Dự đoán vùng gen liên quan đến khả năng chịu hạn của 8 quần thể ngô có quan hệ họ hàng với nhau

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Dự đoán vùng gen liên quan đến khả năng chịu hạn của 8 quần thể ngô có quan hệ họ hàng với nhau tiến hành đánh giá kiểu hình và kiểu gen của 8 quần thể F2:3 nhằm xác định được một số tập hợp các vùng gen góp phần quy định khả năng chịu hạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dự đoán vùng gen liên quan đến khả năng chịu hạn của 8 quần thể ngô có quan hệ họ hàng với nhau

Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 DỰ ĐOÁN VÙNG GEN LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA 8 QUẦN THỂ NGÔ CÓ QUAN HỆ HỌ HÀNG VỚI NHAU Đỗ Văn Dũng1, M.T. Vinayan3, Gajanan Saykhedkar3, Raman Babu3, Đặng Ngọc Hạ1, Lê Quý Kha2, P.H. Zaid3 TÓM TẮT Tập hợp 8 quần thể ngô (Zea mays L.), gồm 790 gia đình F2:3 được phát triển từ cặp lai giữa 2 dòng chịu hạn với 8 dòng ưu tú khác của CIMMYT được đánh giá ở 2 điều kiện hạn và tưới đủ tại Hyderabad, Ấn Độ trong vụ 2012/2013 và 2013/2014. Năng suất trong điều kiện hạn bị giảm 20-50% so với điều kiện tưới đủ. Phân tích kiểu gen xác định có 871 chỉ thị phân tử SNP đa hình trên 7 quần thể. Kết quả là đã phát hiện có 18 QTL về năng suất (QTL_GY) ở điều kiện hạn - tưới đủ, trong đó 11 QTL_GY cho khả năng chịu hạn và có hai QTL lặp lại ở hơn một quần thể, trong đó một vùng gen được giải thích R2>10%. Điều đó cho thấy tổ hợp của 2 dòng chịu hạn với 8 dòng ưu tú đã hình thành các mối liên kết bền vững và không bền vững, đây chính là sự tái tổ hợp tự nhiên, phân ly độc lập. Như vậy, bằng phương pháp lai giữa dòng chịu hạn với các dòng ưu tú có thể tạo ra được những thế hệ sau có khả năng chịu hạn. Từ đó tăng cơ hội phát hiện thêm những vùng gen tiềm năng hơn cho nghiên cứu khả năng chịu hạn. Từ khóa: Cây ngô, F2:3, hạn, tưới đủ, chỉ thị phân tử SNP marker, bản đồ QTL I. ĐẶT VẤN ĐỀ hành đánh giá kiểu hình và kiểu gen của 8 quần thể Ở cây ngô (Zea mays L.,), nhiều kết quả đã công F2:3 nhằm xác định được một số tập hợp các vùng bố trên những vùng gen biểu hiện khả năng chịu gen góp phần quy định khả năng chịu hạn. hạn, chẳng hạn như khu vực trên nhiễm sắc thể (NST) số 1 và 10 (Ribaut, Gonzalez-de-Leon và II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU cộng sự, 1997) và NST số 7 (Bernardo R., 2008) bởi 2.1. Vật liệu nghiên cứu các QTL phù hợp quy định năng suất trong điều Tám quần thể gồm 790 gia đình F2:3 được phát kiện hạn hán. Ngoài ra, một số vùng gen quan trọng triển từ 2 dòng mẹ chịu hạn với 8 dòng ưu tú (chia quy định các đặc điểm khác biểu hiện khả năng chịu làm 2 nhóm ưu thế lai) của CIMMYT10. Có 871 hạn, như ASI trên NST số 3, sự già hóa bộ lá trên SNP đa hình được xác định (Bảng 1). NST số 1, 3, 6, 8 và 10. đặc điểm bộ rễ trên NST số 10... cũng được phát hiện (Bernardo R., 2008); (Sui, 2.2. ời gian và địa điểm nghiên cứu Niu và cộng sự, 2008); (Coque M., Martin A. và í nghiệm thực hiện tại Viện Nghiên cứu Cây cộng sự, 2008); (Gallais and Hirel, 2004); (Bolaños trồng cho vùng bán khô hạn (ICRISAT), Hyder- and Edmeades, 1996); (Ribaut, Gonzalez-de-Leon abad, Ấn Độ trong vụ hạn 2012/2013 - 2013/2014. và cộng sự, 1997). Tuy nhiên, những kết quả nghiên 2.3. Phương pháp nghiên cứu cứu đó định được một cách độc lập ở từng vùng gen cho những đặc điểm năng suất, chênh lệch tung 2.3.1. Đánh giá kiểu hình ở điều kiện đồng ruộng phấn - phun râu... Tuy nhiên, với tất cả các thông í nghiệm tiến hành ở điều kiện đồng ruộng, tin di truyền hiện có, kết quả chọn giống nhờ chỉ thị thiết kế theo mô hình ô vuông latinh (Alpha lattice). phân tử (MAS) còn ít nên chưa đóng góp nhiều cho Mật độ khoảng cách: Dài hàng 4 m, hàng cách hàng sự phát triển thành công các giống ngô (Bernardo 75 cm, cây cách cây 25 cm. í nghiệm được đánh R., 2008). Collins và cộng sự (2008) gợi ý rằng thực giá ở 2 điều kiện hạn và tưới đủ, chi tiết như sau: tế sự tương tác có hệ thống của MAS ở nhiều môi Trong khoảng thời gian gây hạn, độ ẩm đất được trường thường ít khi được quan tâm và mỗi môi theo dõi hàng tuần bằng thiết bị ở từng khối (block) trường là độc lập, trong khi điều kiện tự nhiên, ở trên toàn cánh đồng, ở các độ sâu 0-20 cm, 40 cm, mỗi mùa vụ, cả chu kỳ sống của cây trồng lại gặp 60 cm và 100 cm. Khi độ ẩm ở độ sâu 40 - 60 cm nhiều tác động bất thuận và cường độ khác nhau (vùng rễ hoạt động) đạt 20% A 0 tại điểm héo vĩnh (Nicholas C. Collins, 2008). Ngoài ra, các hiệu ứng viễn, thì tiến hành tưới phục hồi. Ở điều kiện tưới của QTL không thể bao hàm trên toàn quần thể và đủ: Chu kỳ 8-11 ngày tiến hành tưới đủ ẩm. Những tương tác của QTL×quần thể cũng là một trở ngại thử nghiệm này đã được mô tả bởi Zaidi (Zaidi, lớn cho thành công của MAS (Malosetti M., Ribaut 2000; Zaidi P.H. và Singh N.N., 2005; Zaidi, 2012). J.M. và cộng sự, 2008). Trong nghiên cứu này tiến 1 Viện Nghiên cứu Ngô; 2 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam 3 Chương trình ngô Châu Á, Trung tâm cải tiển Ngô và Lúa mì quốc tế tại Ấn Độ (CIMMYT Int.) 23
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 Các giai đoạn Điều kiện Quản lý giai đoạn 2.3.2. Đánh giá kiểu gen ST-PT tưới đủ* gây hạn* ADN chiết xuất từ lá non của 10 cây/gia đình F2:3 Gieo ✓ ✓ của mỗi quần thể tái tổ hợp (RIL) theo quy trình V2 - V3 ✓ ✓ của CIMMYT (Dagne Wegary, Zeleke H. và cộng sự, 2007). Sau khi kiểm tra định lượng ADN của V5 - V6 ✓ Không tưới 8 quàn thể (790 gia đình F 2:3) và từ báo cáo K V8 to V9 ✓ Không tưới Biosciences cho CIMMYT, kết quả đã xác định VT (tung phấn) ✓ Không tưới được 871SNP đa hình phân bố đều trong hệ gen R1 (phun râu) ✓ Không tưới trên 8 quần thể F2:3 (Bảng 1) của tổng số 1.186 SNP R3 (Chín sữa) ✓ Không tưới đa hình trên 10 dòng bố mẹ ( eo Dự án ngô toàn cầu, CIMMYT và theo chương trình hợp tác với R4 (chín sáp) ✓ ✓$ Viện Nghiên cứu Ngô). R5 (Đá) ✓ ✓ 2.4. Phương pháp xử lý số liệu Chín sinh lý Tưới nếu cần Tưới nếu cần 2.4.1. Phân tích kiểu hình Ghi chú: *, ✓ Tưới đủ, theo điều kiện độ ẩm đất thực tế; $ , Tiếp tục tưới; ST-PT: Sinh trưởng-phát triển. Phân tích phương sai (ANOVA) kiểu gen và kiểu hình (σ2g và σ2p), hệ số di truyền (h2) được tính Bảng 1. Chi tiết các dòng, quần thể F2:3 và phân phối marker Số gia đình Số marker Khoảng cách Khoảng cách TB giữa Dòng bố, mẹ Quần thể *Cặp lai F2:3/quần thể đa hình liên kết (cM) các marker (cM) P1-nhóm A BP1 P9 × P1 121 107 781,77 7,31 P2-nhóm A BP2 P9 × P2 117 140 726,58 5,19 P3-nhóm A BP3 P9 × P3 82 75 561,92 7,49 P4-nhóm A BP4 P9 × P4 103 159 880,57 5,54 P5-nhóm B BP5 P10 × P5 103 63 385,73 6,12 P6-nhóm B BP6 P10 × P6 105 209 1.142,42 5,47 P7-nhóm B BP7 P10 × P7 61 118 1.039,81 8,81 P8-nhóm B BP8 P10 × P8 98 0 0,00 0,00 P9-chịu hạn P10-chịu hạn Cộng 790 871 Ghi chú: Quần thể phát triển từ cặp lai (BP: Bi-parent). *P9 và P10 dòng mẹ chịu hạn, P1 đến P8 dòng ưu tú toán theo Lush (Lush J.L. and A. E. Molln, 1942) và dụng phương pháp lập bản đồ theo khoảng cách sử dụng phần mềm GenStat, METAR 2.1. Sử dụng (Interval_Mapping) theo mô hình QTL đơn (Han và mô hình REML (Multivariate Restricted Maximum Xu, 2008), tối đa khả năng liên kết với khoảng cách Likelihood) tính toán theo PROC MIXED và phần 1,0 cM. Kết quả từ PROC (Mỗi phân tích được thực mềm SAS ver 9.2 để tính toán phương sai di truyền hiện bằng cách sử dụng chương trình phụ đặc biệt, và hiệp phương sai giữa các đặc điểm (Gonzalo, được gọi là PROC), được sử dụng để có được vị trí Vyn và cộng sự, 2006). QTL và để thực hiện một kiểm tra tỷ lệ giá trị đúng (LRT) của QTL. Các số liệu thống kê LRT (thực hiện 2.4.2. Lập bản đồ QTL một kiểm tra tỷ lệ giá trị đúng) được chia theo giá trị Sử dụng một bộ lọc giá trị xác suất P > 0,0001. để có được điểm số LOD (giá trị chứng minh mức Ngưỡng này được xác định bởi 45 kết hợp độc lập độ có ý nghĩacủa phân tích - LOD) tương ứng của tồn tại trong mười nhóm liên kết của ngô. Phép so chúng. Phần mềm IciMapping được sử dụng để ước sánh ước tính sai số 10-4 xấp xỉ với một ước tính lỗi tính giá trị trung bình, giới hạn trên và giới hạn dưới sai số thí nghiệm ở 0,01. Tất cả các tương tác át chế của giá trị LOD cho mỗi vị trí marker, với ngưỡng của gen trội (Epistacy), trong đó khoảng cách giữa LOD > 5. Các giá trị giới hạn trên và dưới được sử hai marker (khoảng 50 cM) đã được loại bỏ để tránh dụng như là khoảng tin cậy cho QTL tương ứng. tác động liên kết (Holland J.B., 1998). Bằng cách sử 24
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN biến động từ 0,74 - 1,37 tấn/ha, trong đó nhóm A 3.1. Kết quả đánh giá kiểu hình từ 1,29 - 1,37 tấn/ha, nhóm B từ 0,74 - 1,28 tấn/ha (Bảng 2). Năng suất (GY) của 8 quần thể ở điều kiện hạn Bảng 2. Kết quả đánh giá năng suất của 8 quần thể F2:3 Quần thể Đại lượng Năng suất (tấn/ha) (BP) thống kê DR OP DR OP NHÓM A NHÓM B BP1 F2:3±Std 1,37±0,15 1,87±0,20 BP5 1,28±0,15 1,64±0,20 Biến động 0,34÷2,28 0,85÷3,77 0,53÷2,31 0,48÷2,97 σg2 0,09 0,37 0,09 0,59 σ 2 ¥ g*l 0,12 0,12 h 2 0,47 0,76 0,55 0,84 ȓp 0,57*** 0,81*** ȓg 0,69*** 0,47*** BP2 F2:3±Std 1,13±0,13 1,81±0,20 BP6 0,91±0,14 1,56±0,20 Biến động 0,35÷1,97 0,85÷3,18 0,17÷1,75 0,09÷2,88 σg 2 0,10 0,40 0,15 0,46 σ2g*l¥ 0,07 0,04 h2 0,55 0,80 0,69 0,85 ȓp 0,6*** 0,64*** ȓg 0,53*** 0,53*** BP3 F2:3±Std 1,12±0,16 1,63±0,20 BP7 0,89±0,18 1,31±0,30 Biến động 0,41÷2,09 0,43÷3,01 0,34÷2,17 0,24÷2,7 σg 2 0,02 0,61 0,23 0,27 σ 2 ¥ g*l 0,01 0,04 h2 0,22 0,85 0,66 0,51 ȓp 0,31*** 0,72*** ȓg 0,65*** 0,66*** BP4 F2:3±Std 1,29±0,20 2,51±0,20 BP8 0,74±0,13 1,21±0,20 Biến động 0,55÷2,03 1,00÷3,94 0,11÷1,71 0,07-2,67 σg 2 0,03 0,39 0,14 0,65 σ 2 ¥ g*l 0,12 0,10 h 2 0,21 0,75 0,58 0,89 ȓp 0,66*** 0,75*** ȓg 0,62*** 0,69*** P_1 0,53±0,17 0,97±0,30 P_5 1,14±0,45 2,38±0,50 P_2 0,22±0,22 0,76±1,20 P_6 0,23±0,21 1,28±0,20 P_3 0,94±0,22 1,40±0,60 P_7 0,40±0,17 0,83±0,30 P_4 0,67±0,21 1,37±0,50 P_8 0,17±0,09 0,56±0,10 P_9 1,31±0,25 1,43±0,20 P_10 0,91±0,22 1,55±0,20 Ghi chú: QT: Quần thể; Std: Độ lệch chuẩn; GY: Năng suất (tấn/ha); BP: Quần thể Bi-parent; DR: Điều kiện hạn; OP: Điều kiện tưới đủ; P: dòng bố mẹ; σ2g: phương sai kiểu gen; σ2g*l: phương sai kiểu gen với thời vụ/các điểm; ¥: Qua 2 vụ hạn; h2: Hệ số di truyền; ȓg: Tương quan kiểu gen; F2:3: ế hệ F2:3; *, **, ***: Mức độ tin cậy P < 0,05; 0,01; 0,001. 25
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 Nhìn chung năng suất trong điều kiện hạn so hình nào liên kết với cặp lai P10 x P8 ở quần thể với điều kiện tưới đủ suy giảm đáng kể từ 20% - 48% BP8, do đó quần thể BP8 không được xét để phân trên 8 quần thể, trong đó BP1, BP3 và BP5 giảm tích lập bản đồ liên kết và lập bản đồ QTL. Các chi 20 -23%, BP4, BP6, BP8 giảm 38% - 47%. Sự suy tiết phát hiện QTL trong mỗi quần thể được mô tả giảm cũng quan sát thấy ở các bố mẹ ở hai điều trong bảng 3 và hình 1. kiện hạn - tưới đủ biến động từ 10% - 51%. Đồng 3.3. QTL về năng suất ở điều kiện hạn và tưới đủ thời cũng nhận thấy sự biến động năng suất đáng kể của các gia đình F2:3 (các gia đình F2:3 / quần thể, Trong tổng 18 QTL đã được phát hiện về năng bảng 1) trong mỗi quần thể cặp bố mẹ (BP) giữa 2 suất (QTL_GY), trong đó có 11 QTL_GY ở điều kiện điều kiện hạn và tưới đủ, đồng thời có những gia hạn, 7 QTL ở điều kiện tưới đủ (Bảng 3). QTL_GY ở đình có năng suất năng suất cao hơn và một số thấp điều kiện hạn đã phát hiện trên nhiễm sắc thể số 1, hơn dòng bố mẹ, cho thấy sự phân ly của các alen 2, 3, 6, 8 và ở điều kiện tưới đủ phát hiện trên nhiễm thuận lợi và không thuận lợi giữa các dòng bố mẹ. sắc thể số 1, 2, 3, 7, 9. Trung bình phần trăm giải Trong điều kiện hạn, hệ số di truyền (h2) đạt từ thấp thích sự khác biệt kiểu hình tại vị trí QTL (R2 hay đến trung bình, cụ thể h2 từ 0,2 đến 0,6 và ở điều RVE) ở điều kiện hạn là 0,05-26,0%, điều kiện tưới kiện tưới đủ h2 đạt giá trị từ trung bình đến cao (h2 đủ là 0,8-23,0% của sự biến động về năng suất ở điều từ 0,4 - 0,8), cho thấy mối quan hệ giữa giá trị kiểu kiện tương ứng. Những QTL phát hiện hầu hết biểu hình và giá trị di truyền tích cực của các quần thể hiện trội từng phần, trội hoàn toàn, ngoại trừ hai nghiên cứu. Phương sai kiểu gen (σg2) về GY ở điều QTLs (GY_D_BP6_1.3, GY_D_BP6_6.2) trên NST kiện hạn biến động từ 0,02 - 0,23 và ở điều kiện tưới số 1 (bin 1.07) và NST số 6 (bin 6.05) trong BP6 khi đủ từ 0,27-0,65, cho thấy sự sai khác kiểu gen về R2 = 11% và 10% biến động kiểu hình cho khả năng năng suất. Bên cạnh đó phương sai kiểu gen x với chịu hạn và tăng 0,12-0,13 tấn/ha. Tuy nhiên, trên môi trường (σ2g*l) có giá trị từ 0,01 - 012 chỉ ra rằng, các QTLs các alen có ích (favorable alleles) đã được sự biến động của tính trạng đặc trưng bởitác động đóng góp bởi dòng bố và mẹ tương ứng. Đặc biệt, hiệu ứng cộng của các gen, thể hiện đóng góp của QTL GY_D_BP2_1.2 được phát hiện trên NST số khả năng chịu hạn, di truyền từ dòng bố mẹ. Kết 1 ở quần thể BP2, QTL GY_D_BP3_3.1 và GY_D_ quả phân tích tương quan di truyền giữa năng suất BP7_3.2 trên NST số 3 ở quần thể BP3, BP7 biểu ở 8 quần thể (BP1 đến BP8) cho thấy có xu hướng hiện siêu trội ở điều kiện hạn phần trăm giải thích tích cực giữa điều kiện hạn hán và tưới đủ, từ sự khác biệt kiểu hình 0,9 - 17%. Việc xác định QTL 0,49 - 0,67 (P
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 (bin 1,06) quy định năng suất hạt cũng được công alen hữu ích cho một QTL đã được đóng góp bởi bố trước đây (Bernardo R., 2008); (Ribaut J.M., các dòng mẹ (P9, P10 chịu hạn) và nhận alen có lợi Jiang C. et al., 1997). Tuy nhiên cũng cho thấy các từ dòng bố ưu tú (Bảng 3). Hình 1. Bản đồ QTL về năng suất trên 7 quần thể F 2:3 Ghi chú: Chromosome: Nhiễm sắc thể liên kết qua các quần thể từ BP1 đến BP7; GY: năng suất; O (tưới đủ), D (hạn). 27
28 Bảng 3. Phát hiện QTL về năng suất (tấn/ha) ở điều kiện hạn và tưới đủ của 7 quần thể F2:3 $ Vị trí marker Vị trí Bin Tác *Gen Allele ††QTL\tính Khoảng LOD Tác động R2 Markers động hoạt biểu trạng.NST. cách (cM) Trái Phải Trái Phải điểm cộng gộp (%) trội động hiện GY_D_BP1_1.1 8.0 PHM4997_17 - csu1171_2 6.02 14.38 1.01 1.02 18 0.12 0.14 2.8 D WLTP GY_D_BP2_1.2 16.4 PZA02985_5 - PZA01978_23 252.11 266.50 1.09 1.10 14 -0.04 0.23 7.7 OD DTP GY_D_BP6_1.3 116.9 PZA02117_1 - PZA03064_6 211.84 237.80 1.07 1.08 13 0.13 0.00 11.2 A WLTP GY_D_BP5_2.1 0.0 PZA00590_1 - PZA02450_1 21.42 45.69 2.03 2.04 15 -0.20 0.11 20.5 PD DTP GY_D_BP5_2.2 11.3 PHM14783_16 - PHM482_27 9.61 10.73 2.02 2.02 14 0.17 0.14 1.4 D WLTP GY_D_BP3_3.1 0.0 PZA00413_20 - PZA02299_16 113.82 90.68 3.05 3.05 14 -0.10 0.29 17.1 OD DTP GY_D_BP7_3.2 0.0 PZA00297_2 - zb21_1 38.83 36.34 3.04 3.04 20 0.04 0.38 0.9 OD WLTP GY_D_BP6_6.1 0.0 PZA00571_1 - PHM4904_16 113.26 118.58 6.04 6.05 13 -0.10 -0.08 2.3 D DTP GY_D_BP6_6.2 9.6 PZA02478_7 - PZA02247_1 134.48 139.30 6.05 6.05 13 -0.12 0.01 10.8 A DTP GY_D_BP6_6.3 60.2 PHM2658_129 - PZA02815_25 157.79 160.83 6.07 6.08 15 0.13 -0.03 13.6 PD WLTP Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 GY_D_BP4_8.1 26.1 PHM15744_10 - PZA02748_3 127.96 109.76 8.05 8.05 19 -0.14 0.14 22.8 D DTP GY_O_BP4_1.1 64.4 PZA01068_1 - PHM4752_14 284.44 288.95 1.11 1.12 14 -0.19 -0.17 1.9 D DTP GY_O_BP4_2.1 0.0 PZA00224_4 - vdac1a_1 170.45 168.30 2.06 2.06 16 0.27 -0.06 14.7 PD WLTP GY_O_BP5_2.2 3.0 PZA00590_1 - PZA02450_1 21.42 45.69 2.03 2.04 23 -0.38 0.08 26.5 PD DTP GY_O_BP7_3.1 24.6 PHM13742_5 - PZA02665_2 205.96 218.19 3.08 3.09 13 -0.33 0.15 26.0 PD DTP GY_O_BP6_7.1 4.6 PZA03583_1 - PHM4353_31 111.08 35.22 7.03 7.02 14 0.19 0.32 0.2 OD WLTP GY_O_BP5_9.1 27.8 PHM3330_25 - PZA03235_1 99.61 86.54 9.05 9.04 16 0.20 0.33 0.0 OD WLTP GY_O_BP6_9.2 61.3 PZA01062_1 - PZB00959_1 50.74 34.20 9.03 9.03 17 -0.11 -0.38 0.7 OD DTP †† Mỗi QTL phát hiện chỉ định trên cơ sở tính trạng, môi trường, quần thể và vị trí nhiệm sắc thể; Ba đặc điểm nông học quan trọng được xác định sử dụng cho nghiên cứu chịu hạn bao gồm: GY (năng suất, tấn/ha); O (tưới đủ), D (hạn) và 10 nhiễm sắc thể liên kết qua các quần thể từ BP1 đến BP7. * Hiệu ứng gen: A=Tác động cộng; PD=Trội từng phần; D=Trội; OD=Trội hoàn toàn. $ ành phần allele tham gia: WLTP: Dòng bố mẹưu tú; DTP: Dòng bố mẹ chịu hạn.
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ drought tolerance in tropical maize. Field Crops Research. 48(1): 65-80. 4.1. Kết luận Coque M., Martin A., Veyrieras J.B., Hirel B. and G. A., - Năng suất ở điều kiện hạn biến động từ 2008. Genetic variation for N-remobilization and 0,74 - 1,37 tấn/ha, trong đó nhóm A từ 1,29 - 1,37 postsilking N-uptake in a set of maize recombinant tấn/ha, nhóm B từ 0,74 - 1,28 tấn/ha. Năng suất các inbred lines. 3. QTL detection and coincidences. eor quần thể ở điều kiện hạn so với điều kiện tưới đủ bị Appl Genet. 117(5): 729-749. suy giảm từ 20% - 48%, trong đó BP1, BP3 và BP5 Dagne Wegary, Zeleke H., Labuscagne M.T., Hussien giảm 20 -23%, BP4, BP6, BP8 giảm 38% - 47%. Sự T. and Singn H., 2007. Heterosis and combining suy giảm cũng quan sát thấy ở các bố mẹ ở hai điều ability for grain yield and its component in selected kiện hạn - tưới đủ biến động từ 10% - 51%. maize inbred line. S Afr J Plant Soil 24: 133-137. Gallais A. and B. Hirel, 2004. An approach to the genetics - Có 18 QTL về năng suất hạt (QTL_GY) được of nitrogen use efficiency in maize. Journal of phát hiện, trong đó có 11 QTL_GY liên quan khả Experimental Botany. 55(396): 295-306. năng chịu hạn và phân bố trên nhiễm sắc thể số Gonzalo M., T.J. Vyn, J.B. Holland and L.M. McIntyre, 1, 2, 3, 6, 8. Những QTL phát hiện biểu hiện trội 2006. Mapping density response in maize: a direct từng phần, trội hoàn toàn, bao gồm QTL [GY_D_ approach for testing genotype and treatment BP2_1.2] trên NST số 1 ở quần thể BP2, QTL interactions. Genetics. 173(1): 331-348. [GY_D_BP3_3.1] và [GY_D_BP7_3.2] trên NST Holland J.B., 1998. EPISTACY: A SAS program for số 3 ở quần thể BP3, BP7 biểu hiện siêu trội ở điều detecting two-locus epistatic interactions using kiện hạn (R2 từ 0,9 - 17%) và các alen hữu ích cho genetic marker information. J. Hered. 89: pp. 374-375. vùng gen này đã được đóng góp bởi các dòng mẹ Lush J.L. and A. E. Molln, 1942. Litter size and weight as chịu hạn tương ứng. Một số QTL đã được phát hiện permanent characteristics of sows. Tech. Bull. U. S. [GY_D_BP5_2.2] , [GY_D_BP5_2.2] trên NST số Dept. Agric. No. 836. 2 (bin 2,02 - 2,04) chung cho điều kiện hạn và tưới Malosetti M., Ribaut J.M., Vargas M., Crossa J. and đủ, cho thấy QTL này đã được đóng góp bởi các v.E. F.A., 2008. A multi-trait multi-environment dòng mẹ (P10 chịu hạn) và nhận alen có lợi từ dòng QTL mixed model with an application to drought bố ưu tú. and nitrogen stress trials in maize (Zea mays L.) - Có 1 nhóm QTL quan trọng đã được quan sát Euphytica. 161: 241-257. thấy trên NST số 1 (bin 1,05 - 1,07), NST số 7 (bin Nicholas C. Collins F.T., and Roberto Tuberosa, 2008. 7,01 - 7,03). Các vùng gen ở trên NST số 1 đã được Quantitative Trait Loci and Crop Performance under xác định cho những QTL chính yếu về năng suất hạt Abiotic Stress: Where Do We Stand? Plant Physiol. 147(2): 469–486. ở điều kiện hạn. Ngoài ra, có 2 cụm QTL nhỏ hơn, một trên NST số 4 (bin 4,06-4,08) và một trên NST Ranum P., 2014. Global maize production, utilization and consumption. Annals of the New York Academy số 6 (bin 6,05-6,07) được coi là cũng quan trọng, vì of Sciences. 2014(1312). mỗi vùng gen trong hai khu vực này đã xác định hai QTLs năng suất hạt ở điều kiện hạn. Phát hiện này Ribaut J.M., D. Gonzalez-de-Leon, C. Jiang, G.O. Edmeades and D. Hoisington, 1997. Identi cation là phù hợp với một số nghiên cứu trước đây, trong and transfer of ASI quantitative trait loci (QTL): đó năng suất được quy định bởi hiệu ứng trội. A strategy to improve drought tolerance in maize 4.2. Đề nghị lines and populations. Developing Drought and Low N-Tolerant Maize. Proceedings of a Symposium, Kết quả mới chỉ bước đầu phát hiện được những Mexico, D.F.: CIMMYT, CIMMYT, El Batan, Mexico. vùng gen quy định khả năng chịu hạn ở 7 quần Ribaut JM, Jiang C, Gonzales-de-Leon D, Edmeades thể thế hệ F2:3 nên đề nghị tiếp tục nghiên cứu ở GO and Hosington D., 1997. Identification of những thế hệ sau và khả năng ứng dụng cho chọn quantitative trait loci under drought conditions in tạo giống ngô. tropical maize. II. Yield components and marker-as- sisted selection strategies. eor Appl Genet. 94: pp. TÀI LIỆU THAM KHẢO 887-896. Bernardo R., 2008. Molecular markers and selection for Sui Z., L. Niu, G. Yue, A. Yang and J. Zhang, 2008. complex traits in plants: learning from the last 20 Cloning and expression analysis of some genes years. Crop Science. 48: 1649-1664. involved in the phosphoinositide and phospholipid Bolaños J. and G.O. Edmeades, 1996. e importance signaling pathways from maize (Zea mays L.). Gene. of the anthesis-silking interval in breeding for 426(1-2): 47-56. 29
Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(64)/2016 WMO, 2015. El Niño expected to be strongest since Zaidi P.H., 2000. Drought Tolerance in Maize: eoretical 1997-98. World Meteorological Organization (WMO). considerations & Practical implications. CIMMYT, 12(16 November 2015). D.F., Mexico. Zaidi P.H. and Singh N.N., 2005. Drought Tolerance in Zaidi P.H., 2012. CIMMYT Precision Phenotyping. Tropical Maize Problems and Prospects. New Delhi, Directorate of Maize Research. Deciphering genomic regions associated with waterlogging and drought tolerance traits in tropical maize using multiple connected populations Do Van Dung, M.T. Vinayan, Gajanan Saykhedkar, Raman Babu, Dang Ngoc Ha, Le Quy Kha and P.H. Zaidi Abstract Eight bi-parental populations, including 790 F2:3 families, derived from 2 drought tolerant lines and 8 elite ones developed by CIMMYT, were evaluated under both drought and optimal conditions in 2012/2013 and 2013/2014 crop seasons in Hyderabad, India. e yield under drought was reduced by 20-50% as compared with optimal condition. rough the analysis of genotype, which determined 871 polymorphic SNP markers for 7 populations, revealed 18 QTLs for GY under drought and optimal conditions, of which 11 QTLs related to drought tolerance and two QTLs repeated in more than one population and one genomic region explained more than R2>10%. It showed that these hybrid combinations built a joint linkage and linkage-disequilibrium analysis, which is natural genetic recombination and independent assortment. erefore, by crossing drought tolerant lines with elite ones, it is possible to make descendant generations tolerant to drought, which is likely to nd more potential regions for combined drought tolerance. Key words: Maize, F2:3 population, drought, optimal condition, SNP marker, QTL mapping Ngày nhận bài: 19/4/2016 Ngày phản biện: 22/4/2016 Người phản biện: TS. Trần Danh Sửu Ngày duyệt đăng: 26/4/2016 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA SINH CỦA CÁC DÒNG CHUYỂN GEN ZMDREB2A TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN NHÂN TẠO GIAI ĐOẠN CÂY CON Nguyễn Xuân ắng1, Đoàn Bích ảo1, Nguyễn ị u Hoài1, Tạ ị ùy Dung1, Lê Công Tùng1, Bùi Mạnh Cường1 TÓM TẮT Ba dòng ngô chuyển gen ZmDREB2A ở thế hệ T3 đã được đánh giá khả năng chịu hạn và phân tích một số chỉ tiêu hóa sinh trong điều kiện hạn nhân tạo ở giai đoạn cây con. Kết quả sau hai tuần gây hạn, các dòng chuyển gen đạt tỷ lệ sống từ 62-74,6% cao hơn so với dòng nền tương ứng (18,7-31,9%). Chiều dài thân rễ, khối lượng thân rễ tươi và khô của các dòng chuyển gen cũng cho kết quả cao hơn các dòng nền ở công thức hạn. Tương tự, các dòng chuyển gen đều cho hàm lượng proline, chlorophyll, hàm lượng đạm tổng số và hydrat cacbon không cấu trúc cao hơn từ 2-3 lần so với các dòng nền không chuyển gen tương ứng. Ở công thức tưới nước đầy đủ, các dòng chuyển gen và dòng nền không thể hiện sự sai khác có ý nghĩa ở các chỉ tiêu theo dõi thể hiện tính tương đồng cao. Nghiên cứu bước đầu đã xác định được các dòng chuyển gen chịu hạn làm vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống ngô lai chuyển gen chịu hạn. Từ khóa: Cây ngô, dòng ngô chuyển gen ZmDREB2A, chịu hạn, chỉ tiêu hóa sinh I. ĐẶT VẤN ĐỀ 21% và các quốc gia Châu Âu là 12.5% (Edmeades, Hạn cũng giống như các nhân tố stress khác, ảnh 2013). Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng mạnh đến quá trình sinh trưởng phát triển hưởng nặng nề nhất của biết đổi khí hậu toàn cầu và cuối cùng làm giảm đáng kể năng suất cây trồng và mực nước biển dâng cao (http://moitruong.com. đặc biệt trong sản xuất ngô hiện nay. Trong năm vn/). Hiện tượng hạn hiện nay xảy ra ngày càng kéo 2013 sản lượng ngô ở Mỹ suy giảm do hạn lên tới dài và tiếp tục gia tăng làm ảnh hưởng trầm trọng 1 Viện Nghiên cứu Ngô 30