BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN TRUNG THẮNG ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN NGÔ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR VÀ KHẢO SÁT ƯU THẾ LAI MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ LAI F1 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN TRUNG THẮNG ĐÁNH GIÁ ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN NGÔ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR VÀ KHẢO SÁT ƯU THẾ LAI MỘT SỐ TỔ HỢP NGÔ LAI F1 CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ: 60.42.02.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan, giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn thông tin trích dẫn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Phan Trung Thắng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới: PGS.TS Phan Hữu Tôn, Trưởng môn Sinh học phân tử Công nghệ sinh học Ứng dụng, khoa CNSH tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian thực đề tài trình hoàn chỉnh luận văn Tập thể thầy cô giáo khoa Công nghệ sinh học, đặc biệt thầy cô giáo thuộc môn Sinh học phân tử Công nghệ sinh học Ứng dụng nhiệt tình giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên suốt thời gian làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 16 tháng 05 năm 2015 Tác giả luận văn Phan Trung Thắng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Yêu cầu đề tài PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung ngô 2.1.1 Nguồn gốc phân loại 2.1.2 Vai trò ngô 2.1.3 Đặc điểm nông sinh học ngô 2.1.4 Đặc điểm hóa sinh hạt ngô 2.2 Tình hình sản xuất ngô nước ta thể giới 2.2.1 Tình hình sản xuất ngô giới 2.2.2 Tình hình sản xuất chọn tạo giống ngô Việt Nam 2.3 Cơ sở khoa học chọn giống ưu lai 10 2.4 Đa dạng di truyền tượng ưu lai ngô 13 2.4.1 Đa dạng di truyền phân tích đa dạng di truyền 13 2.4.2 Các phương pháp phân tích đa dạng di truyền 15 2.4.3 Chỉ thị SSR ứng dụng chọn giống ngô 17 2.5 Một số thành tự chọn tạo giống ngô nước 23 PHẦN III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 Vật liệu, địa điểm thời gian nghiên cứu Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 26 Page iii 3.1.1 Vật liệu nghiên cứu 26 3.1.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 27 3.2 Nội dung nghiên cứu 27 3.3 Phương pháp nghiên cứu 27 3.3.1 Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học THL dòng tự phối 27 3.3.2 Đánh giá đa dạng di truyền thị phân tử SSR 28 3.3.3 Khảo sát ưu lai tổ hợp lai 31 3.4 Xử lý số liệu 31 PHẦN IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 4.1 Kết đánh giá đa dạng di truyền dòng tự phối thị SSR 32 4.1.1 Phản ứng PCR sử dụng thị SSR 32 4.1.2 Nghiên cứu đa dạng di truyền phân nhóm 36 4.2 Một số đặc điểm hình thái, nông sinh học suất 37 dòng tự phối 40 4.2.1 Thời gian sinh trưởng giai đoạn sinh trưởng 40 4.2.2 Chiều cao cây, chiều cao đóng bắp màu sắc hạt 41 4.2.3 Năng suất yếu tố cấu thành suất 43 4.3 Kết khảo sát ưu lai số tổ hợp lai F1 45 4.3.1 Một số đặc điểm nông sinh học, suất yếu tố cấu thành 4.3.2 suất tổ hợp lai F1 45 Ưu lai THL 48 PHẦN V KẾT LUẬN 55 5.1 Kết luận 55 5.2 Kiến nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 Phụ lục 59 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism CIMMYT International Maize and Wheat Improvement Center DNA Deoxyribonucleic acid dNTP Deoxyribonucleotit triphotphat EDTA Ethylene Diamin Tetraaxetic acid et al and others (và cộng sự) FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations ISSR Inter- Simple Sequence Repeats PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi Polymerase) PIMA PCR isolation of microsatellite arrays RAPD Randomly Amplified Polymorphic DNA SSR Simple Sequence Repeats TAE Tris Hcl – Acetate – EDTA TE Tris – EDTA THL Tổ hợp lai Tris Trioxymetylaminometan UPGMA Unwaited Pair Group Method using Arithmetic Averages USDA United States Department of Agriculture UTL Ưu lai PIC Polymorphism Information Content (Hệ số đa dạng di truyền) CTAB Cetyl trimethylammonium bromide SMC Simple Matching Coefficient TGST Thời gian sinh trưởng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v DANH MỤC BẢNG STT 3.1 Tên bảng Trang Danh sách 37 dòng tự phối sử dụng thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền 3.2 26 Danh sách tổ hợp lai F1 sử dụng nghiên cứu khảo sát ưu lai 26 3.3 Các thị SSR sử dụng nghiên cứu 30 4.1 Tỷ lệ allele đa hình 10 thị SSR 37 dòng ngô nghiên cứu 36 4.2 Hệ số tương đồng DICE 37 dòng ngô tự phối 38 4.3 Thời gian giai đoạn sinh trưởng số đặc điểm nông sinh học dòng tự phối vụ đông 2014 4.4 42 Năng suất yếu tố cấu thành suất dòng tự phối vụ đông 2014 44 4.5 Một số đặc điểm nông sinh học tổ hợp lai F1 45 4.6 Năng suất yếu tố cấu thành suất tổ hợp lai F1 47 4.7 Ưu lai tính trạng thời gian sinh trưởng chiều cao 49 4.8 Ưu lai tính trạng chiều dài bắp đường kính bắp 50 4.9 Ưu lai tính trạng số hàng hạt/bắp số hạt/hàng 53 4.10 Ưu lai suất thực thu 54 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 4.1 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi308707 32 4.2 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi448880 33 4.3 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi109188 34 4.4 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi084 34 4.5 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi109275 35 4.6 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi 227562 35 4.7 Cây phả hệ phản ánh mối quan hệ di truyền 37 dòng ngô tự phối xây dựng dựa liệu phân tích 10 thị SSR Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp 39 Page vii PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ngô (Zea mays L.) trồng nước ta, lương thực quan trọng thứ hai sau lúa nước Trong năm gần đây, sử dụng giống ngô lai mang lại nhiều thành tựu to lớn cho sản xuất cho suất cao hơn, chất lượng cải thiện rõ rệt, chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh, kháng sâu bệnh Với đặc tính ưu việt giống ngô lai thay giống địa phương giống giao phấn tự sản xuất Để chọn tạo giống ngô lai đáp ứng yêu cầu sản xuất, theo phương pháp truyền thống phải lai thử đánh giá ưu lai qua đặc điểm hình thái Phương pháp đòi hỏi nhiều thời gian chi phí tốn Hơn nữa, việc đánh giá nhiều mang tính chủ quan tính trạng số lượng thường biến động lớn tác động điều kiện ngoại cảnh thiếu xác, hiệu đạt chưa cao Theo nguyên tắc tạo giống ưu lai, bố mẹ khác xa di truyền bổ sung cho nhiều tính trạng, nhiều gen hay cụ thể DNA khả cho ưu lai cao Hiện nay, thị phân tử nghiên cứu phát triển trở thành công cụ mạnh mẽ để phân tích đa dạng di truyền xác định mối quan hệ giống trồng, vật nuôi Nhờ thị phân tử này, tìm đa dạng di truyền vùng DNA có liên quan đến gen qui định tính trạng, từ giúp dự đoán hiệu cặp bố mẹ có khả cho ưu lai, làm sở tham khảo để tiến hành lai cho tổ hợp có ưu lai cao, rút bớt khối lượng công việc lai thử Có nhiều thị phân tử sử dụng để nghiên cứu đa dạng di truyền giống trồng nói chung ngô nói riêng RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA), SSR (Simple Sequence Repeats), AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) Trong đó, thị SSR sử dụng cách hiệu để xác định đa dạng di truyền chẩn đoán cặp ưu lai ngô nhiều loài trồng khác nhờ mức độ đa hình cao, tốn kém, khả Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 10 312 x 202 -0,53 -5,10 -4,12 20,63 13,77 10,47 11 139 x 125 0,53 -1,04 -2,06 16,40 6,47 5,23 12 32 x 2,76 1,09 -4,12 11,18 8,48 4,07 13 336 x 126 3,87 3,30 -3,09 16,34 9,88 3,49 14 488 x 294 2,76 2,20 -4,12 12,90 6,06 1,74 15 219 x 41 -0,53 -3,09 -3,09 16,57 10,67 14,53 16 334 x 14 1,60 1,06 -2,06 18,85 12,05 8,14 17 340 x 222 3,23 3,23 -1,03 -1,20 -4,09 -4,65 18 125 x 202 -0,54 -4,17 -5,15 0,89 0,00 -1,16 19 520 x 25 1,09 -2,11 -4,12 14,01 8,70 1,74 20 41 x 518 3,13 2,06 2,06 23,53 18,13 9,88 c Ưu lai tính trạng chiều dài bắp (bảng 4.8) Kết đánh giá UTL trung bình chiều dài bắp cho thấy tất THL có UTL so với giá trị trung bình bố mẹ, dao động từ -5.74 (125x202) – 46.90% (139x125) UTL thực chiều dài bắp tổ hợp dao động từ -6.05 (125x202) đến 43.90 % (139x125) Đa số THL có giá trị HB dương, riêng tổ hợp lai 535x25, 336x126 125x202 mang giá trị âm Như vậy, đa số thể ưu lai thực chiều dài bắp Trong biểu ưu lai thực cao THL 247x334, 216x203 139x125 đạt giá trị 40 % UTL chuẩn THL so với VS36 dao động từ -44.12 đến -13.24, tất mang giá trị âm, không giống biểu ưu lai chuẩn Như vậy, THL có chiều dài bắp ngắn đáng kể so với VS36 d Ưu lai tính trạng đường kính bắp (bảng 4.8) Bảng 4.8 Ưu lai tính trạng chiều dài bắp đường kính bắp ST T THL 28 49 535 450 132 247 216 x x 90 x 25 x 335 x 14 x 334 x 203 Chiều dài bắp Đường kính bắp HMP (%) HB (%) HS (%) HMP (%) HB (%) HS (%) 39,64 21,43 -1,55 26,89 38,33 46,36 46,90 37,17 19,30 -3,05 21,77 27,64 41,23 43,10 -24,02 -33,33 -37,75 -25,98 -23,04 -21,08 -18,63 48,94 28,57 46,15 36,00 16,67 44,00 34,48 45,83 16,13 40,74 30,77 2,94 33,33 21,88 -14,63 -12,20 -7,32 -17,07 -14,63 -12,20 -4,88 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 50 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 450 535 312 139 32 336 488 219 334 340 125 520 41 x x x x x x x x x x x x x 163 340 202 125 126 294 41 14 222 202 25 518 35,40 16,02 37,87 43,90 11,61 -0,87 32,79 34,44 35,37 20,55 -5,74 13,11 14,29 34,21 5,51 33,88 43,90 9,65 -0,87 26,15 28,57 26,02 14,78 -6,50 5,34 14,29 -25,00 -34,31 -20,59 -13,24 -38,73 -44,12 -19,61 -20,59 -24,02 -35,29 -43,63 -32,35 -29,41 41,18 30,77 26,53 25,00 41,18 45,83 34,69 15,79 43,86 44,00 30,61 19,23 21,88 38,46 25,93 24,00 9,37 33,33 40,00 26,92 3,12 20,59 44,00 28,00 14,81 21,88 -12,20 -17,07 -24,39 -14,63 -12,20 -14,63 -19,51 -19,51 0,00 -12,20 -21,95 -24,39 -4,88 Kết đánh giá UTL trung bình đường kính bắp (bảng 4.8) cho thấy giá trị HMP dao động từ 15.79 – 48.94 %, tất THL có giá trị HMP ≥ 15.79 , THL có ưu lai trung bình so với bố mẹ UTL thực THL dao động từ 2.94 (132x14) – 45.83 % (28x4) Như vậy, tất THL biểu UTL thực, THL có UTL thực cao 28x 4, 535x 25, 336x 126, 340x 222 đạt 40% UTL chuẩn THL so với VS36 dao động từ -24.39 (520x25) đến % (334x14) Đa số THL có giá trị HS âm, có THL có giá trị HS % (334x14), nghĩa UTL so với giống đối chứng e Ưu lai tính trạng số hàng hạt/bắp (bảng 4.9) Kết đánh giá UTL trung bình số hàng hạt/bắp cho thấy giá trị HMP dao động từ -4 đến 48.94 % Như THL có ưu lai trung bình cao số hàng hạt/bắp so với bố mẹ THL biểu giá trị UTL trung bình về số hàng hạt/bắp cao THL 28X4 48.94 % UTL thực THL dao động từ -10.96 (132x14 139x125) đến 35.92 % (28x4) Trong đó, có 12 THL có giá trị Hb dương, nghĩa có 12 THL có tính trạng số hàng hạt/ bắp có số lượng lớn so với dòng bố mẹ UTL chuẩn THL so với VS36 dao động từ -20 đến - 6.67 % Như vậy, THL ưu lai thực tính trạng số hàng hạt/bắp f Ưu lai tính trạng số hạt/hàng (bảng 4.9) Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 51 UTL trung bình số hạt/ hàng THL dao động từ 12 (41x 518) đến 42.86 (132x14) Các THL có gía trị HMP dương, THL 132x14, 312x202 có giá trị HMP cao nhất, 40 % UTL thực THL dao động từ (520x25) – 40.91 % (312x202) Các THL có giá trị HB dương Nhìn chung, UTL tính trạng số hạt/hàng phụ thuộc vào UTL tính trạng chiều dài bắp Các THL có UTL chiều dài bắp có UTL tương ứng tính trạng số hàng/hạt UTL chuẩn THL dao động từ -25.71 đến -8.57 % Các THL có giá trị Hs âm nghĩa THL UTL tiêu chuẩn tính trạng Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 52 Bảng 4.9 Ưu lai tính trạng số hàng hạt/bắp số hạt/hàng ST T Số hàng hạt/bắp THL Số hạt/hàng HMP (%) HB (%) HS (%) HMP (%) HB (%) HS (%) 28 x 48,94 35,92 -6,67 36,36 25,00 -14,29 49 x 90 1,69 -3,23 -20,00 22,73 22,73 -22,86 535 x 25 4,35 -3,23 -20,00 18,37 16,00 -17,14 450 x 335 0,42 -3,23 -20,00 36,17 28,00 -8,57 132 x 14 -0,38 -10,96 -13,33 42,86 36,36 -14,29 247 x 334 12,45 12,00 -6,67 38,10 31,82 -17,14 216 x 203 -3,61 -4,76 -20,00 37,78 34,78 -11,43 450 x 163 18,72 4,84 -13,33 28,89 26,09 -17,14 535 x 340 16,59 11,11 -13,33 36,36 25,00 -14,29 10 312 x 202 -4,00 -4,76 -20,00 40,91 40,91 -11,43 11 139 x 125 -3,35 -10,96 -13,33 37,78 34,78 -11,43 12 32 17,65 12,90 -6,67 25,58 22,73 -22,86 13 336 x 126 21,74 12,00 -6,67 36,36 30,43 -14,29 14 488 x 294 9,24 5,69 -13,33 18,18 13,04 -25,71 15 219 x 41 25,00 23,81 -13,33 27,66 20,00 -14,29 16 334 x 14 3,70 -4,11 -6,67 33,33 27,27 -20,00 17 340 x 222 16,50 2,56 -20,00 20,93 13,04 -25,71 18 125 x 202 12,45 11,11 -6,67 15,56 13,04 -25,71 19 520 x 25 22,27 12,90 -6,67 12,50 8,00 -22,86 20 41 518 23,22 22,64 -13,33 12,00 12,00 -20,00 x x g Ưu lai suất thực thu Ưu lai suất hạt tiêu quan trọng sản xuất nông nghiệp nhà chọn tạo giống quan tâm hàng đầu Kết bảng 4.10 cho thấy UTL trung bình suất THL dao động từ 7.33 (41x518) đến 40.51% (28x4) UTL thực suất dao động từ 7.2 (41x518) – 41.01 % (340x222) Trong đó, 12 THL có UTL thực đạt 20%, có THL có UTL đạt từ 15 – 20 % Như vậy, THL cho ưu lai cao so với trung bình bố mẹ so với bố mẹ có suất cao Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 53 UTL chuẩn THL so với giống VS36 dao động từ -43.09 đến -23.67 % Như vậy, THL có UTL trung bình UTL thực cao, nhiên so với giống đối chứng VS36 THL UTL chuẩn Bảng 4.10 Ưu lai suất thực thu STT Năng suất thực thu THL HMP (%) HB (%) HS (%) 28 x 40,51 38,98 -23,67 49 x 90 28,27 19,80 -34,84 535 x 25 11,97 11,14 -40,29 450 x 335 33,24 30,89 -35,77 132 x 14 29,06 26,74 -34,44 247 x 334 30,45 28,32 -31,91 216 x 203 29,25 27,65 -31,25 450 x 163 37,74 35,14 -33,51 535 x 340 33,77 28,89 -31,78 10 312 x 202 31,45 29,85 -28,86 11 139 x 125 20,10 18,32 -36,44 12 32 x 9,46 7,81 -43,09 13 336 x 126 31,55 31,22 -31,25 14 488 x 294 25,58 23,04 -35,37 15 219 x 41 22,25 21,64 -34,97 16 334 x 14 19,84 18,13 -39,36 17 340 x 222 13,74 41,01 -40,56 18 125 x 202 9,31 8,25 -40,69 19 520 x 25 9,85 7,67 -42,15 20 41 x 518 7,33 7,20 -42,55 Dựa vào kết đánh giá UTL THL tính trạng TGST, chiều cao cây, chiều dài bắp, đường kính bắp, số hàng hạt/bắp, số hạt/hàng suất cho thấy THL cho ưu lai trung bình UTL thực cao tính trạng kể Tuy nhiên, UTL chuẩn THL so với đối chứng VS36 tương đối thấp Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 54 PHẦN V KẾT LUẬN 5.1 Kết luận - Kết đánh giá đa dạng di truyền thị SSR 37 dòng tự phối thu phả hệ gồm nhánh mức tương đồng 0.7, tương ứng với nhóm: I (12 dòng), II (3 dòng), III (7 dòng), IV (8 dòng), V (7 dòng) Nhóm II III có quan hệ di truyền gần với hệ số tương đồng mức 0.7 Nhóm I so với nhóm II, III có hệ số tương đồng mức 0.69 Nhóm IV so với nhóm I, II, III có hệ số tương đồng 0.67 Nhóm V so với nhóm lại có hệ số tương đồng 0.61 - Kết đánh giá số đặc điểm nông sinh học suất dòng tự phối thu số liệu chi tiết, đảm bảo độ xác cao, kết hợp với liệu phân tích đa dạng di truyền hữu ích cho chương trình chọn giống ngô ưu lai sau Kết đánh giá xác định 11 dòng tự phối có suất cao, đạt 40 tạ/ha dòng 4, 25, 28, 41, 90, 125, 202, 203, 222, 312, 518 - Kết khảo sát ưu lai 20 THL cho thấy lai có sức sống tốt bố mẹ rõ rệt, thể thông qua số ưu lai thực ưu lai trung bình tính trạng: +Ưu lai thời gian sinh trưởng: UTL trung bình THL dao động từ -10.75 (535x340) đến 3.87 % (336x126) Có THL thể giá trị dương, có nghĩa thời gian sinh trưởng dài giá trị trung bình bố mẹ 12 THL mang giá trị âm, nghĩa có thời gian sinh trưởng ngắn trung bình bố mẹ Vì chọn giống ưu tiên chọn giống có TGST ngắn nên giá trị ưu lai thực THL so sánh với bố mẹ có TGST ngắn Kết cho thấy UTL thực TGST dao động từ -10.75 (535x340) đến 3.30 % (336x126) Trong đó, THL có giá trị HB dương, nghĩa TGST dài TGST bố mẹ ngắn ngày 14 THL cho giá trị âm, nghĩa có TGST ngắn bố mẹ có TGST ngắn +Ưu lai chiều cao cây: cho thấy ưu lai trung bình THL đa số dao động từ -1.20 (340x222) đến 23.53 % (41x518) Đa số THL thể giá Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 55 trị dương, riêng THL 340x222 mang giá trị âm UTL thực chiều cao đa số dao động từ -4.09 (340x222) đến 20.50 % (535x25) Đa số THL có UTL thực mang giá trị dương Riêng THL 340x 222 mang giá trị âm thấp dòng bố mẹ có giá trị cao chút Như vậy, thấy THL biểu ưu lai tính trạng chiều cao rõ nét, sinh trường khỏe hẳn bố mẹ +Ưu lai tính trạng chiều dài bắp: UTL trung bình chiều dài bắp cho thấy tất THL có UTL so với giá trị trung bình bố mẹ, dao động từ -5.74 (125x202) – 46.90% (139x125) UTL thực chiều dài bắp tổ hợp dao động từ -6.05 (125x202) đến 43.90 % (139x125) Đa số THL có giá trị HB dương, riêng tổ hợp lai 535x25, 336x126 125x202 mang giá trị âm Như vậy, đa số thể ưu lai thực chiều dài bắp Trong biểu ưu lai thực cao THL 247x334, 216x203 139x125 đạt giá trị 40% +Ưu lai tính trạng đường kính bắp: Kết đánh giá UTL trung bình đường kính bắp (bảng 4.8) cho thấy giá trị HMP dao động từ 15.79 – 48.94 %, tất THL có giá trị HMP ≥ 15.79 , THL có ưu lai trung bình so với bố mẹ UTL thực THL dao động từ 2.94 (132x14) – 45.83 % (28x4) Như vậy, tất THL biểu UTL thực, THL có UTL thực cao 28x4, 535x 25, 336x 126, 340x 222 đạt 40% +Ưu lai tính trạng số hạt/hàng: UTL trung bình số hạt/ hàng THL dao động từ 12 (41x 518) đến 42.86 (132x14) Các THL có gía trị HMP dương, THL 132x14, 312x202 có giá trị HMP cao nhất, 40 % UTL thực THL dao động từ (520x25) – 40.91 % (312x202) Các THL có giá trị HB dương Nhìn chung, UTL tính trạng số hạt/hàng phụ thuộc vào UTL tính trạng chiều dài bắp Các THL có UTL chiều dài bắp có UTL tương ứng tính trạng số hàng/hạt + Ưu lai suất thực thu: UTL trung bình suất THL dao động từ 7.33 (41x518) đến 40.51% (28x4) UTL thực suất dao động từ 7.2 (41x518) – 41.01 % (340x222) Trong đó, 12 THL có UTL thực đạt 20%, có THL có UTL đạt từ 15 – 20 % Như vậy, THL cho ưu lai cao so với trung bình bố mẹ so với bố mẹ có suất cao Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 56 5.2 Kiến nghị Sử dụng liệu đánh giá đa dạng di truyền đặc điểm nông sinh học, suất 37 dòng tự phối tiếp tục ghép cặp lai với mục đích tạo tổ hợp lai có kiểu lý tưởng TGST ngắn, bắp to, nhiều hạt đặc biệt suất phải cao Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bùi Chí Bửu & Nguyễn Thị Lang 1999 Di truyền phân tử, Nhà xuất Nông Nghiệp Tp Hồ Chí Minh Hà Viết Cường 2008 Bài giảng bệnh nông nghiệp Phan Xuân Hào cs (1997), “Giống ngô nếp ngắn ngày VN2”, Tạp chí nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, số 12,522-524 Vũ Đình Hòa, Vũ Văn Liết & Nguyễn Văn Hoan 2005 Giáo trình chọn giống trồng, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Huỳnh Chấn Khôn 2006 Nghiên cứu đa dạng di truyền tiêu (Piper nigrum L.) thị xã Bà Rịa thuộc tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu kỹ thuật RAPD Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư Công Nghệ Sinh Học, Đại học Nông Lâm, Tp Hồ Chí Minh Lê Thị Minh Thảo, Nguyễn Thị Ảnh, Trần Thanh Tân, Phạm Quang Tuân & Vũ Văn Liết 2014 phân tích đa dạng di truyền dựa kiểu hình thị phân tử SSR đánh giá khả chịu hạn dòng ngô nếp tự phối phục vụ phát triển giống ngô nếp cho tỉnh miền núi phía bắc Tạp chí Khoa học Phát triển, số 12, 285297 Phạm Thị Rịnh, Nguyễn Cảnh Vinh, Đặng Thị Ngọc Hà (2004), Kết chọn tạo phát triển giống ngô nếp dạng Nù N1 Ngô Hữu Tình 2009 Chọn lọc lai tạo giống ngô, Nhà Xuất Bản Nông nghiệp Ngô Hữu Tình, Nguyễn Thị Lưu (1990), “Kết nghiên cứu chọn tạo giống tổng hợp nếp trắng”, Tạp chí nông nghiệp công nghiệp thực phẩm, số 12, 704-705 TIẾNG ANH 10 CLERC, V L., BAZANTE, F., BARIL, C., GUIARD, J & ZHANG, D 2005 Assessing temporal changes in genetic diversity of maize varieties using microsatellite markers Theor Appl Genet, 2005, 294-302 11 DOYLE, J J & DOYLE, J L 1990 A rapid total DNA preparation procedure for fresh plant tissue Focus:, 12, 13-15 12 FRANKHAM, R 2005 The rate of evolutionary change (R) is determined primarily by the quantitative genetic variation Biological Conservation, 126, 131-140 13 GEORGE, M L., REGALADO, E., WARBURTON, M., AND, S V & HOISINGTON, D 2004 Genetic diversity of maize inbred lines in relation to downy mildew Euphytica, 135, 145-155 14 GURUNG, D B., GEORGE, M L C & CRUZ, Q D D 2010 Analysis of Genetic Diversity within Nepalese Maize Populations Using SSR Markers Nepal Journal of Science and Technology, 11, 1-8 15 KIM, H.-J., LEE, H.-R., HYUN, J Y., HONG, D O., WON, D.-C & HARK, H C 2013 A SCAR Marker Linked to RIPENING-INHIBITOR in Tomato Korean Society of Breeding Science, 45, 104-108 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 58 16 LEGESSE, B W., MYBURG, A A., PIXLEY, K V & BOTHA, A M 2007 Genetic diversity of African maize inbred lines revealed by SSR markers Hereditas 144, 10_ 17 17 NEI, M & LI, W.-H 1979 Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 76, 5269-5273 18 PINEDA-HIDALGO, K V., MÉNDEZ-MARROQUÍN, K P., ALVAREZ, E V., CHÁVEZ-ONTIVEROS, J., SÁNCHEZ-PEÑA, P., GARZÓN-TIZNADO, J A., VEGA-GARCÍA, M O & LÓPEZ-VALLELEZUELA, J A 2013 Microsatellite-based genetic diversity among accessions of maize landraces from Sinaloa in México Hereditas, 150, 53–59 19 PULLIN, A S 2002 Conservation biology (1st publ ed.) Cambridge: Cambridge University Press ISBN 9780521644822 20 ROHLF, F J 2000 NTSYSpc: Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System Version 2.1 Department of Ecology and Evolution State University of New York Stony Brook, NY 11794-5245 21 SENIOR, M L., MURPHY, J P., GOODMAN, M M & STUBER, C W 1998a Utility of SSRs for Determining Genetic Similarities and Relationships in Maize Using an Agarose Gel System Crop Sci., 38, 1088-1098 22 SENIOR, M L., MURPHY, J P., GOODMAN, M M & STUBER, C W 1998b Utility of SSRs for Determining Genetic Similarities and Relationships in Maize Using an Agarose Gel System Crop Sci 38:1088–1098 23 SHEHATA, A I., AL-GHETHAR, H A & AL-HOMAIDAN, A A 2009 Application of simple sequence repeat (SSR) markers for molecular diversity and heterozygosity analysis in maize inbred lines Saudi Journal of Biological Sciences, 16, 57-62 24 SOUZA, S G H d., CARPENTIERI-PÍPOLO, V., RUAS, C d F., CARVALHO, V d P., RUAS, P M & GERAGE, A C 2008 Comparative analysis of genetic diversity among the maize inbred lines (Zea mays L.) obtained by RAPD and SSR markers Brazilian Archives of Biology and Technology, 51 25 USDA 2015 Foreign Agricultural Service World Agricultural Production http://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/production.pdf Circular Series WAP 4-15 26 VIGOUROUX, Y., MITCHELL, S., MATSUOKA, Y., HAMBLIN, M., KRESOVICH, S., SMITH, J S C., JAQUETH, J., SMITH, O S & DOEBLEY, J 2004 An Analysis of Genetic Diversity Across the Maize Genome Using Microsatellites Genetics Society of America, 169 27 XIA, X C., REIF, J C., MELCHINGER, A E., FRISCH, M., HOISINGTON, D A., BECK, D., PIXLEY, K & WARBURTON, M L 2005 Genetic Diversity among CIMMYT Maize Inbred Lines Investigated with SSR Markers: II Subtropical, Tropical Midaltitude, and Highland Maize Inbred Lines and their Relationships with Elite U.S and European Maize Crop Sci , 45, 2573-2582 28 XIA, X C., REIF, J C., MELCHINGER, A E., FRISCH, M., HOISINGTON, D Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 59 A., BECK, K P & WARBURTON, M L 2008 Classifying MaizeInbred Lines into Heterotic Groups using a Factorial Mating Design Agron Jounal, 101, 106-112 29 YAO, Q.-L., PING, F., KE-CHENG, K & GUANG-TANG, P 2008 Genetic diversity based on SSR makers in maize (Zeamays L.) landraces from Wuling mountain region in China Indian Academy of Sciences, 87, 287-291 30 ZHANG, C., LIU, L., ZHENG, Z., SUN, Y., ZHOU, L., YANG, Y., CHENG, F., ZHANG, Z., WANG, X., HUANG, S., XIE, B., DU, Y., BAI, Y & LI, J 2013 Fine mapping of the Ph-3 gene conferring resistance to late blight (Phytophthora infestans) in tomato Theor Appl Genet, 126, 2643-53 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 60 Phụ lục Ảnh điện di sản phẩm PCR dòng tự phối cặp mồi SSR Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi308707 Các giếng 15 37: dòng tự phối 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi448880 Các giếng 15 37: dòng tự phối 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi109188 Các giếng 15 37: dòng tự phối 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 61 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Hình 4.4 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi084 Các giếng 15 37: dòng tự phối 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi109275 Các giếng 15 37: dòng tự phối 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi 227562 Các giếng 13 37: dòng tự phối 126, 132, 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 62 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi83 L: Ladder 100 – 1000 bp; Các giếng 37: dòng tự phối 1, 3, 4, 14, 25, 28, 32, 41, 43, 49, , 90, 125, 126, 132, 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 L 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi032 L: Ladder 100 – 1000 bp; Các giếng 37: dòng tự phối 1, 3, 4, 14, 25, 28, 32, 41, 43, 49, , 90, 125, 126, 132, 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 63 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ảnh điện di sản phẩm PCR sử dụng thị Phi102228 Các giếng 37: dòng tự phối 1, 3, 4, 14, 25, 28, 32, 41, 43, 49, , 90, 125, 126, 132, 139, 163, 202, 203, 216, 219, 222, 240, 245, 247, 274, 294, 312, 334, 335, 336, 340, 450, 478, 488, 518, 520, 535 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 64 [...]... cách di truyền xa nhau đã được tạo ra Tuy nhiên, rất nhiều dòng tự phối vẫn chưa được đánh giá mối quan hệ di truyền Bên cạnh đó, các một số lai được tạo ra cũng cần được khảo sát ưu thế lai để chọn ra các tổ hợp lai triền vọng đáp ứng được yêu cầu sản xuất Chính vì thế chúng tôi thực hiện đề tài: Đánh giá đa dạng di truyền tập đoàn ngô bằng chỉ thị phân tử SSR và khảo sát ưu thế lai một số tổ hợp ngô. .. (George et al., 2004) 2.4 Đa dạng di truyền và hiện tượng ưu thế lai trên cây ngô 2.4.1 Đa dạng di truyền và phân tích đa dạng di truyền Đa dạng di truyền (Genetic diversity) là khái niệm đề cập đến tổng số các đặc tính di truyền trong cấu trúc di truyền của một loài Đa dạng di truyền là tập hợp biến đổi của các gen và các kiểu gen trong nội bộ của một loài Nó phân biệt với biến dị di truyền (genetic variability),... ngô lai F1 1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài 1.2.1 Mục đích - Xác định được mối quan hệ di truyền giữa một số dòng ngô tự phối bằng chỉ thị phân tử SSR - Đánh giá được đặc điểm nông sinh học, năng suất của các dòng tự phối - Đánh giá được ưu thế lai của một số tổ hợp lai F1 ở một số tính trạng và tuyển chọn được một số tổ hợp lai triển vọng trong vụ đông 2014 1.2.2 Yêu cầu đề tài - Sử dụng chỉ thị SSR. .. chỉ thị đồng trội và di truyền theo quy luật Menden (George et al., 2004) Trong thời gian qua, Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Nguồn gen Cây trồng đã thu thập được một tập đoàn các dòng ngô tự phối từ Việt Nam và nhiều nước trên thế giới Để rút ngắn thời gian chọn tạo giống ngô lai mới, việc đánh giá đa dạng di truyền một số dòng tự phối bằng các chỉ thị SSR đã được tiến hành, từ đó một số tổ hợp lai. .. để đánh giá sự đa dạng di truyền 37 dòng ngô tự phối, xác định khoảng cách di truyền, vẽ biểu đồ thể hiện mối quan hệ di truyền giữa chúng - Đánh giá được đặc điểm hình thái, nông sinh học của 37 dòng ngô tự phối để bổ sung dữ liệu cho việc lai tạo giống mới - Đánh giá được các đặc điểm nông sinh học, năng suất của các tổ hợp lai F1 và các dòng bố mẹ, từ đó tính ưu thế lai và chọn ra các tổ hợp lai. .. 462 SSRs (5%) cho thấy một số bằng chứng về sự lựa chọn tích cực trong ngô dưới nhiều thử nghiệm Nhìn chung, các mô hình của sự đa dạng di truyền ở SSRs ngô có thể được giải thích chủ yếu bởi một hiệu ứng cổ chai với một hiệu ứng nhỏ hơn từ lựa chọn Tại Việt Nam, Thảo et al (2014) đã đánh giá đa dạng và phân nhóm di truyền 24 dòng ngô nếp tự phối đời S8 đến S10 sử dụng chỉ thị hình thái và chỉ thị phân. .. của marker phân tử so với marker hình thái và marker isozyme là giúp đo lường trực tiếp các vật liệu di truyền, trong quần thể có thể phát triển nhiều chỉ thị khác nhau và không bị ảnh hưởng bởi môi trường Trong số các chỉ thị phân tử DNA, chỉ thị SSR được coi là công cụ hữu hiệu để chọn lọc giống, đánh giá đa dạng di truyền và thiết lập bản đồ di truyền SSR (Simple Sequence Repeat) bao gồm một chuỗi... được phân thành 5 nhóm Kết quả được nhóm tác giả sử dụng làm cơ sở lựa chọn các dòng bố mẹ tạo tổ hợp lai có ưu thế lai và cho năng suất cao Kết quả đánh giá đa dạng di truyền các dòng tự phối ngô của các tác giả đều công nhận các chỉ thị SSR là công cụ hữu hiệu cho phép phân nhóm các dòng tự phối, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ghép cặp lai và dự đoán ưu thế lai hiệu quả trên cây ngô 2.5 Một số thành... cứu đa dạng di truyền ngô Mặc dù việc xác định các mồi và xây dựng thư viện SSR là rất tốn kém nhưng khi đã chọn được các cặp mồi thì việc áp dụng là tương đối dễ dàng Chính vì thế, rất nhiều nghiên cứu xác định đa dạng di truyền của các dòng ngô tự phối sử dụng các chỉ thị SSR đã được tiến hành Senior et al (1998a) đã sử dụng 70 chỉ thị SSR để phân tích đa dạng di truyền 94 dòng ngô tự phối từ bộ sưu... càng khác xa nhau về di truyền và bổ sung cho nhau nhiều tính trạng, nhiều gen hay cụ thể là DNA thì khả năng cho ưu thế lai càng cao Hiện nay, các chỉ thị phân tử được nghiên cứu và phát triển đã trở thành công cụ mạnh mẽ để phân tích đa dạng di truyền và xác định mối quan hệ giữa các giống cây trồng, vật nuôi Nhờ các chỉ thị phân tử này, chúng ta có thể tìm ra sự đa dạng di truyền những vùng DNA