Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn lọc cá thể BC1F1 (tổ hợp lai KD18/KC25) mang QTL/gen tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất giống nhận gen

Nội dung bài viết trình bày rằng việc nghiên cứu chọn tạo ra các dòng/giống lúa năng suất là việc làm cấp bách và cần thiết. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC) là phương pháp hữu hiệu để lai chuyển các QTL hoặc gen vào dòng/giống ưu tú. Trong nghiên cứu này, nhờ ứng dụng MABC, đã lai chuyển thành công QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông từ dòng cho gen (KC25) vào giống nhận gen (Khang dân 18).

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn lọc cá thể BC1F1 (tổ hợp lai KD18/KC25) mang QTL/gen tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất giống nhận gen Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHỌN LỌC CÁ THỂ BC1F1 (TỔ HỢP LAI KD18/ KC25) MANG QTL/GEN TĂNG SỐ HẠT TRÊN BÔNG VÀ CÓ NỀN DI TRUYỀN CAO NHẤT GIỐNG NHẬN GEN Nguyễn Thị Thúy Anh1, Trần Trung1, Khuất Hữu Trung2, Lê Hùng Lĩnh2, Tạ Hồng Lĩnh2, Hoàng Kim Thành2, Thân Thị Thành2, Nguyễn Như Toản3, Nguyễn Thị Loan2, Trần Đăng Khánh2 (1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, (3)Trường Đại học Sư phạm 2, (2) Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam TÓM TẮT Lúa (Oryza sativa L) là cây lương thực quan trọng của nước ta và là nguồn lương thực chính của nhiều nước trên thế giới. Trước những ảnh hưởng cực đoan từ biến đổi khí hậu, áp lực dân số ngày một tăng cùng với quỹ đất trồng lúa bị thu hẹp do quá trình đô thị hóa đã ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lúa. Do vậy, việc nghiên cứu chọn tạo ra các dòng/giống lúa năng suất là việc làm cấp bách và cần thiết. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC) là phương pháp hữu hiệu để lai chuyển các QTL hoặc gen vào dòng/giống ưu tú. Trong nghiên cứu này, nhờ ứng dụng MABC, đã lai chuyển thành công QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông từ dòng cho gen (KC25) vào giống nhận gen (Khang dân 18). Ở thế hệ BC1F1 đã chọn được cá thể số 74 mang gen và có nền di truyền cao nhất giống cây nhận gen đạt 83,4%. Từ khóa: Chọn giống phân tử kết hợp lai trở lại (MABC), QTL/gen, KD18, KC25 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa (oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng nhất ở Việt Nam, đồng thời cũng là nguồn cung cấp thức ăn chính cho hơn một nửa dân số thế giới. Từ một nước thiếu lương thực, Việt Nam đã trở thành một trong những quốc gia xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Những năm gần đây do quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng, bên cạnh việc chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp làm đất trồng lúa bị giảm nhanh. Thêm vào đó là biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp với mức độ ngày càng nghiêm trọng và xảy ra trên diện rộng. Chính vì vậy, đã làm giảm đáng kể sản lượng lúa gạo, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an ninh lương thực và ổn định xã hội. Dân số thế giới liên tục tăng dẫn đến nhu cầu về lương thực của con người tăng. Đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội của thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng ở hiện tại và tương lai thì năng suất lúa luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Để năng suất lúa vượt trần, thì một trong những chiến lược quan trọng nhất là ứng dụng công nghệ sinh học vào việc chọn tạo giống mới. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (Marker assisted backcrossing MABC) được ứng dụng khá phổ biến, nhằm giảm bớt thời gian, chi phí, mang lại độ tin cậy cao. MABC là phương pháp thiết thực, hiệu quả trong việc chuyển locus gen quy định tính trạng di truyền số lượng (QTL) hay gen vào giống mới. Việc nhận dạng đa hình chọn lọc cá thể trong quần thể BC1F1 của tổ hợp lai KD18/KC25 nhằm chọn lọc chính xác cá thể mang QTL/gen tăng số hạt trên bông được chuyển vào. Vì vậy, giảm đáng kể số lượng cá thể cần gieo trồng để theo dõi trên đồng ruộng, tích kiệm thời gian, công sức cho các nhà chọn giống. Chính vì những vấn đề nêu trên, việc ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn lọc cá thể trong quần thể BC1F1 là một vấn đề cần thiết. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Gồm hạt lai BC1F1 của tổ hợp lai KD18/KC25 (KD18 là tên viết tắt của giống Khang dân18 được trồng khá phổ biến ở đồng bằng sông Hồng của Việt Nam được chọn làm giống nhận QTL/genvà giống KC25 có nguồn gốc nhập nội mang QTL/gen tăng số hạt trên bông sử dụng làm giống cho QTL/gen). - 61 chỉ thị SSR được sử dụng liệt kê trong bảng 1 và một số hóa chất chuyên dụng dùng trong sinh học phân tử. 1 Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai Bảng 1. Các chỉ thị cho đa hình giữa giống KD18/KC25 TT 1 Tên mồi NST Kích thước (bp) Tên mồi NST Kích thước (bp) 245 TT 31 RM10115 1 RM3 6 145 2 RM11504 3 1 281 32 RM527 6 233 4 RM3412b 1 110 33 RM528 6 232 RM493 1 211 34 RM345 6 167 5 RM7075 1 155 35 RM3628 6 126 6 RM10800 1 143 36 RM494 6 203 7 RM10815 1 207 37 RM19238 6 169 8 RM10916 1 296 38 RM7434 6 143 9 RM5365 1 180 39 RM248 7 102 10 RM5356 2 134 40 RM11 7 11 RM6 2 163 41 RM445 7 140 251 12 RM526 2 240 42 RM500 7 259 13 RM7355 2 191 43 RM21615 7 130 14 RM3297 3 163 44 RM21539 7 394 15 RM14795 3 160 45 RM21769 7 337 16 RM14820 3 189 46 RM7338 7 164 17 RM282 3 136 47 RM447 8 111 18 RM3654 3 112 48 RM22825 8 160 19 RM5480 3 186 49 RM331 8 176 20 RM7389 3 111 50 RM296 9 123 21 RM514 3 259 51 RM1208 9 187 22 RM551 4 192 52 RM7175 9 105 23 RM16589 4 195 53 RM25181 10 162 24 RM280 4 155 54 RM25271 10 185 25 RM16820 4 173 55 RM24865 10 195 26 RM3333 4 201 56 RM206 11 147 27 RM349 4 136 57 RM7283 11 183 28 RM31 5 140 58 RM341 11 172 29 RM19199 5 158 59 RM247 12 131 30 RM7027. 5 85 60 RM1194 12 170 61 RM7102 12 169 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tách chiết và tinh sạch ADN tổng số dựa trên phương pháp CTAB cải tiến của Shagai - Maroof và cs (1984) - Kỹ thuật PCR. - Kỹ thuật điện di trên gel Agarose và kỹ thuật điện di trên gel Polyacrylamid. - Phương pháp phân tích số liệu thống kê: Số liệu được xử lý thống kê trên chương trình Excel 2007 và phần mền Graphical Genotyper 2 (GGT2). 2 VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 1. Chọn lọc các cá thể mang QTL/gen ở thế hệ BC1F1 Để xác định những cá thể BC1F1 mang gen đích, chúng tôi sử dụng 2 chỉ thị phân tử đa hình: RM445, RM500 liên kết chặt với QTL/gen tăng số hạt trên bông tại các vị trí 17,46Mb và 15,91Mb trên nhiễm sắc thể số 7 (NST) (Trần Đăng Khánh và cs 2012) được thể hiện ở hình 1. Hình 1. Vị trí chỉ thị phân tử liên kết chặt với QT/gen tăng số hạt trên bông Kết quả sàng lọc 312 cá thể BC1F1 với hai chỉ thị đa hình liên kết chặt với QTL/gen được minh họa ở hình 2. Kết quả sàng lọc với chỉ t ...