Nghiên cứu giải mã genome một số giống lúa địa phương của Việt Nam

Đề tài “Nghiên cứu giải mã genome một số giống lúa địa phương của.Việt Nam” nhằm ứng dụng khai thác nguồn gen lúa hiệu quả phục vụ cho công tác nghiên cứu chọn tạo ra những giống lúa mới đáp ứng yêu cầu sản xuất. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu giải mã genome một số giống lúa địa phương của Việt NamHội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhấtNGHIÊN CỨU GIẢI MÃ GENOME MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNGCỦA VIỆT NAMKhuất Hữu Trung, Lê Huy Hàm và cộng sựViện Di truyền Nông nghiệpSUMMARYSequencing the genomes of a number of native Vietnamese rice linesEight hundred and thirty seven rice varieties/lines have been investigated and collected following 6groups of good quality, salinity tolerance, drought tolerance, planthopper resistance, rice blast resistanceand bacteria blight resistance. Thirty-six varieties with typical samples and high diversity have beenselected for for genome sequencing. The databases of phenotype and genotype of those varieties havebeen supplied precious informations for screening of functional genes; building SNPs map; and designingCAPS, dCAPS and SSLP marker supporting precise selection of individuals that contain target genes. Theresults of the studies will effectively support rice breeding programs to produce new rice varieties withgood quality, high productivity, abiotic and biotic resistance capability.Keywords: Cleaved Amplified Polymorphic sequence (CAPs), Derived Cleaved AmplifiedPolymorphic sequence (dCAPS), Single Nucleotide Polymorphism (SNPs), Simple Sequence LengthPolymorphism (SSLP)I. ĐẶT VẤN ĐỀ *Tập đoàn giống lúa bản địa của Việt Nam vôcùng phong phú. Nhằm xây dựng được cơ sở dữliệu genome bên cạnh cơ sở dữ liệu hình thái vàngân hàng gen hạt, nhóm tác giả Viện Di truyềnNông nghiệp đã thực hiện đề tài “Nghiên cứugiải mã genome một số giống lúa địa phương củaViệt Nam” nhằm ứng dụng khai thác nguồn genlúa hiệu quả phục vụ cho công tác nghiên cứuchọn tạo ra những giống lúa mới đáp ứng yêu cầusản xuất.II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Vật liệu- Các tập đoàn giống lúa bản địa (chất lượng,chịu hạn, chịu mặn, kháng rầy nâu, kháng đạo ôn,kháng bạc lá) được cung cấp bởi Ngân hàng genhạt của Trung tâm Tài nguyên Thực vật, ViệnLúa đồng bằng sông Cửu Long và được thu thậptừ các địa phương của Việt Nam.- Các hóa chất thông dụng, các mồi SSR,ORF100 dùng trong nghiên cứu sinh học phân tửđược cung cấp từ các hãng Sigma, Merck…- Các thiết bị máy móc, máy tính và các phầnmềm chuyên dụng (RTA version 1.7 vàNgười phản biện: GS.TSKH. Trần Duy Quý.CASAVA version 1.7, NextGene, MEGA5,dCAPS Finder 2.0, VectorNTI v11...)2.2. Phương pháp nghiên cứu- Phương pháp đánh giá mô tả đặc điểm hìnhthái; đặc tính nông học... theo phương pháp củaIRRI, 1997.- Phương pháp tách chiết ADN tổng số (vớilượng mẫu lớn, chất lượng cao).- Phương pháp phân loại loài phụ Indica vàJaponica dựa trên ADN lục lạp (Theo phươngpháp của Kanno, 1993 và Chen, 1994).- Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyềnbằng chỉ thị phân tử SSR: Tách chiết và tinh sạchADN theo phương pháp CTAB của Obara vàKako (1998) có cải tiến; kiểm tra nồng độ tinhsạch của ADN; sử dụng các mồi SSR thích hợp(30-50 mồi cho mỗi tập đoàn), thiết kế các điềukiện tối ưu cho các phản ứng PCR để nhân nhữngđoạn ADN của genome; điện di sản phẩm PCRtrên gel polyacrylamide và nhuộm gel bằngEthidium bromide; phân tích, xử lí kết quả bằngcác chương trình phần mềm NTSYSpc 2.1(Rohlf, 2000).- Phương pháp giải trình tự genome bằng hệthống Illumina: Các mẫu ADN sẽ bị cắt thànhcác phân mảnh có kích thước thích hợp (trungbình ~ 800bp) bằng cách sử dụng một thiết bịkhí nén được gọi là máy phun sương. Tạo một195VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAMthư viện các phân mảnh đại diện cho mẫugenome cần giải trình tự. Các đầu tận cùng củacác phân mảnh ADN được làm bằng và hai trìnhtự adapter đặc hiệu được gắn vào các phân mảnhtheo quy trình của hãng (Genomic DNA SamplePrep Kit). Trình tự genome của các giống lúađược giải mã theo phương pháp ngẫu nhiên(Shortgun). Các đoạn trình tự riêng biệt đượcsắp xếp và lắp ráp thành một trình tự thống nhấtcủa hệ gen bằng phần mềm RTA version 1.7 vàCASAVA version 1.7.- Lập bản đồ SNPs và thiết kế các cặp mồidCAPS, SSLP bằng các phần mềm: Bam seek2011, CLC Genomic Workbench V6.0, MEGAV5.0, NextGENe®software V2.3.3, Vector NTIv.11 và dCAPs Finder 2.0III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Điều tra, thu thập và xây dựng các tậpđoàn giống lúa bản địa của Việt Nam (tậptrung các giống chất lượng tốt, có khả năngchống chịu với các điều kiện bất lợi sinh họcvà phi sinh học)Tổng số 837 mẫu giống lúa ở các vùng sinhthái khác nhau đã được điều tra (chất lượng tốt 233 mẫu; chịu hạn - 134 mẫu; chịu mặn - 63mẫu, kháng rầy nâu - 113 mẫu, kháng đạo ôn 161 mẫu, kháng bạc lá - 133 mẫu để chọn lọc vàxây dựng thành 6 tập đoàn với các mẫu giống lúađiển hình có độ đa dạng cao phục vụ công tácgiải mã genome. Cụ thể: Tập đoàn giống lúa chấtlượng (50 mẫu); tập đoàn giống lúa có khả năngchịu hạn (40 mẫu); tập đoàn giống lúa có khảnăng chịu mặn (38 mẫu); tập đoàn giống lúa cókhả năng kháng rầy nâu (35 mẫu); tập đoàn giốnglúa có khả năng kháng đạo ôn (34 mẫu); tập đoàngiống lúa có khả năng kháng bạc lá (38 mẫu).3.2. Đánh giá đa dạng di truyền của 6 tập đoàngiống lúa có khả năng chịu hạn, chịu mặn,chất lượng, kháng rầy nâu, kháng bạc lá,kháng đạo ôn bằng chỉ thị phân tử SSRKết quả phân tích đa dạng di truyền của cáctập đoàn giống lúa dựa trên các cặp mồi SSRđược tổng hợp ở bảng 1.Từ kết quả số liệu đánh giá đa dạng ditruyền 6 tập đoàn giống lúa bản địa của ViệtNam, chúng tôi tuyển chọn được 36 giống lúađiển hình phân bố ở các vùng miền khác nhau,có độ đa dạng cao, phục vụ cho quá trình giảimã genome:- Nhóm lúa chất lượng: Tám xoan Bắc Ninh,Tám xoan Hải Hậu, Nàng thơm Chợ Đào, Tẻnương, Thơm lài, Nếp ông táo và OM3536.- Nhóm lúa chịu hạn: Nếp bồ hóng Hảidương, Tan ngần, Ba chơ K’tê, Blào sinh sái,Nàng quớt biển và Lúa gốc đỏ.- Nhóm lúa chịu mặn: Nếp mặn, Chiêm đỏ,Lúa ngoi, Một bụi đỏ, Nàng cờ đỏ 2 và Chiêm đá.- Nhóm lúa kháng rầy nâu: Chấn thơm, Khâugiáng, Xương gà, Coi ba đất, OM5629, Khẩu liếnvà IS1.2.- Nhóm lúa kháng đ ...