Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lạc kháng bệnh đốm lá muộn

Nội dung bài viết trình bày về kỹ thuật sinh học phân tử có khả năng rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chuyển các gen kháng bệnh từ loài hoang dại vào giống lạc trồng có năng suất cao, quy tụ những đặc tính quý vào một cá thể. Trong 64 dòng giống lạc có 1 giống có khả năng cho gen (A. hypoyca - TN6) và 2 giống có khả năng nhận gen (TB25 và CNC3). Tìm được 60 chỉ thị đa hình dùng để lập bản đồ trên quần.thể BC2F1 (TB25xTN6)...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lạc kháng bệnh đốm lá muộn VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LẠC KHÁNG BỆNH ĐỐM LÁ MUỘN Đồng Thị Kim Cúc, Lưu Minh Cúc, Lê Thanh Nhuận, Hà Minh Thanh, Phan Thanh Phương và cs Viện Di truyền Nông nghiệp. TÓM TẮT Kỹ thuật sinh học phân tử có khả năng rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chuyển các gen kháng bệnh từ loài hoang dại vào giống lạc trồng có năng suất cao, quy tụ những đặc tính quý vào một cá thể. Trong 64 dòng giống lạc có 1 giống có khả năng cho gen (A. hypoyca - TN6) và 2 giống có khả năng nhận gen (TB25 và CNC3). Tìm được 60 chỉ thị đa hình dùng để lập bản đồ trên quần thể BC2F1 (TB25xTN6). Bản đồ di truyền liên kết của cây lạc trên quần thể BC2F1 với tổng chiều dài của bản đồ liên kết là 531,8 cM; gồm 16 nhóm liên kết chứa 58 chỉ thị, mỗi nhóm từ 2 tới 7 chỉ thị, khoảng cách trung bình giữa 2 chỉ thị SSR bằng 9,17 cM và 5 QTL là IP1, IP2, LN1, LN2, DS quy định lần lượt 25,26%; 12,26%; 19,6%; 12,43% và 8,65% sự biến động kiểu hình tính kháng bệnh đốm lá muộn. Các chỉ thị liên kết với các QTL có thể dùng cho chọn giống là PM179; GM633; GM2301 IPAHM103; Lec1; seq7G02; TC9F10 và GM1760. Hai QTL LN1 và IP2 cùng nằm trên nhóm liên kết 6, có vị trí rất gần nhau và có chỉ thị PM179 liên quan tới cả hai QTL này. Đã đưa vào hệ thống khảo nghiệm Quốc gia và khảo nghiệm sản xuất 04 giống lạc triển vọng, kháng bệnh đốm lá muộn điểm 13: ĐM1, ĐM2, ĐM3, ĐM4 vượt so với giồng đối chứng L14 từ 16,5% đến 23,0%. Từ khóa: Lạc đốm lá muộn, Chỉ thị phân tử, Bản đồ chỉ thị phân tử liên kết. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh đốm lá muộn là một trong những bệnh lá gây hại nghiêm trọng đối với cây lạc trên toàn thế giới. Bệnh nặng có thể gây tổn thất 50 – 70% sản lượng trong một vụ Tác nhân gây bệnh đốm lá muộn là nấm Phaeoisariopsis personata (Berk. & M.A. Curtis van Arx). Nguồn gen kháng bệnh đốm lá muộn có ở một số ít giống lạc trồng, trong khi một số loài lạc hoang dại Arachis có khả năng kháng cao với bệnh đốm lá muộn (Tiwari và Cs 1984). Nhưng có hạn chế lớn trong việc chuyển gen từ loài lạc hoang dại Arachis vào lạc trồng bởi vì khả năng kết hợp. Kỹ thuật sinh học phân tử có khả năng khắc phục các mặt hạn chế đó, rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả chuyển các gen kháng bệnh tử loài hoang dại vào giống lạc trồng có năng suất cao. Công nghệ chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) giúp các nhà chọn giống loại trừ được các tính trạng không mong muốn liên kết trong các phép lai và chọn lọc. Do đó, việc nghiên cứu xác định các chỉ thị phân tử có liên quan đến tính kháng bệnh đốm lá muộn góp phần thiết thực trong việc chọn tạo giống kháng bệnh. Việc nghiên cứu di truyền tính trạng năng suất giúp các nhà chọn giống có thể quy tụ những đặc tính năng suất vào một cá thể. 494 II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu - Tập đoàn giống: gồm 64 dòng/giống lạc, trong đó 21 dòng/giống được nhập nội và 43 dòng giống trong nước. - Thiết bị và hóa chất: Các thiết bị máy móc, vật liệu hóa chất chuyên dụng trong nghiên cứu sinh học phân tử & các hóa chất thông dụng khác. Tổng số 425 chỉ thị vệ tinh SSR ở lạc. - Vật liệu dùng cho lấy mẫu, phân lập và lây nhiễm bệnh nhân tạo: Các chủng nấm đốm lá muộn lạc thu thập từ các vùng có dịch bệnh để đánh giá bệnh nhân tạo. 2.2. Phương pháp - Phương pháp CTAB cải tiến để tách chiết ADN. - Phương pháp PCR và điện di trên gel polyacrylamide để phân tích các chỉ thị SSR. - Phương pháp MAP MAKER QTL để lập bản đồ di truyền liên kết. - Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng: Theo quy trình kỹ thuật sản xuất lạc của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành, được thiết kế theo khối ngẫu nhiên RCBD với 3 lần nhắc lại. Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 3.1. Thu thập, đánh giá, xây dựng nguồn vật liệu Đánh giá tính kháng bệnh đốm muộn của tập đoàn 64 giống lạc thu thập được cho thấy có 2 giống: số 9 (CNC3) và giống số 16( TB25) năng suất cao nhưng bị nhiễm nặng với bệnh đốm lá muộn, tỷ lệ bệnh từ 11,22 13,74%; chỉ số bệnh từ 1,55 - 1,77%. Giống A. hypoyca × A. cardenasii (TN6) kháng cao với bệnh đốm lá muộn (điểm 1), tỷ lệ bệnh 1,62%; chỉ số bệnh 0,15%. 3.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm hạt của các mẫu giống 3.2. Lập bản đồ QTLs liên kết tính trạng kháng bệnh đốm lá muộn Đã thu thập được một tập đoàn lạc gồm 64 mẫu giống từ nguồn trong nước và nhập nội. Trong tập đoàn 67,2% là giống lạc địa phương, 32,8% là các giống lạc nhập nội. 3.2.1. Sàng lọc chỉ thị đa hình giữa hai giống bố mẹ của quần thể lập bản đồ TB25/TN6 - Phương pháp đánh giá, điều tra, lây bệnh bệnh đốm lá muộn: theo phương pháp của Viện Bảo vệ Thực vật và Viện Nghiên cứu Quốc tế Cây trồng cạn (ICRISAT). III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1.2. Đánh giá khả năng kháng bệnh đốm muộn của tập đoàn giống Đã sử dụng 425 chỉ thị trong sàng lọc, đánh giá đa hình giữa các giống bố mẹ của quần thể lập bản đồ để tìm các chỉ thị phân tử đa hình phục vụ cho mục đích lập bản đồ. 19 20    21    22    23     24   25     26      27      28      29     30      1 2   3  4  5  6 7  8  9  10 11 12 13  14 15  16  17 18  31  32  33  34  35 36  37  38  39   40   41  42  43  44  45  46  47  48   49  50  51  52  53  54  5556 57 58 59  60  61  62 63 64 65 66 67 68  69 70 71 72 73 74 75 76   77    Hình 1. Kết quả đánh giá đa hình hai giống lạc TB25 và TN6 để sàng lọc chỉ thị đa hình dùng cho lập bản đồ. Hình 1 cho thấy, hai giống TB25 và TN6 sàng lọc với 54 chỉ thị cho kết quả 13 chỉ thị cho đa hình, đó là các chỉ thị số13, 14, 15, 24, 26, 31, 32, 39, 41, 44, 47, 48, 52. Tiếp tục sàng lọc các chỉ thị khác, kết quả là, trong tổng số 425 chỉ thị sử dụng, chỉ có 60 chỉ thị đa hình được dùng để lập bản đồ trên quần thể BC2F1. Danh sách các chỉ thị cho đa hình được tổng hợp trong bảng 1. Bảng 1. Chỉ thị đa hình giữa hai giống bố mẹ của quần thể lập bản đồ TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tên chỉ thị Seq13A7 Seq 1B09 Seq13E06 Seq14C11 Seq7G02 Seq17C09 Seq19A5 Seq3F05 Seq3A08 Seq2A05 Seq3E10 Seq8 ...