Dự thảo Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử SSRs liên kết với locus kiểm soát chất lượng xơ ở cây bông

MỞ ĐẦU<br /> <br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> <br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> ------------------------------------<br /> <br /> NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT<br /> <br /> NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CHỈ THỊ PHÂN TỬ<br /> SSRs LIÊN KẾT VỚI LOCUS KIỂM SOÁT<br /> CHẤT LƢỢNG XƠ Ở CÂY BÔNG<br /> <br /> Chuyên ngành: Di truyền học<br /> Mã số:<br /> 62 42 01 21<br /> <br /> DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC<br /> <br /> Hà Nội - 2016<br /> 1<br /> <br /> Công trình đƣợc hoàn thành tại:<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> <br /> Ngƣời hƣớng dẫn khoa học<br /> 1. TS. Nguyễn Thị Thanh Thủy<br /> 2. PGS. TS. Trịnh Đình Đạt<br /> <br /> Phản biện 1: ……………………………………………………<br /> Phản biện 2: ……………………………………………………<br /> Phản biện 3: ……………………………………………………<br /> Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm luận án tiến sĩ<br /> họp tại ……………………………………<br /> Vào hồi…..... giờ ……… ngày ……. tháng ……. năm ……..<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin - Thƣ viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Đƣợc trồng rộng rãi ở hơn 80 nƣớc trên thế giới, cây bông (Gossypium spp.) là cây trồng<br /> lấy sợi quan trọng nhất cung cấp sợi tự nhiên cho ngành công nghiệp dệt. Cải tiến các đặc tính<br /> di truyền về năng suất và chất lƣợng xơ luôn là những mục tiêu đầu tiên của các chƣơng trình<br /> chọn giống bông trên toàn thế giới. Tuy nhiên, việc cải tiến chất lƣợng sợi bông đang gặp phải<br /> những thách thức do cơ sở di truyền hẹp của những giống bông hiện đại và mối tƣơng quan di<br /> truyền nghịch giữa chất lƣợng sợi và năng suất [Iqbal, 2001; Rungis, 2005].<br /> Dệt may là mặt hàng xuất h u d n đầu của Việt Nam, tuy nhiên nguồn nguyên liệu sợi<br /> bông cung cấp cho ngành dệt v n chủ yếu đƣợc nhập h u từ nƣớc ngoài, còn nguyên liệu nội<br /> địa chỉ đáp ứng đƣợc phần rất nhỏ (dƣới 2%) nhu cầu. Công tác chọn tạo giống bông trong<br /> nƣớc hiện nay đa phần sử dụng phƣơng pháp chọn giống truyền thống, do vậy hông thể tránh<br /> hỏi những hó hăn mà các nhà chọn giống trên thế giới đã gặp phải. Nghiên cứu lập bản đồ<br /> các locus iểm soát các tính trạng liên quan đến chất lƣợng xơ ở cây bông nhằm phục vụ cho<br /> mục đích chọn giống luôn đƣợc các nhà hoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu, tuy nhiên<br /> cho đến nay chƣa có một công trình nào đƣợc tiến hành và công bố tại Việt Nam. Do vậy, việc<br /> hai thác, sử dụng những thông tin hữu ích đã đƣợc công bố trên thế giới để đầu tƣ nghiên cứu<br /> phục vụ cho thực tế Việt Nam là cách tiếp cận tối ƣu, giúp cho việc nghiên cứu ứng dụng công<br /> nghệ sinh học trong chọn tạo giống bông trong nƣớc đạt hiệu quả cao, tiết iệm inh phí và thời<br /> gian nghiên cứu.<br /> 2. Mục tiêu của đề tài<br /> Đề tài: “Nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử SSRs liên kết với locus kiểm soát chất<br /> lượng xơ ở cây bông” đƣợc thực hiện với mục đích xác định đƣợc các chỉ thị phân tử SSR liên<br /> ết gần với các QTL (Quantitative trait locus) chất lƣợng xơ và định hƣớng ứng dụng trong<br /> chọn giống bông ở Việt Nam. Những mục tiêu cụ thể của đề tài nhƣ sau:<br /> - Xác định đƣợc đa dạng di truyền ở mức độ hình thái và phân tử của các nguồn gen bông<br /> tại Việt Nam.<br /> - Xây dựng đƣợc bản đồ liên ết di truyền các locus SSR của giống bông tứ bội ở Việt<br /> Nam.<br /> - Xây dựng đƣợc bản đồ QTL iểm soát chất lƣợng xơ và xác định các chỉ thị SSR liên<br /> ết.<br /> 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu<br /> - Đối tƣợng nghiên cứu gồm các dòng/ giống bông chọn lọc từ tập đoàn giống của Viện<br /> Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố có nguồn gốc địa lý và các đặc điểm nông<br /> sinh học, hả năng chống chịu hác nhau.<br /> - Các thí nghiệm của đề tài đƣợc tiến hành từ tháng 6 năm 2010 đến tháng 6 năm 2014 tại<br /> phòng thí nghiệm, hệ thống nhà lƣới, nhà ính, ruộng thí nghiệm của Viện Di truyền Nông<br /> <br /> 3<br /> <br /> nghiệp, Hà Nội và Viện nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố, Ninh Thuận.<br /> 4. Nội dung nghiên cứu<br /> Đề tài đƣợc thực hiện với những nội dung sau:<br /> - Thu thập, đánh giá nguồn vật liệu.<br /> - Lai tạo quần thể và phân tích chất lƣợng xơ của quần thể lập bản đồ.<br /> - Xây dựng bản đồ liên ết di truyền các locus SSR của cây bông tứ bội.<br /> - Phân tích các QTL iểm soát các tính trạng chất lƣợng xơ.<br /> 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài<br /> Ý nghĩa hoa học:<br /> - Đây là đề tài đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu về lập bản đồ QTL chất lƣợng xơ trên cây<br /> bông tứ bội sử dụng chỉ thị phân tử SSR.<br /> - Đề tài đã xác định đƣợc 14 QTL liên quan đến các chỉ tiêu độ đều xơ, độ bền xơ, chiều<br /> dài xơ, tỷ lệ xơ, độ giãn xơ và chỉ số xơ ngắn. Các QTL và các chỉ thị liên ết SSR liên ết chặt<br /> với các QTL có thể sử dụng cho công tác chọn giống bông chất lƣợng xơ tốt nhờ trợ giúp của<br /> chỉ thị phân tử. Kết quả nghiên cứu của đề tài là nguồn tài liệu tham hảo bổ ích cho những<br /> nghiên cứu tƣơng tự trên cây bông.<br /> Ý nghĩa thực tiễn:<br /> - Những QTL chất lƣợng xơ của đề tài và các chỉ thị phân tử liên ết là nguồn vật liệu cho<br /> ứng dụng MAS trong chọn tạo giống bông chất lƣợng xơ tốt tại Việt Nam.<br /> - Kết quả của đề tài đã đóng góp nguồn vật liệu cho việc phát triển các dòng/ giống bông<br /> thuần và bông lai phục vụ ngành bông trong nƣớc.<br /> 6. Những đóng góp mới của luận án<br /> - Đề tài đã xây dựng đƣợc bản đồ liên ết di truyền các locus SSR của cây bông tứ bội<br /> gồm 26 nhóm liên ết tƣơng ứng với 26 NST của hệ gen cây bông tứ bội.<br /> - Đây là công trình đầu tiên ở Việt Nam xác định đƣợc vị trí các QTL chất lƣợng xơ và<br /> các chỉ thị SSR liên ết định hƣớng ứng dụng trong chọn tạo giống bông chất lƣợng xơ tốt nhờ<br /> sự trợ giúp của chỉ thị phân tử.<br /> CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU<br /> 1.1. Phân loại học cây bông<br /> Cây bông thuộc Giới thực vật – Plantae; Ngành hạt ín – Magnoliophyta; Lớp hai lá mầm<br /> – Magnoliopsida; Bộ bông – Malvales; Họ bông – Malvaceae; Chi bông – Gossypium. Trong số<br /> 50 loài trong chi Gossypium có hoảng 45 loài lƣỡng bội, 5 loài tứ bội. Các loài lƣỡng bội với<br /> 2n=26 NST thuộc 8 nhóm hệ gen ý hiệu từ A-G và K. Các loài tứ bội với 2n=4X=52 NST<br /> thuộc nhóm hệ gen AD [Wendel, 2003]. Trong số những loài bông đƣợc thuần hóa có bốn loài<br /> bông trồng trọt phổ biến là: hai loài bông Cỏ lƣỡng bội G. arboreum L. và G. herbaceum L. hệ<br /> gen AA; hai loài bông dị tứ bội G. hirsutum L. (bông Luồi) và G. barbadense L. (bông Hải<br /> đảo) hệ gen AADD [Cronn, 2004].<br /> 1.2. Đa dạng di truyền trong nguồn gen bông trồng trọt<br /> <br /> 4<br /> <br /> Những nghiên cứu về đa dạng di truyền các nguồn gen bông trồng trọt sử dụng chỉ thị<br /> phân tử cho thấy sự đa dạng di truyền ở nguồn gen bông lƣỡng bội A rộng hơn so với nguồn<br /> gen bông tứ bội AD. Các kết quả nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử nhƣ isozyme, RAPDs,<br /> RFLPs, AFLPs và SSRs nhìn chung đều cho thấy mức độ đa dạng di truyền thấp trong các<br /> nguồn gen tứ bội [Abdalla, 2001][ Abdurakhmonov 2007, 2008].<br /> 1.3. Chỉ thị phân tử SSR trên cây bông<br /> Các chỉ thị SSR có ƣu điểm là há phong phú, phân bố trên toàn hệ gen, di truyền đồng<br /> trội, đa alen, nhân bản dễ dàng, độ phân giải cao và dễ dàng thao tác dựa trên ỹ thuật PCR.<br /> Trên đối tƣợng chi bông Gossypium, hệ thống chỉ thị SSR liên tục đƣợc phát triển và đã bao<br /> phủ rộng trên hệ gen cây bông. Cơ sở dữ liệu chỉ thị cây bông (Cotton Mar er Database- CMD)<br /> cung cấp thông tin của 17.448 SSRs và 312 trình tự RFLP có chứa SSR đã đƣợc lập bản đồ. Hệ<br /> thống các mồi SSR trên cây bông đƣợc đặt tên tƣơng ứng từ những dự án phát triển chúng:<br /> BNL, CIR, CM, DOW, DPL, HAU, JESPR, MGHES, MON, MUSB, MUSS/MUCS, NAU,<br /> NBRI, PGML, STV, TMB.<br /> 1.4. Nghiên cứu lập bản đồ liên kết di truyền ở cây bông trên thế giới<br /> Bản đồ liên ết di truyền dựa vào các chỉ thị phân tử đã trở thành công cụ quan trọng<br /> trong phân tích hệ gen, phát hiện các QTL liên quan đến các tính trạng quan trọng, lập bản đồ<br /> vật lý, chọn dòng dựa vào bản đồ và chọn lọc dựa vào chỉ thị (MAS) trên nhiều đối tƣợng thực<br /> vật hác nhau. Bản đồ liên ết di truyền đầu tiên dựa vào chỉ thị RFLP trên đối tƣợng cây bông<br /> đƣợc Reinisch & cs. công bố năm 1994, tiếp theo là các bản đồ dựa trên các chỉ thị RFLP,<br /> RAPD, SSR và AFLP của các tác giả Lacape, 2003; Nguyen, 2004; Rong, 2004; Guo; 2006,<br /> Yu, 2007; Lacape, 2009... Các bản đồ liên ết di truyền đƣợc xây dựng gần đây có xu hƣớng<br /> tăng về số lƣợng chỉ thị, ví dụ nhƣ bản đồ liên ết mật độ cao của Yu & cs. (2007) với 1.097 chỉ<br /> thị, trải dài 4.536,7 cM. Những bản đồ liên ết mật độ cao này chính là nguồn tài liệu cần thiết<br /> cho các nghiên cứu lập bản đồ QTL và chọn giống phân tử ở cây bông.<br /> 1.5. QTL và những nghiên cứu lập bản đồ QTL chất lƣợng xơ ở cây bông trên thế<br /> giới<br /> Cải tiến chất lƣợng xơ luôn là một hƣớng trọng tâm trong nghiên cứu di truyền và chọn<br /> giống cây bông trên toàn thế giới. Chất lƣợng xơ là tính trạng số lƣợng, điều hiển bởi đa gen.<br /> Nhận biết những QTL chất lƣợng xơ quan trọng và ổn định sẽ hỗ trợ hiệu quả cho những dự án<br /> chọn giống dựa vào chỉ thị phân tử. Những chỉ thị phân tử liên ết chặt với những QTL liên<br /> quan đến những tính trạng chính cấu thành năng suất và chất lƣợng xơ (chiều dài xơ, độ đều xơ,<br /> độ bền xơ, độ giãn xơ, độ mịn xơ...) đã đƣợc áp dụng thành công trong những chƣơng trình<br /> chọn giống bông chất lƣợng xơ tốt trên thế giới [Lacape, 2010; Ra shit, 2010...].<br /> Một số công trình tiêu biểu về nghiên cứu QTL chất lƣợng xơ trên cây bông đã đƣợc công<br /> bố trên thế giới nhƣ công trình của Wang & cs. (2013) đã phát hiện 24 QTL chất lƣợng xơ và tỷ<br /> lệ xơ hi nghiên cứu trên quần thể giữa hai giống bông G. barbadense Luyuan 343 và G.<br /> <br /> 5<br /> <br />