Ứng dụng chỉ thị phân tử xác định cá thể trong quần thể BC1F1 (KC25/KD18) mang QTL gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất giống cây nhận gen

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng của nước ta và là nguồn thức ăn chính của nhiều nước trên thế giới. Áp lực dân số tăng cùng với những ảnh hưởng cực đoan từ biến đổi khí hậu cũng như diện tích trồng lúa ngày một thu hẹp do quá trình đô thị hóa đã làm giảm đáng kể năng suất lúa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng chỉ thị phân tử xác định cá thể trong quần thể BC1F1 (KC25/KD18) mang QTL gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất giống cây nhận genTẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 4/2016 41 ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ XÁC ĐỊNH CÁ THỂ TRONG QUẦN THỂ BC1F1 (KC25/KD18) MANG QTL/GEN QUY ĐỊNH TÍNH TRẠNG TĂNG SỐ HẠT TRÊN BÔNG VÀ CÓ NỀN DI TRUYỀN CAO NHẤT GIỐNG CÂY NHẬN GEN Trần Đ ng Khánh1(1) , Nguyễn Như Toản2, Nguyễn Thị Thúy Anh3, Trần Trung3 1 Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 3 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Tóm tắt: Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng của nước ta và là nguồn thức ăn chính của nhiều nước trên thế giới. Áp lực dân số tăng cùng với những ảnh hưởng cực đoan từ biến đổi khí hậu cũng như diện tích trồng lúa ngày một thu hẹp do quá trình đô thị hóa đã làm giảm đáng kể năng suất lúa. Do đó, việc nghiên cứu chọn tạo ra các dòng lúa năng suất cao, chất lượng tốt là việc làm rất cần thiết và mang tính thời sự. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC) là phương pháp hiệu quả để lai chuyển các QTL hoặc gen kinh tế vào các dòng ưu tú. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thành công lai chuyển QTL/gen tăng số hạt trên bông từ dòng KC25 vào giống Khang dân 18. Ở quần thể BC1F1, đã xác định được cá thể số 74 mang QTL/gen tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất đạt 83,4%. Cá thể mang gen này tiếp tục được lai chuyển, nhằm thu được các cá thể mang 100% nền di truyền của cây nhân gen, phục vụ công tác chọn tạo giống lúa cao sản. Từ khóa: Chỉ thị phân tử, Lai trở lại (MABC), Tính trạng số lượng QTL/gene, KD18, KC25.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng nhất ở Việt Nam, đồng thời cũng lànguồn cung cấp thức ăn chính cho một nửa dân số thế giới. Ngày nay, dân số ngày càngtăng nhanh đang gây áp lực lớn đến nền nông nghiệp toàn cầu và đặc biệt ở các nước đangphát triển, trong đó có Việt Nam. Diện tích đất nông nghiệp, đặc biệt là đất canh tác lúa,1 Nhận bài ngày 22.04.2016; gửi phản biện và duyệt đăng ngày 10.05.2016 Liên hệ tác giả: Trần Đăng Khánh; Email: khanhkonkuk@gmail.com42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ HÀ NỘIgiảm nhanh do sự chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp, bên cạnh quá trình đô thị hóavà công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng. Một vấn đề đáng quan tâm là ảnh hưởng tiêu cựccủa biến đổi khí hậu như lũ lụt, hạn hán, xâm nhập mặn... làm sản lượng lúa bị sụt giảmđáng kể. Để đáp ứng nhu cầu lương thực, nghiên cứu, cải tiến các giống l a có năng suấtcao, chất lượng tốt là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo an sinh xã hội, tăng thu nhập chongười dân. Yếu tố cấu thành năng suất lúa là một tính trạng phức hợp gồm: Số bông trên khóm, sốhạt trên bông và khối lượng nghìn hạt. Cho tới nay, hàng ngàn QTL liên quan tới các tínhtrạng năng suất đã được xác định và phân bổ đều trên toàn bộ hệ gen lúa. Chọn giống nhờchỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) là phương pháp thiết thực, hiệu quả trong việc chuyểnlocut gen quy định tính trạng di truyền số lượng (QTL) hay gen vào giống mới. Phươngpháp MABC cho phép rút ngắn quá trình chọn lọc, chọn lọc được những tính trạng khó,giảm thiểu giá thành và thời gian. Ở Việt Nam, chọn tạo giống lúa bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại chủ yếu tập trungchọn tạo giống lúa có khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi, những nghiên cứuchuyên sâu về cải tiến năng suất chưa nhiều. Vì vậy ứng dụng chỉ thị phân tử vàphương pháp lai trở lại để quy tụ QTL/gen quy định tăng số hạt trên bông vào giống lúaKD18 là việc làm cần thiết và có ý nghĩa.2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Vật liệu nghiên cứu - Giống lúa KC25 và KD18. KD18 gọi tắt của giống lúa Khang dân 18 là giống lúathuần được trồng khá phổ biến ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng và được nhập nội từ TrungQuốc, giống KC25 có nguồn gốc nhập nội mang QTL/gene tăng số hạt trên bông. - 03 chỉ thị phân tử đa hình tại vị trí QTL/gene quy định tăng số hạt trên bông gồmRM445, RM500, RM21615 (Khánh và cs, 2013) (Bảng 1). - 58 chỉ thị phân tử đa hình trên 12 NST giữa hai giống lúa KD18 vầ KC25. Bảng 1. Các chỉ thị cho đa hình giữa giống KD18 x KC25 tại vị trí QTL/gen TT Tên mồi NST Mồi xuôi Mồi ngược Kích thước 1 CGTAACATGCATATC ATATGCCGATATGCG 251 RM445 7 ACGCC TAGCC 2 GAGCTTGCCAGAGT GTTACACCGAGAGC 259 RM500 7 GGAAAG CAGCTC 3 RM21615 7 CTTTCCTCCTCGGCC GAGGAGCCAGGCGA 130TẠP CHÍ KHOA HỌC  SỐ 4/2016 43 GTTGC ACATCACC2.2. Phương pháp nghi n cứu - Phương pháp tách chiết và tinh sạch ADN theo phương pháp CTAB cải tiến. - Kỹ thuật PCR (theo phương pháp của IRRI có cải tiến). - Kỹ thuật điện di trên gel Agarose 0,8% , Agarose 3,5%. - Phương pháp bố trí thí nghiệm nhà lưới của Phạm Chí Thành (1986). - Phương pháp phân tích số liệu thống kê. Số liệu được xử lý thống kê trên bảng tínhbằng chương trình Excel 2007, IRRISTART 5.0 và phần mềm GGT2.3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Kết quả kiểm tra cá thể lai F1 giữa KC25/KD18 Trước khi tiến hành chọn lọc những cá thể mang kiểu gen và n ...