và các bạn đồng nghiệp trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện bản luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Ly Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dƣới sự chỉ bảo của thầy hƣớng dẫn và giúp đỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu Bộ môn Kỹ thuật Di truyền – Viện Di truyền Nông nghiệp. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kì nghiên cứu nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên. Nguyễn Thị Ly Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH xi MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1.Vài nét sơ lƣợc về cây lúa 4 1.1.1. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa 4 1.1.2. Phân loại lúa 6 1.2. Tài nguyên di truyền lúa Việt Nam 10 1.3. Các giống lúa chất lƣợng trên thế giới và ở Việt Nam 12 1.3.1. Các yếu tố cấu thành đặc tính chất lượng của lúa 14 1.3.2. Một số nghiên cứu về lai tạo các giống lúa chất lượng trên thế giới và ở Việt Nam 15 1.3.2.1. Trên thế giới 15 1.3.2.2. Ở Việt Nam 18 1.4. Các kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền lúa bằng chỉ thị DNA 19 1.4.1. Kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism - đa hình đoạn phân cắt giới hạn) 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.4.2. Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase Chain Reaction , PCR) 20 1.4.2.1. Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism - đa hình chiều dài đoạn nhân bội) 20 1.4.2.2. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA - DNA đa hình được nhân bội ngẫu nhiên) 21 1.4.2.3. Chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats) 21 1.5. Tình hình nghiên cứu đa dạng di truyền lúa trên thế giới và ở Việt Nam 24 1.5.1. Trên thế giới 24 1.5.2. Ở Việt Nam 27 1.6. Một số nghiên cứu sử dụng Marker phân tử trong nghiên cứu xác định gene thơm 29 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1. Vật liệu nghiên cứu 34 2.1.1. Vật liệu 34 2.1.2. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm 34 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 39 2.2.1. Tách chiết DNA tổng số 39 2.2.2. Phản ứng PCR 39 2.2.3. Chu trình PCR 40 2.2.4. Điện di kiểm tra sản phẩm PCR 40 2.2.5. Phân tích và xử lý số liệu 41 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số 42 3.2. Hệ số PIC, số allele và tổng số băng DNA thể hiện trên từng cặp mồi 42 3.3. Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 45 3.4. Xác định các allele hiếm xuất hiện trong tập đoàn lúa chất lƣợng nghiên cứu 47 3.5. Kết quả phân tích mối quan hệ di truyền của các giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 53 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2AP 2-Acetyl-1-Pyrroline AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism BAC Bacterial Artificial Chromosome BADH Betaine Aldehyde dehydrogenase Bp Base pair CMS Cytoplasmic Male Sterility cs Cộng sự CTAB Cetyl-Trimethyl-Amonium-Bromid DNA Deoxyribonucleic acid dNTPs Deoxyribonucleotide Triphosphates ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long EDTA Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid EtBr Ethidium Bromide HPLC High Performance Liquid Chromatography ISSRs Inter - Simple Sequence Repeats MAB Marker Assisted Backcrossing MAS Marker Assisted selection NST Nhiễm Sắc Thể Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PCR Polymerase Chain Reaction PIC Polymorphic Information Content QTL Quantitative Trait Loci RAPD Random Amplified Polymorphic DNA RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism SDS Sodium Dodecyl Sulfate SSR Simple Sequence Repeat TAE Tris-Acetic acid-EDTA TBE Tris-boric acid-EDTA Taq polymerase Thermus aquaticus Polymerase TE Tris-EDTA TGMS Temperature-sensitive genic male sterility WA wild - abortive Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Phân loại chi Oryza (Nguồn: Vaughan, 1994) 8 Bảng 1.2. Đặc trƣng hình thái và sinh lý tổng quát của 3 nhóm giống lúa 9 Bảng 2.1. Danh sách 50 giống lúa thu thập dùng trong nghiên cứu 34 Bảng 2.2. Thông tin về các cặp mồi trong nghiên cứu 35 Bảng 3.1. Số allele thể hiện và hệ số PIC của 31 cặp mồi SSR 42 Bảng 3.2. Tỷ lệ khuyết số liệu (M) và tỷ lệ dị hợp tử (H) của các giống lúa chất lƣợng nghiên cứu 44 Bảng 3.3.Tổng hợp các allele hiếm xuất hiện ở các locus khác nhau với các giống lúa khác nhau 47 Bảng 3.4: Mối quan hệ di truyền giữa 50 giống lúa chất lƣợng 55 [...]... gene lúa chất lƣợng bản địa của Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đánh giá mức độ đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chất lƣợng của Việt Nam ở mức phân tử và xác định đƣợc tỷ lệ dị hợp, phân tích mối quan hệ di truyền của các giống lúa chất lƣợng nghiên cứu làm cơ sở phân loại, xác định các marker nhận dạng chính xác một số nguồn gene phục vụ công tác bảo tồn và chọn, tạo giống lúa chất lƣợng của Việt Nam. .. và cần thiết trong nghiên cứu chọn tạo giống cũng nhƣ trong sản xuất lúa chất lƣợng Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành đề tài: Nghiên cứu đa dạng di Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ truyền tập đoàn giống lúa chất lượng bản địa Việt Nam bằng chỉ thị phân tử SSR (microsatellite)’’ nhằm đánh giá đa dạng di truyền, nhận dạng chính xác một số nguồn gene lúa bản địa quý, phục vụ cho... hẳn các giống lúa cải tiến Chỉ thị SSR có khả năng phân biệt các cá thể có quan hệ di truyền gần gũi, đồng thời số lƣợng các allele cao hơn chỉ thị AFLP Các tác giả cũng chỉ ra rằng chỉ cần chọn chính xác 4 chỉ thị SSR là có thể nghiên cứu các allele dị hợp tử ở lúa [61] Tác giả Natalya (2000), sử dụng chỉ thị RFLP đánh giá đa dạng di truyền của 342 giống lúa Việt Nam và nhận thấy rằng các giống lúa đƣợc... thập từ miền Nam Việt Nam thuộc nhóm Indica và các giống lúa thu từ miền Bắc thì phần lớn thuộc nhóm Japonica Sau nghiên cứu tác giả đã đƣa ra kết luận Việt Nam là một nƣớc có đa dạng di truyền lúa thuộc loại cao nhất thế giới [57] Tác giả Sujatha (2004), nghiên cứu quan hệ di truyền giữa các giống lúa Basmati bằng chỉ thị SSR Nghiên cứu đƣợc tiến hành trên 30 giống lúa thơm (bao gồm 22 giống lúa Basmati... tồn đa dạng nguồn gene lúa chất lƣợng ở mức phân tử Ý nghĩa thực tiễn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nghiên cứu đa dạng di truyền thông qua các chỉ thị phân tử góp phần nâng cao hiệu quả công tác bảo tồn, chọn và lai tạo giống lúa có phẩm chất gạo tốt, năng suất cao Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng Đối tƣợng nghiên cứu là tập đoàn 50 giống lúa chất lƣợng của Việt Nam. .. cứu đa dạng di truyền lúa trên thế giới và ở Việt Nam 1.5.1 Trên thế giới Tác giả Olufowote et al., (1997), đã nghiên cứu biến động di truyền trong giống của 71 giống lúa bằng cả hai loại chỉ thị SSR và RFLP Kết quả cho thấy các giống lúa địa phƣơng có mức độ đa dạng, hỗn tạp và dị hợp tử cao hơn các giống lúa cải tiến Cả hai phƣơng pháp đều cho thấy số lƣợng các allele ở các giống lúa địa phƣơng cao... nguyên di truyền lúa Việt Nam Rất nhiều nhà khoa học trên thế giới cho rằng Việt Nam là một trong những trung tâm khởi nguyên của cây lúa trong vùng Đông Nam Á, Ấn Độ, Miến Điện và Đông Dƣơng Theo Dao T.T (1996), trên lãnh thổ Việt Nam tồn tại ba nhóm giống lúa cổ truyền có các đặc tính di truyền khác nhau: nhóm giống lúa Việt - Thái (phân bố ở vùng núi phía Bắc, chủ yếu là lúa nƣơng, nhóm giống lúa này... chất lƣợng của Việt Nam Các giống này đang đƣợc lƣu giữ và bảo tồn tại ngân hàng gene Cây trồng Quốc gia (Trung tâm Tài nguyên Thực vật) và ngân hàng gene của Viện Lúa đồng bằng sông Cửa Long Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu, đánh giá nguồn gene ở mức phân tử bằng chỉ thị SSR Các thí nghiệm đƣợc tiến hành tại Bộ môn Kĩ thuật Di truyền - Viện Di truyền Nông nghiệp Việt Nam Đề tài đƣợc thực hiện trong... độ tan trong nƣớc và chỉ cao gấp 30 lần ở gạo không thơm [83], [84] 1.3.2 Một số nghiên cứu về lai tạo các giống lúa chất lượng trên thế giới và ở Việt Nam 1.3.2.1 Trên thế giới Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế bắt đầu phát triển giống lúa thơm Basmati năng suất cao vào đầu năm 1970 Nghiên cứu đƣợc thực hiện trên những cặp lai đầu tiên, giữa giống lúa Basmati 370 và các dòng lúa Indica cải tiến có hàm lƣợng... rất nhỏ (2bp) Chỉ thị SSR dùng để đánh giá đa dạng di truyền, xác lập quan hệ di truyền của cây trồng, chọn lọc tính kháng bệnh, một số tính trạng có quan hệ chặt chẽ với năng suất ở cây lúa, lập bản đồ, nghiên cứu locus tính trạng số lƣợng (QTL) Ưu điểm và hạn chế của chỉ thị SSR Thuận lợi to lớn của phân tích SSR là phƣơng pháp này biểu hiện số lƣợng lớn sự đa hình Hơn nữa, khả năng phân biệt các . http://www.lrc-tnu.edu.vn/ truyền tập đoàn giống lúa chất lượng bản địa Việt Nam bằng chỉ thị phân tử SSR (microsatellite)’’ nhằm đánh giá đa dạng di truyền, nhận dạng chính xác một số nguồn gene lúa bản địa quý,. NGUYÊN SINH VẬT ****************** NGUYỄN THỊ LY NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN GIỐNG LÚA CHẤT LƢỢNG BẢN ĐỊA VIỆT NAM BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR Chuyên ngành: Sinh học Thực nghiệm. gene lúa chất lƣợng bản địa của Việt Nam. Mục đích nghiên cứu Đánh giá mức độ đa dạng di truyền tập đoàn giống lúa chất lƣợng của Việt Nam ở mức phân tử và xác định đƣợc tỷ lệ dị hợp, phân