Các kỹ thuật chỉ thị DNA trong nghiên cứu và chọn lọc thực vật

Bài viết này sẽ giới thiệu tổng quát về hầu hết các kỹ thuật chỉ thị DNA hiện có và ứng dụng của chúng trong nghiên cứu và chọn lọc ở thực vật nhằm cung cấp thông tin cần thiết và cập nhật cho các nhà nghiên cứu và chọn giống trong việc lựa chọn kỹ thuật chỉ thị DNA phù hợp cho nghiên cứu và chọn lọc ở thực vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các kỹ thuật chỉ thị DNA trong nghiên cứu và chọn lọc thực vậtTAP CHI SINH HOC 2014, 36(3): 265-294Các kỹ thuật chỉ thị DNADOI: 10.15625/0866-7160/v36n3.5974CÁC KỸ THUẬT CHỈ THỊ DNA TRONG NGHIÊN CỨUVÀ CHỌN LỌC THỰC VẬTNguyễn Đức ThànhViện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, nguyenducthanh_pcg@ibt.ac.vnTÓM TẮT: Từ thập kỷ 80 của thế kỷ trước, các kỹ thuật chỉ thị DNA được bắt đầu và phát triểnnhanh chóng trở thành lĩnh vực quan trọng trong sinh học phân tử. Các chỉ thị DNA được sử dụngrộng rãi trong nghiên cứu và chọn lọc. Các kỹ thuật chỉ thị DNA được xây dựng để phát triển các chỉthị DNA cho nghiên cứu đa dạng di truyền, phát sinh loài, phân loại, đánh dấu và xác định gen; chochọn lọc nguồn gen và chọn giống nhờ chỉ thị phân tử. Sự phát triển của hàng loạt các chỉ thị DNAkhác nhau cùng với các nguyên lý, phương pháp và ứng dụng của chúng dẫn đến việc cần thiết xemxét một cách cẩn thận trong việc lựa chọn kỹ thuật phù hợp cho mục đích nghiên cứu. Không có chỉthị DNA nào hiện biết có thể đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu của nhà nghiên cứu. Phụ thuộc vàovấn đề nghiên cứu, có thể chọn trong các kỹ thuật chỉ thị DNA khác nhau mà mỗi kỹ thuật có thể cómột số đặc tính cần thiết. Ở Việt Nam, một số kỹ thuật chỉ DNA được bắt đầu sử dụng từ cuối nhữngnăm 90 của thế kỷ XX. Tuy nhiên, việc sử dụng còn hạn chế vì mới chủ yếu sử dụng các kỹ thuật nhưđa hình DNA nhân bản ngẫu nhiên, kỹ thuật các chuỗi lặp lại đơn giản hay tiểu vệ tinh, kỹ thuật đahình độ dài các đoạn nhân bản chọn lọc trong các nghiên cứu: đa dạng di truyền, lập bản đồ liên kếtphân tử và chọn giống nhờ chỉ thị phân tử ở thực vật. Bài tổng quan này sẽ giới thiệu tổng quát về hầuhết các kỹ thuật chỉ thị DNA hiện có và ứng dụng của chúng trong nghiên cứu và chọn lọc ở thực vậtnhằm cung cấp thông tin cần thiết và cập nhật cho các nhà nghiên cứu phân loại, bảo tồn và chọngiống trong việc lựa chọn kỹ thuật chỉ thị DNA phù hợp.Từ khóa: Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử, chọn lọc nguồn gen, đa dạng di truyền, kỹ thuật chỉ thịDNA, xác định gen.MỞ ĐẦUKể từ khi chỉ thị DNA đầu tiên được pháttriển và ứng dụng cho đến cuối những năm 90của thế kỷ XX, hàng loạt chỉ thị DNA hay còngọi là chỉ thị phân tử được ra đời đó là các chỉthị: chỉ thị đa hình độ dài các đoạn cắt hạn chế(RFLP-restrictionfragmentlengthpolymorphism [20], chuỗi lặp ngắn liền kề(STR-short tandem repeats [64], số lượng thayđổi các chuỗi lặp lại liền kề (VNTR-variablenumber tandem repeat [127], chỉ thị nhân bảnallen đặc biệt (AS-PCR-allele specificpolymerase chain reaction [97], các oligo allenđặc biệt (ASO-allele specific oligo [15], đa hìnhcấu tạo sợi đơn (SSCP-single strandedconformation polymorphism [136], vị trí chuỗiđánh dấu (STS-sequence tagged site [134], đahình DNA nhân bản ngẫu nhiên (RAPD-randomamplified polymorphic DNA [197], chỉ thị tạora do phản ứng PCR với các mồi tùy tiện (APPCR-arbitrarily primed PCR [195], vị trí trìnhtự tiểu vệ tinh được đánh dấu (STMS-sequencetagged microsatellite site [16], dấu DNA nhânbản (DAF-DNA amplification fingerprinting[28], chỉ thị trình tự biểu hiện (EST-expressedsequence tags [2], đa hình độ dài các chuỗi đơngiản(SSLP-simplesequencelengthpolymorphism [38], chuỗi đa hình nhân bảnđược cắt hạn chế (CAPS-cleaved amplifiedpolymorphic sequence [6], chỉ thị tạo ra do phảnứng PCR với mồi thoái hóa-mồi có vị trí mà ởđó có thể thay thế các oligo khác nhau (DOPPCR-degenerate oligonucleotide primed PCR[170], chỉ thị nhân bản sợi thay thế (SDA-stranddisplacement amplification [190], chuỗi lặp lạiđơn giản (SSR-simple sequence repeat [5], vùngnhân bản chuỗi DNA được mô tả (SCARsequence characterized amplified regions [137],đa hình nucleotide đơn (SNP-single nucleotidepolymorphism [78], chỉ thị phản ứng nhân bảnbằng mồi đơn (single primer amplificationreactions [60], đa hình các locus tiểu vệ tinhnhân bản chọn lọc (SAMPL-selectiveamplification of microsatellite polymorphic loci[122], tiểu vệ tinh neo nhân bản (AMP-PCRanchored microsatellite primed PCR [212], đa265Nguyen Duc Thanhhình tiểu vệ tinh nhân bản ngẫu nhiên (RAMPrandom amplified microsatellite polymorphism[201], chuỗi lặp lại đơn giản giữa (ISSR-intersimple sequence repeat [212]), các mồi liênquan đến allen đặc biệt (ASAP-allele specificassociated primers [57], đa hình độ dài đoạnnhân chọn lọc (AFLP-amplified fragment lengthpolymorphism [200], chỉ thị PCR lồng vị tríchọn lọc (SSI-site-selected insertion PCR [92],tiểu vệ tinh nhân bản ngẫu nhiên (RAM-randomamplified microsatellites [66], đa hình nhân bảnchuỗi đặc biệt (S-SAP-sequence specificamplification polymorphism [193], các trình tựlặp lại đơn giảm neo (ASSR-anchored simplesequence repeats [191] và chỉ thị PCR đảo(IPCR-inverse PCR [187]. Các kỹ thuật chỉ thịDNA tương ứng được xây dựng để phát triểnchỉ thị DNA cho nghiên cứu đa dạng di truyền,phát sinh loài, phân loại, đánh dấu và xác địnhgen; cho chon lọc nguồn gen và chọn giống nhờchỉ thị phân tử. Không có chỉ thị DNA nào hiệncó có thể đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu củanhà nghiên cứu. Phụ thuộc vào vấn đề nghiêncứu, ta có thể chọn trong các kỹ thuật chỉ thịDNA khác nhau mà mỗi kỹ thuật có thể có mộtsố đặc tính cần thiết. Ở Việt Nam, một số kỹthuật chỉ DNA được bắt đầu sử dụng từ cuốinhững năm 90 của thế kỷ XX. Tuy nhiên, việcsử dụng còn hạn chế vì mới chủ yếu sử dụngcác kỹ thuật như đa hình DNA nhân bản ngẫunhiên, kỹ thuật các chuỗi lặp lại đơn giản haytiểu vệ tinh, kỹ thuật đa hình độ dài các đoạnnhân bản chọn lọc trong các nghiên cứu: đadạng di truyền và đánh giá nguồn gen [22, 37,171, 172], lập bản đồ liên kết phân tử [98, 173]và chọn giống nhờ chỉ thị phân tử ở thực vật[99, 104]. Bài tổng quan này sẽ giới thiệu tổngquát về hầu hết các kỹ thuật chỉ thị DNA hiệncó và ứng dụng của chúng trong nghiên cứu vàchọn lọc ở thực vật nhằm cung cấp thông tincần thiết và cập nhật cho các nhà nghiên cứu vàchọn giống trong việc ...