Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ hình thái và mức độ phân tử tập đoàn các dòng lúa đột biến được tạo ra từ giống lúa ST19 và Q2

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

NGUYỄN THÁI DƯƠNG

ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở MỨC ĐỘ

HÌNH THÁI VÀ MỨC ĐỘ PHÂN TỬ TẬP ĐOÀN

CÁC DÒNG LÚA ĐỘT BIẾN ĐƯỢC TẠO RA TỪ

GIỐNG LÚA ST19 VÀ Q2

Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm

Mã ngành: 8420114

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Khuất Hữu Trung

Đơn vị công tác: Viện Di Truyền Nông Nghiệp Việt Nam

Hà Nội – 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này được thực hiện bởi bản thân tôi dưới

sự hướng dẫn của PGS.TS. Khuất Hữu Trung. Kết quả đề tài là một phần kết

quả của đề tài NCS. Hoàng Thị Loan: “Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân

tử và đột biến thực nghiệm để nâng cao chất lượng lúa ST19 và Q2”. Các

số liệu và tài liệu trích dẫn nêu trong luận văn là trung thực. Kết quả nghiên

cứu trong luận văn này không trùng với bất kì công trình nào đã được công bố

trước đó.

Tôi xin chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.

Tác giả luận văn

Nguyễn Thái Dương

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Khuất Hữu Trung, người hướng

dẫn đề tài, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ, cung cấp

tài liệu, kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Viện Sinh thái – Viện Hàn

lâm khoa học Việt Nam, Ban Lãnh đạo Viện Di Truyền Nông Nghiệp, các

anh chị em bộ môn Kĩ Thuật Di Truyền – Viện Di Truyền Nông Nghiệp đã

tạo điều kiện và hỗ trợ cho quá trình học tập, nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn đề tài độc lập cấp nhà nước, mã số ĐT.ĐL￾G36.2012, cảm ơn NCS – Hoàng Thị Loan đã thiết kế, hướng dẫn và trực tiếp

bố trí các thí nghiệm cho tôi, động viên, giúp đỡ, cung cấp tài liệu, và tạo điều

kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài.

Cuối cùng, xin gửi lời biết ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã

yêu thương, thông cảm, chia sẽ, an ủi, khích lệ tôi trong những lúc khó khăn

khi thực hiện luận văn, giúp tôi có thêm động lực để hoàn thành chương trình

học và thực hiện nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Nguyễn Thái Dương

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................................i

LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ii

MỤC LỤC ............................................................................................................................iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................v

DANH SÁCH BẢNG..........................................................................................................vii

DANH SÁCH HÌNH ..........................................................................................................viii

PHẦN I: MỞ ĐẦU................................................................................................................1

PHẦN II. NỘI DUNG ...........................................................................................................4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................4

1.1.Tổng quan về cây lúa .......................................................................................................4

1.1.1.Nguồn gốc và phân loại cây lúa....................................................................................4

1.1.2.Đặc tính nông học của các giống lúa ............................................................................5

1.2.Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ hình thái về năng suất, chất lượng.......................7

1.2.1.Một số các chỉ tiêu đánh giá của đặc tính nông học ảnh hưởng đến năng suất cây

lúa...........................................................................................................................................7

1.2.2.Phương pháp đánh giá đặc tính nông học ở lúa............................................................9

1.3.Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ phân tử...............................................................10

1.3.1.Sử dụng các chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa ......................................................10

1.3.2.Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa ở mức độ phân tử trên thế giới ......................14

1.3.3.Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa mức độ phân tử của Việt Nam ........15

1.3.4.Một số thành tựu trong chọn tạo giống lúa chất lượng...............................................16

CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................20

2.1.Vật liệu nghiên cứu........................................................................................................20

2.2.Nội dung nghiên cứu......................................................................................................20

2.3.Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................................21

2.3.1.Phương pháp nghiên cứu đồng ruộng.........................................................................21

2.3.1.1.Đánh giá đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử .....................................................30

2.3.2.phân tích số liệu ..........................................................................................................33

2.4.Địa điểm và thời gian thực hiện.....................................................................................34

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................................35

3.1.Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ hình thái.............................................................35

iv

3.1.1.Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng lúa đột biến và đối

chứng....................................................................................................................................41

3.2.Đa dạng di truyền của các dòng nghiên cứu và giống gốc dựa vào các đặc điểm hình

thái........................................................................................................................................47

3.3.Đánh giá đa dạng di truyền ở mức độ phân tử...............................................................52

3.3.1.Kết quả tách chiết DNA tổng số .................................................................................52

3.3.2.Kết quả phân tích đa hình DNA bằng các chỉ thị phân tử SSR..................................53

3.5.3.Kết quả phân tích đa hình và mối quan hệ di truyền của các dòng lúa nghiên cứu....60

3.5.3.1.Kết quả phân tích đa hình và mối quan hệ di truyền của 20 dòng lúa đột biến và

giống gốc ST19....................................................................................................................60

3.5.3.2. Kết quả phân tích đa hình và mối quan hệ di truyền của 4 dòng lúa đột biến và

giống gốc Q2........................................................................................................................64

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................................65

1. Kết luận............................................................................................................................65

2. Kiến nghị..........................................................................................................................66

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.....................................................................67

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................68

v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

AMY Amylose Content of the Grain

AlkD Alkali Digestion

CDS Coding sequence

CTPT Chỉ thị phân tử

CS Culm Strength

DNA Deoxyribonucleic acid

ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long

EAP External Antisense Primer

ESP External Sense Primer

EXS Panicle Exsertion

HT Plant Height

H% Tỷ lệ dị hợp tử

IFAP Internal Fragrant Antisense Primer

INSP Internal Non-fragrant Sense Primer

IRRI International Rice Research Institute

NBCI National Center for Biotechnology Information

M% Tỷ lệ số liệu khuyết thiếu

NST Nhiễm Sắc Thể

NCS Nghiên cứu sinh

PCR Polymerase Chain Reaction

QTL Quantitative Trait Loci

RAPD Random Amplified Polymorphic DNAs

RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms

SCT Scent

SEN Leaf Senescence

SES Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa

vi

SNP Single Nucleotide Polymorphism

SSR Simple Sequence Repeats

STS Sequence Tagged Sites

TGST Thời gian sinh trưởng

TLC Thin layer chromatography

USDA United States Department of Agriculture

vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái và sinh lý tổng quát của 3 nhóm giống lúa ...... 5

Bảng 2.1. Tên và liều đột biến của các dòng đột biến và giống gốc được

nghiên cứu.. ..................................................................................................... 20

Bảng 2.2: Tên và vị trí các mồi trên nhiễm sắc thể......................................... 26

Bảng 2.3. Hệ thống đánh giá chuẩn hàm lượng amylose cho lúa (IRRI, 1988)

……………………………………………………………………………… 29

Bảng 2.4. Bảng phân cấp độ trở hồ (IRRI, 1979)........................................... 29

Bảng 2.5. Đánh giá độ trở hồ theo thang điểm của IRRI (1979).................... 30

Bảng 2.6. Thành phần các chất dùng cho mỗi phản ứng PCR với mồi SSR...32

Bảng 2.7. Chương trình chạy của phản ứng PCR.......................................... 32

Bảng 2.8. Các tính trạng hình thái nông học và thang điểm........................... 24

Bảng 3. 1. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu đặc tính nông học của các dòng đột

biến và đối chứng được gieo trồng vào vụ mùa năm 2016............................. 37

Bảng 3. 2. Kết quả đánh giá mật độ chỉ tiêu đặc tính chất lượng của các dòng

đột biến và đối chứng được gieo trồng vào vụ mùa năm 2016....................... 41

Bảng 3. 3. Kết quả kiểm tra gen BAD2 của các dòng lúa nghiên cứu ........... 44

Bảng 3. 4. Số alen thể hiện và hệ số PIC của 20 cặp mồi SSR trên các dòng

đột biến từ giống ST19.................................................................................... 56

Bảng 3 5. Số alen thể hiện và hệ số PIC của 20 cặp mồi SSR trên các dòng đột

biến từ giống Q2.............................................................................................. 57

Bảng 3 6.Tỷ lệ dị hợp tử (H%) và tỷ lệ số liệu khuyết (M%) của các dòng lúa

đột biến từ giống ST19.................................................................................... 59

Bảng 3 7.Tỷ lệ dị hợp tử (H%) và tỷ lệ số liệu khuyết (M%) của các dòng lúa

đột biến từ giống Q2........................................................................................ 60

Bảng 3 8. Hệ số tương đồng di truyền giữa giống ST19 và 20 dòng đột biến62