Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn các giống sắn dựa vào đa hình trình tự gen GBSS1

Mục đích nghiên cứu bài viết nhằm bổ sung chỉ thị phân tử được sử dụng để đánh giá kết quả lưu giữ giống sắn và kết hợp với chỉ thị SSR liên quan đã nghiên cứu làm cơ sở chọn lọc hiệu quả các dòng sắn mang các tính trạng chọn lọc phục vụ sản xuất trong thời gian tới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu đa dạng di truyền tập đoàn các giống sắn dựa vào đa hình trình tự gen GBSS1CHI SINHHOC213-219Nghiên cứuTAPđa dạngdi truyềntập2015,đoàn37(2):các giốngsắnDOI:10.15625/0866-7160/v37n2.6536NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN CÁC GIỐNG SẮN(Manihot esculenta Crantz) DỰA VÀO ĐA HÌNH TRÌNH TỰ GEN GBSS1Nguyễn Phương Thảo1, Nguyễn Chi Mai2, Phan Minh Tuấn2,Trần Mỹ Linh3, Lê Quỳnh Liên3, Lê Quang Trung2,4, Nguyễn Tường Vân5*1Trường Đại học Quốc tế thành phố Hồ Chí MinhTrung tâm Phát triển Công nghệ cao, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam3Viện Hóa sinh Biển, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam4Viện An toàn Thực phẩm5Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *vanngtg@gmail.com2TÓM TẮT: GBSS1 (Granule bound starch synthase 1) là gen điều khiển sinh tổng hợp tinh bột ởcây sắn (Manihot esculenta Crantz) và đa dạng alen của gen phản ánh đa dạng về năng suất và chấtlượng tinh bột. Trong nghiên cứu này đa dạng di truyền của tập đoàn giống sắn đang lưu giữ đượcđánh giá dựa vào đa hình trình tự ADN dọc đoạn đích trên gen GBSS1 của 14 giống đại diện trong44 giống sắn đã đươc đánh giá bằng chỉ thị SSR. Kết quả phân tích dựa vào giá trị bootstrap trêncây phát sinh chủng loại theo phương pháp Neighbor Joining, dựa vào hệ số di truyền trên phầnmềm DNAsp4.10.9 và dựa vào đột biến điểm dọc đoạn đích 612bp trên gen GBSS1 của các giốngsắn nghiên cứu đều phản ánh đa dạng di truyền cao và phù hợp với kết quả đánh giá bằng chỉ thịSSR. Các giống sắn được phân thành 3 nhánh tách biệt trên cây chủng loại theo tỷ lệ tinh bột vànăng suất củ tươi trung bình đặc trưng của từng nhóm. Giữa các nhóm có giá trị bootstrap từ53-99% và khác biệt di truyền tin cậy (Kst=0,74, χ2=28; P=0,036) với số lượng alen (A=9) và đadạng alen (Ad =0,91) cao. Mỗi nhóm sắn có 2-5 alen đặc trưng. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụngđể đánh giá hiệu quả công tác lưu giữ nguồn gen các giống sắn. Các alen đặc trưng của từng nhómcó thể sử dụng kết hợp với chỉ thị SSR liên quan làm cơ sở để chọn lọc hiệu quả các dòng sắn có tỷlệ tinh bột cao.Từ khóa: Quần thể sắn, Manihot esculenta, đa dạng di truyền, đa hình trình tự gen GBSS1.MỞ ĐẦUSắn, Manihot esculenta Crantz, là một trongcác cây lương thực quan trọng. Củ sắn cung cấptinh bột, lá sắn chứa nhiều vitamin A, B, C vàmột số chất khoáng. Để nâng cao hiệu quả kinhtế của sắn, các tính trạng như hàm lượng tinhbột và năng suất củ tươi trong các quần thể chọnlọc luôn được đánh giá để duy trì ổn định đadạng di truyền, làm cơ sở chọn ra các dòngnguyên liệu lai tạo [6]. Đa dạng di truyền củasắn có thể được đánh giá dựa vào đa hình chiềudài sản phẩm PCR như những chỉ thị phân tử.Trong số đó, chỉ thị SSR đang được áp dụnghiệu quả [6, 10]. Một số vị trí xác định bằngmồi SSR trên nhiễm sắc thể của sắn đã đượcchứng minh là các chỉ thị phân tử liên quan đếntính trạng chọn lọc như năng suất củ tươi, hàmlượng chất khô và tỷ lệ tinh bột của sắn [2, 4].Trên thực tế, để tăng mức tin cậy về đa dạng ditruyền của quần thể, 2-3 chỉ thị phân tử cho mộttính trạng chọn lọc cần phải cùng lúc đượcnghiên cứu và áp dụng [1]. Bên cạnh chỉ thịSSR, đa dạng di truyền về tính trạng chọn lọccủa sắn có thể được đánh giá dựa vào đa hìnhtrình tự ADN của một số gen đích qui định tínhtrạng này. Đến nay, 2 gen qui định năng suất vàchất lượng tinh bột của sắn (GBSS1 và GBSS2 granule-bound starch synthase 1 và 2) đã đượcphân lập và giải trình tự [5, 9]. Trong đó,GBSS1 đã được nghiên cứu chi tiết về cấu trúc,chức năng và mức đa hình về trình tự [1, 5].Đây là cơ sở để nghiên cứu đa dạng di truyền vềnăng suất và chất lượng tinh bột của các giốngsắn khác nhau dựa vào phân tích trình tự củagen đích.Năng suất sắn củ tươi ở Việt Nam đạt trungbình khoảng 18 tấn/ha. Trong đó một số tổ hợpsắn lai cho năng suất từ 35-44 tấn/ha và tỷ lệtinh bột từ 27-30% [3]. Gần đây, Trung tâmNghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp HưngLộc thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Nôngnghiệp miền Nam phối hợp với tổ chức liên213Nguyen Phuong Thao et al.quan khác trong nước và quốc tế đã thu thập,xây dựng và lưu giữ được tập đoàn hàng trămgiống sắn làm nguyên liệu để chọn lọc và lai tạora các dòng triển vọng với năng suất củ tươi vàtỷ lệ tinh bột cao. Trong các hoạt động lưu giữvà chọn tạo giống, đánh giá đa dạng di truyềncủa các giống sắn trong tập đoàn áp dụng côngnghệ ADN giữa vai trò tiên quyết. Ứng dụngmột số chỉ thị SSR, Nguyễn Hữu Hỷ và nnk.(2013) [3] đã đánh giá được đa dạng di truyềntính trạng năng suất củ tươi của 19 giống sắntrong tập đoàn các giống sắn thu thập. Dựa vào19 chỉ thị SSR, đa dạng di truyền cao của cáctính trạng năng suất củ tươi và tỷ lệ tinh bột của44 giống sắn trong tập đoàn đã tiếp tục đượcđánh giá [11]. Trong công bố này, đa hình chiềudài sản phẩm SSR-PCR đã nhóm các đại diệncủa 44 giống sắn trong tập đoàn thành 3 nhómchính với 8 nhóm phụ trên cây chủng loại theotỷ lệ tinh bột và năng suất củ tươi sai khác tincậy về thống kê ...