Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nông nghiệp: Nghiên cứu đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương (Luffa cylindrical) bằng chỉ thị RAPD

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

52
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của đề tài là đánh giá tính đa dạng di truyền làm cơ sở cho công tác bảo tồn, duy trì và khai thác tập đoàn giống mướp hương phục vụ công tác lai tạo giống mới; Hiểu biết về đa dạng di truyền của các nguồn gen mướp hương tạo cơ sở lý luận cho việc chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di truyền của giống mướp hương.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học Nông nghiệp: Nghiên cứu đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương (Luffa cylindrical) bằng chỉ thị RAPD

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Huế, ngày 20 tháng 07 năm 2015. Học viên thực hiện Trần Thị Bảo Ngà PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Trương Thị Hồng Hải, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS. Nguyễn Thị Thu Thủy cùng các thầy cô và cán bộ tại khoa Nông Học – Trường Đại học Nông Lâm Huế, Viện Nghiên Cứu Rau Quả Hà Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Nhân dịp này, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến bạn Phạm Thanh Bình – người bạn đã đồng hành tôi những vui buồn trong suốt 2 năm học cũng như thời gian thực hiện đề tài và các em sinh viên, tập thể lớp cao học Khoa học cây trồng 19A, các anh chị em tại nhà khách trường. Cuối cùng con xin thành kính ghi ơn Cha Mẹ đã sinh thành, dưỡng dục con nên người. Con xin cảm ơn gia đình đã là chổ dựa vững chắc cho con bước qua những lúc khó khăn. Huế, ngày 20 tháng 7 năm 2015 Trần Thị Bảo Ngà PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ v DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH .....................................................................................................vii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết đề tài .................................................................................................. 1 1.2. Mục đích của đề tài................................................................................................... 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................. 2 1.4. Những điểm mới của đề tài ...................................................................................... 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................... 3 1.1. Sơ lược về cây mướp hương ..................................................................................... 3 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại mướp hương ................................................................... 3 1.1.2. Đặc điểm thực vật học của mướp hương ............................................................... 3 1.1.3. Yêu cầu về điều kiện sinh thái ............................................................................... 4 1.1.4. Giá trị của cây mướp hương .................................................................................. 5 1.2. Nghiên cứu quan hệ di truyền ở thực vật ................................................................. 8 1.2.1. Giới thiệu về thông tin di truyền, đa dạng di truyền và chỉ thị ............................. 8 1.2.2. Kỹ thuật RFLP ..................................................................................................... 14 1.2.3. Kỹ thuật AFLP .................................................................................................... 15 1.2.4. Kỹ thuật SSR ....................................................................................................... 16 1.2.5. Kỹ thuật RAPD ................................................................................................... 17 1.2.6. Sử dụng kỹ thuật RAPD để nghiên cứu quan hệ di truyền ở thực vật ................ 21 Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......... 25 2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 25 2.1.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................... 25 2.1.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................... 25 2.2. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 25 2.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 25 2.3.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 25 2.3.2. Hóa chất và thiết bị .............................................................................................. 28 2.3.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 29 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iv 2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 29 2.4.1. Đánh giá đặc điểm hình thái của tập đoàn giống mướp hương ........................... 29 2.4.2. Đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương ............................ 31 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................................... 34 3.1. Đánh giá đặc điểm nông học của tập đoàn giống mướp hương ............................. 34 3.1.1. Một số đặc điểm hình thái của tập đoàn mướp hương ........................................ 34 3.1.2. Thời gian sinh trưởng của tập đoàn giống mướp ................................................ 36 3.1.3. Khả năng sinh trưởng và phát triển của tập đoàn giống mướp hương ................ 38 3.1.4. Một số chỉ tiêu về phẩm chất quả của tập đoàn mướp hương ............................. 40 3.1.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ...................................................... 41 3.1.6. Tình hình sâu bệnh gây hại trên mướp hương. .................................................... 41 3.2. Đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương bằng chỉ thị RAPD 44 3.2.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số .......................................................................... 44 3.2.2. Khảo sát tính đa hình DNA bằng kỹ thuật RAPD trên một số giống mướp hương đại diện .......................................................................................................................... 44 3.2.3. Phân tích sự đa hình DNA bằng kỹ thuật RAPD của tập đoàn giống mướp hương .. 46 3.2.4. Đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương ............................ 63 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................................... 68 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 68 ĐỀ NGHỊ ...................................................................................................................... 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 69 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AFLP : Amplified Fragment Length Polymorphism cs : Cộng sự CTAB : Cetyl threemethy ammonium bromide DNA : Deoxyribonucleic acid dNTP : Deoxy nucleotide triphosphates EDTA : Ethylenediaminetetraacetic acid PCR : Polymerase Chain Reaction PIC : Polymorphism Information Content RAPD : Random Amplified Polymorphic DNA RE : Restriction enzyme RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism RNA : Ribonucleic acid SSR : Simple Sequence Repeats STS : Sequence- tagged site TBE : Tris-borate-EDTA PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của một số loại rau trong họ bầu bí .................................................................................................................................... 6 Bảng 1.2 So sánh đánh giá đặc điểm của một số loại chỉ thị được ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật ............................................................................... 13 Bảng 2.1. Danh sách tập đoàn giống mướp hương nghiên cứu. ...................................... 26 Bảng 2.2 Bộ mồi RAPD biểu hiện đa hình ......................................................................... 27 Bảng 2.3 Chu trình nhiệt của phản ứng RAPD .................................................................. 32 Bảng 2.4 Thành phần phản ứng RAPD ............................................................................... 32 Bảng 3.1 Phân nhóm một số đặc điểm hình thái của tập đoàn mướp hương ................. 35 Bảng 3.2 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của tập đoàn mướp hương ............. 37 Bảng 3.3 Khả năng sinh trưởng, phát triển của tập đoàn mướp hương........................... 39 Bảng 3.4 Phân nhóm một số tính trạng chất lượng của tập đoàn mướp hương ............. 40 Bảng 3.5 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ..................................................... 42 Bảng 3.6 Tỷ lệ cây bị sâu bệnh gây hại trên tập đoàn ...................................................... 43 Bảng 3.7 Tổng số băng DNA khuếch đại của 48 giống mướp hương khi phân tích với 11 mồi RAPD ......................................................................................................................... 48 Bảng 3.8 Tỷ lệ đa hình của tập đoàn giống mướp hương với chỉ thị RAPD .................. 50 Bảng 3.9 Bảng hệ số tương đồng di truyền của 48 giống mướp hương nghiên cứu ..... 65 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sự bắt cặp và khuếch đại trong phản ứng RAPD .......................................... 19 Hình 3.1 Hình ảnh điện di DNA tổng số của một số mẫu giống mướp hương ............. 44 Hình 3.2 Kết quả điện di của một số mồi RAPD biểu hiện đa hình được khảo sát từ 4 giống mướp hương (B3, B10, B1 và B2). ..................................................................... 45 Hình 3.3 Kết quả điện di của một số mồi RAPD biểu hiện đa hình được khảo sát từ 7 giống mướp hương (B3, B10, B30, ĐP, B1, B2 và A1). .............................................. 46 Hình 3.4 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của tập đoàn giống mướp hương sử dụng mồi UBC#301. ............................................................................................................... 51 Hình 3.5 Hình ảnh điện di sản phẩm phẩm PCR của tập đoàn giống mướp hương sử dụng mồi UBC#312 ....................................................................................................... 53 Hình 3.6 Hình ảnh điện di sản phẩm phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#322 ....................................................................................................... 54 Hình 3.7 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của tập đoàn giống mướp hương sử dụng mồi UBC#337. ............................................................................................................... 56 Hình 3.8 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của tập đoàn giống mướp hương sử dụng mồi UBC#350 ................................................................................................................ 58 Hình 3.9 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#353 ....................................................................................................................... 59 Hình 3.10 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#357 ................................................................................................................ 60 Hình 3.11 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#368 ................................................................................................................ 60 Hình 3.12 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#381 ................................................................................................................ 62 Hình 3.13 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của một số giống mướp hương sử dụng mồi UBC#386 ................................................................................................................ 63 Hình 3.14 Phân nhóm di truyền của 48 giống mướp hương dựa vào chỉ thị RAPD.... 67 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết đề tài Mướp hương (Lufa cylindrica) hay còn gọi là mướp ngọt, mướp gối, mướp ta, là loại rau ăn quả được sử dụng phổ biến ở các nước châu Á và Việt Nam, có giá trị dinh dưỡng và giá trị y học cao. Quả mướp hương chứa hàm lượng cao các chất khoáng (Mg, Ca, Na, Fe, Cu, ...) (Dairo et al., 2007) [38], có vị ngọt mát, mùi thơm dễ chịu nên nhiều người ưa thích và được dùng chế biến thành nhiều món ăn như: nấu canh, luộc, xào. Bên cạnh giá trị dinh dưỡng, cây mướp còn có giá trị y học rất cao, tất cả các bộ phân như: thân, lá, quả và hạt được dùng làm thuốc nam chữa bệnh như: đau lưng, ho, viêm mũi,.... Trong quả mướp hương có nhiều vitamin tốt cho sức khỏe con người như: Vitamin B giúp ngăn ngừa lão hóa, vitamin C làm trắng da,... Mướp hương có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới [47], có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng sinh trưởng và ra hoa đậu quả tốt trong mùa nóng, góp phần phát triển sản xuất rau trái vụ. Vì thế mướp hương ngày càng được chú ý phát triển, không những đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà còn xuất khẩu, lợi nhuận cao và là đối tượng nghiên cứu trong di truyền, y học, công nghệ sinh học và sinh học phân tử. Tuy nhiên chúng là loài thực vật lưỡng bội với bộ nhiễm sắc thể 26 (n = 13) và là cây giao phấn (Bal et al., 2004) [35], cây hoa đơn tính đồng chu, thụ phấn chủ yếu nhờ côn trùng [5], nên các giống mướp hương, đặc biệt là các giống mướp hương địa phương quả có mùi thơm nếp đang bị thoái hóa dần, chính vì vậy các giống có quả thơm mùi nếp đang dần mất đi và nguy cơ bị xói mòn nguồn gen mướp hương rất cao và nhiều giống mướp hương bị mất dần do đô thị hoá. Như vậy, việc sưu tập và nghiên cứu các giống mướp hương để bảo tồn nguồn gen mướp hương là rất cần thiết. Để khai thác và sử dụng một cách có hiệu quả nguồn gen quý này, trong chọn giống cần phải có những hiểu biết về mức độ đa dạng di truyền giữa các giống. Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học đã mang lại nhiều thành tựu to lớn trong nông nghiệp. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn giống cây trồng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Bằng con đường này đã tạo ra được nhiều giống cây trồng mới như lúa, ngô, đậu tương, bắp cải, khoai tây. Trong đó, việc sử dụng các chỉ thị phân tử khác nhau như RAPD, SSR, STS, AFLP,… được nghiên cứu và phát triển đã trở thành công cụ mạnh mẽ để phân tích đa dạng di truyền và xác định các mối quan hệ giữa các giống cây trồng, vật nuôi. Trong đó, chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphism DNA) (Williams et al., 1990; Welsh & McClelland, 1990) [73] [74] là một loại chỉ thị được sử dụng khá phổ biến, do kỹ thuật đơn giản, tiện lợi và có hiệu quả hơn trong việc phân tích đa dạng di truyền. RAPD là một phương pháp nhanh để phát hiện đa hình vì kỹ thuật này không đòi hỏi việc phân PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2 lập và đọc trình tự, có thể phát hiện nhiều locus cùng một lúc nên RAPD là một kỹ thuật có triển vọng trong phân tích đa dạng di truyền. Bên cạnh công tác thu thập và bảo tồn các giống mướp hương, thì việc đánh giá đa dạng di truyền là bước nghiên cứu quan trọng quyết định tới thành công trong việc phục tráng và lai tạo giống mới. Vì vậy, để nâng cao hiệu quả trong công tác chọn giống mướp nói chung và mướp lai nói riêng, ngoài việc sử dụng phương pháp truyền thống thì việc kết hợp với sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống là yêu cầu cấp thiết. Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương (Luffa cylindrical) bằng chỉ thị RAPD” nhằm mục đích xác lập được đa dạng di truyền của tập đoàn giống mướp hương làm cơ sở cho công tác bảo tồn, duy trì và khai thác tập đoàn giống mướp hương phục vụ công tác lai tạo giống mới. 2. Mục đích của đề tài Đánh giá tính đa dạng di truyền làm cơ sở cho công tác bảo tồn, duy trì và khai thác tập đoàn giống mướp hương phục vụ công tác lai tạo giống mới 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài * Ý nghĩa khoa học - Cung cấp thêm nhiều dữ liệu, thông tin di truyền của tập đoàn giống mướp hương. - Hiểu biết về đa dạng di truyền của các nguồn gen mướp hương tạo cơ sở lý luận cho việc chọn lọc, phục tráng để nâng cao tiềm năng di truyền của giống mướp hương. - Phát hiện sai khác về di truyền của tập đoàn mướp hương, đặc biệt là các giống mướp hương có triển vọng, có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định các cặp lai thích hợp. *Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu đa dạng di truyền thông qua chỉ thị phân tử góp phần nâng cao hiệu quả công tác bảo tồn và chọn giống mướp hương có khả năng sinh trưởng phát triển tốt, cho năng suất cao, và phẩm chất tốt, phù hợp với cơ cấu sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam. 4. Những điểm mới của đề tài - Đánh giá được mức độ đa dạng di truyền của tập đoàn mướp hương - Tuyển chọn được giống mướp hương triển vọng phục vụ công tác lai tạo giống mướp hương có khả năng sinh trưởng phát triển tốt, cho năng suất cao, và phẩm chất tốt. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Sơ lược về cây mướp hương 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại mướp hương Cây mướp (Luffa cylindrical L.), thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae). Trong họ Bầu Bí (Cucurbitaceae) có 6 chi thực vật. Chi Mướp (Luffa) thuộc tông Sicyoea, gồm có 7 loài: 4 loài địa phương thuộc vùng nhiệt đới khu vực Châu Âu, Châu Á và Châu Phi và 3 loài địa phương thuộc vùng nhiệt đới khu vực Châu Mỹ và Caribe. Các chi cổ sơ nhất tập trung ở đông Hymalaya, Đông và Đông Nam Á [6]. Hai loài mướp chủ yếu của chi Luffa là mướp hương (Luffa cylindrica) và mướp khía (Luffa acutangula) đều thuộc nhóm loài địa phương vùng nhiệt đới khu vực Châu Âu, Châu Á và Châu Phi [48]. Ngoài ra còn có 2 loài hoang dã là L. graveolen và L. echinata. Chúng đều là loài thực vật lưỡng bội với bộ nhiễm sắc thể là 26 (n = 13) và là cây giao phấn [34]. Mướp hương có tên khoa học là Luffa cylindrical hay Luffa aegyptiaca. Chúng thường mọc hoang dại ở những vùng từ Miến Điện đến Philipin, từ phía Nam đến Đông Bắc nước Úc và đảo Tahiti ở Thái Bình Dương. Ngày nay, mướp hương được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và dễ trồng tự nhiên không cần bàn tay con người. Mướp hương là loại rau trồng trong vườn nhà. Những vùng trồng mướp hương là vùng trồng rau quan trọng. Một nguồn tin khác cũng khẳng định mướp hương (Luffa cylindrical) là một trong những cây trồng cổ xưa ở vùng nhiệt đới Á châu và có khả năng được thuần hóa tại Ấn Độ. Nó xuất hiện ở Trung Quốc vào khoảng 600 năm trước công nguyên. Ngày nay mướp hương được trồng hoặc tự mọc như một cách tự nhiên tại các vùng nhiệt đới trên thế giới [47]. Tại Việt Nam, mướp hương là loại rau dễ trồng, quen thuộc với người dân Việt Nam. Cây mướp được trồng mọi nơi từ Bắc đến Nam, giàn mướp là hình ảnh rất quen thuộc ở nhiều hộ gia đình. Có thể trồng gốc mướp trên bờ ao, làm giàn phía trên mặt ao, có thể tiết kiệm đất, sai quả và đẹp [6]. Theo hệ thống phân loại dưới loài, loài mướp hương còn được chia ra 2 nhóm [48]: Nhóm mướp hương var. aegyptiaca: là cây trồng rộng rãi với các cách trồng khác nhau nhằm sản xuất rau ăn đọt, ăn quả hoặc sản xuất đồ xốp. Nhóm mướp hương var. leiocarpa: là cây hoang dại xuất hiện từ Miến Điện đến Philipin, đến Đông Bắc Châu Úc và đảo Tahiti. 1.1.2. Đặc điểm thực vật học của mướp hương Thân: Tương tự các loài khác trong họ bầu bí, mướp là cây leo thân thảo với tua cuốn không ngắn dưới 15 cm và không dễ bị đứt đôi. Thân có góc cạnh, màu lục nhạt, có nhiều tua cuốn, phân cành mạnh. Thân mướp có thể bò dài hơn 9 m và bám PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4 được vào bất cứ vật gì trên lối bò. Trên thân có 5 đường gân chạy dọc và có lông mọc khá tinh tế [77]. Lá: Lá to, mọc xen kẽ trên cây với cuống dài từ 10 - 15 cm, chia 5-7 thùy. Thùy lá có thể phân ra sâu sắc và đột ngột nhọn lên như đỉnh. Lá có màu xanh đậm, xanh hoặc xanh nhạt tùy mỗi giống. Hình dạng lá có thể là hình tròn, hình thận hoặc hình trái tim, bề mặt lá sần sùi, trải rộng, xung quanh lá có răng cưa nhỏ, bề mặt có lông nhám. Hoa: Hoa mướp hương luôn ở dạng đơn tính cùng gốc (monoecious) nghĩa là trên thân có cả hoa đực và hoa cái. Hoa đực phát theo chùm dạng chùy, có khoảng 4 - 20 bông trên một chùm với cuống dài 12 - 35 cm. Hoa cái cũng mọc ở nách lá như hoa đực nhưng lại mọc đơn lẻ. Hoa cái nở suốt trong ngày với 5 cánh hoa rộng, màu vàng tươi. Chủ yếu thụ phấn nhờ côn trùng, thời gian thụ phấn thường xảy ra trong khoảng 9 - 10 giờ sáng. Quả: mướp hương có hình elip hoặc hình trụ dài 30 - 60 cm, đường kính từ 10 - 12 cm. Quả có gân nhưng gân quả không dễ thấy và dễ nổi như mướp khía. Chóp quả to nhờ đài hoa lớn rộng ra. Da quả trơn láng, nhẵn, khi già thì vỏ chuyển sang màu nâu, khô, hơi cứng và giòn, bên trong còn lại toàn xơ và hạt. Quả có mùi thơm thoang thoảng nên có tên gọi là mướp hương [48]. Hạt: Trong quả có rất nhiều hạt. Khung hạt mở rộng có hình trái xoan, lồi 2 mặt. Hạt có màu hơi đen, nâu, trắng sữa,… có vài giống hạt có mùi thơm. Quanh hạt có cánh màng hẹp nhô lên như đường ngoại biên [77]. Trong mỗi quả chín có từ vài chục tới vài trăm hạt. Khối lượng trung bình 1000 hạt khoảng 88 g [30]. 1.1.3. Yêu cầu về điều kiện sinh thái Nhiệt độ Mướp là cây có nguồn gốc ở vùng Nhiệt Đới và Á Nhiệt Đới nên sinh trưởng tốt trong điều kiện khí hậu ấm áp. Khung nhiệt tối thích của mướp là từ 18 - 30oC. Mướp nảy mầm nhanh ở nhiệt độ 25 - 30ºC. Khi nhiệt độ dưới 10ºC cây sinh trưởng chậm, quá trình thụ phấn thụ tinh bị ảnh hưởng (rụng hoa). Nhiệt độ thấp kéo dài cây sẽ chết nhưng khi nhiệt độ cao hơn 40ºC, hô hấp lớn hơn quang hợp dẫn đến cây chết. Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian ra hoa của cây. Nhiệt độ càng thấp thời gian ra hoa của cây càng kéo dài. Cũng như các cây họ bầu bí, mướp rất mẫn cảm với sương giá đặc biệt là nhiệt độ thấp dưới 0oC. Vì vậy ở nước ta người dân trồng mướp quanh năm. Ở những vùng cận nhiệt đới cây mướp có thể thích nghi và sinh trưởng tốt vào mùa hè. Ánh sáng Mướp cũng như một số cây trong họ bầu bí là cây ưa ánh sáng nhiều. Khi ánh sáng yếu và thiếu cây sinh trưởng kém phát triển, cây ra hoa muộn và dễ bị rụng, năng PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5 suất thấp, chất lượng giảm, hương vị kém. Mướp yêu cầu cường độ ánh sáng mạnh để sinh trưởng, phát triển và tạo năng suất cao. Do đó không nên trồng mướp với mật độ cao, cây thiếu ánh sáng, sinh trưởng chậm, ra hoa cái chậm và nhanh rụng và sâu, bệnh phát triển. Trong quá trình sinh trưởng, biện pháp kỹ thuật như tỉa lá gốc, các nhánh mọc sát đất để tạo độ thông thoáng cho giàn mướp là rất cần thiết. Đất và dinh dưỡng Mướp có thể trồng được trên nhiều loại đất, nhiều mùn, tầng canh tác dày, giàu dinh dưỡng, giữ ẩm nhưng thoát nước tốt. Yêu cầu đất có độ pH trung bình 6,0 - 6,7 là thích hợp nhất cho sinh trưởng phát triển của mướp. Cây mướp cũng được trồng trên đất cát hoặc đất sét nếu được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng. Mướp đòi hỏi lượng dinh dưỡng cân đối giữa phân bón hữu cơ và phân vô cơ để sinh trưởng phát triển tốt. Song tùy loại đất sẽ có chế độ dinh dưỡng thích hợp khuyến cáo dùng cho mướp. Trên thực tế vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về chế độ dinh dưỡng, phân bón cho mướp. Tuy nhiên khi trồng mướp trên những chân đất giàu dinh dưỡng và bón đầy đủ phân hữu cơ hoai mục thì yêu cầu về dinh dưỡng của mướp theo khuyến cáo của Robinson và Decker-Walter (1996) [63] là sử dụng phân bón với tỷ lệ N:P:K = 100:50:50 kg/ha. Ẩm độ Mướp có khả năng chịu hạn tốt, nhưng là cây rất mẫn cảm với điều kiện ngập úng. Vì mướp là cây rau có hệ rễ ăn sâu, rộng, nhiều nhánh, có thể hút nước ở tầng đất sâu. Vì vậy cây cần nhiều nước và phải có hệ thống tưới tiêu nước hợp lý. Khi ruộng mướp bị ngập 4 ngày, cây sẽ bị thay đổi hình thái học của cây. Để đảm bảo cho cây sinh trưởng, phát triển tốt luôn luôn phải cung cấp đủ ẩm cho cây. Mướp là cây ưa ẩm, cây sinh trưởng tốt trong điều kiện ẩm độ 70 - 80%. Thời kỳ ra quả rộ và quả phát triển yêu cầu độ ẩm cao 80 - 90% vì ở giai đoạn này hàm lượng nước trong thân lá, quả của mướp lên đến trên 90%. Tuy nhiên độ ẩm không khí quá cao lại là điều kiện thích hợp cho sự phát triển bệnh như đốm lá, chết ẻo cây con, bị dòi đục lá gây hại cho mướp. Mướp yêu cầu ẩm độ không khí rất thấp, tương tự như dưa hấu, bầu, bí… là 45 – 55%. Các cây trong họ bầu bí nếu trồng trong điều kiện ẩm độ không khí cao sẽ ảnh hưởng đến quá trình thụ phấn, thụ tinh của cây và dễ bị sâu bệnh [12]. 1.1.4. Giá trị của cây mướp hương Giá trị dịnh dưỡng Mướp cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, vitamin và có nhiều tác dụng chữa bệnh đã được khoa học chứng minh và đã qua chứng thực trong dân gian. Trong quả mướp non có 70 - 80% phần ăn được. Giá trị năng lượng xấp xỉ 85 kJ/100g mướp. Theo dinh dưỡng học hiện đại, cứ mỗi 100 g quả mướp có chứa 95,1 g nước, 0,9 g protid, 0,1 g lipid, 3 g glucid, 0,5 g xeluloza, 0,5 g chất tro, 28 mg canxi, 45 mg photpho, 0,8 mg PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6 sắt, 160 mcg betacaroten, 0,04 mg vitamin B1, 0,06 mg vitamin B2, 8 mg vitamin C và một số chất như Luffein, Citruline, Cucurbitacin... Bảng 1.1 trình bày rõ các thành phần dinh dưỡng có trong 100 g phần ăn được của một số loại rau trong họ bầu bí. Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của một số loại rau trong họ bầu bí Chất dinh dưỡng Bí đao Bầu Dưa leo Dưa hấu Mướp Nước (%) 95,1 95,5 93,6 95,5 95,1 Năng lượng (cal.) 14,0 12,0 16,0 15,0 16,0 Chất đạm (g) 0,6 0,3 1,9 1,2 0,9 Chất bột đường (g) 2,9 2,4 3,0 2,5 3,0 Ca (mg) 21,0 26,0 23,0 8,0 28,0 P (mg) 25,0 23,0 27,0 13,0 45,0 Fe (mg) 0,2 0,3 1,0 1,0 0,8 B1 (mg) 0,02 0,01 0,03 0,04 0,04 Vitamin C (mg) 12,0 16,0 5,0 7,0 8,0 Caroten (mg) 0,02 0,01 0,03 0,2 0,32 “Nguồn: Theo bảng thành phần hoá học thức ăn Việt Nam, 1972” Quả mướp có thịt trắng, mềm, vị hơi ngọt, là loại rau quen thuộc trong bữa ăn gia đình. Quả thường dùng để chế biến các món ăn như xào, nấu canh hoặc thái mỏng phơi khô để nấu súp. Quả mướp non ngọt còn có thể ăn tươi như dưa chuột hoặc muối chua. Vỏ quả trong của mướp chỉ ăn được ở giai đoạn đầu phát triển và sẽ trở nên đắng hơn, độc hơn, vỏ trong hóa gỗ khi nó già đi [41]. Ngoài ra, ngọn cây, lá non hoặc nụ hoa mướp cũng được dùng như rau. Hoa mướp cũng được dùng luộc, xào lòng gà, ngon nhất là hoa mướp hương, ăn bùi và béo. Hạt mướp còn được dùng để sản xuất một số chế phẩm y học hoặc rau mầm, sản phẩm đang rất được ưa chuộng hiện nay. Bên cạnh đó, giàn mướp còn có thể tạo bóng mát và tận dụng được đất đai hợp lý trong gia đình. Giá trị y học Theo dược học cổ truyền: mướp có vị ngọt, tính mát, vào hai kinh can và vị, có công dụng sinh tân, chỉ khái, thanh nhiệt, hóa đàm, lương huyết, giải độc, an thai, thông sữa, khỏi đau nhức, thường được dùng để chữa các chứng bệnh như sốt cao, phiền khát, ho suyễn nhiều đờm (viêm họng, viêm phế quản), trĩ, băng lậu, khí hư, huyết lâm (viêm đường tiết niệu, viêm bàng quang, viêm bể thận), mụn nhọt, ung thủng, sản phụ sữa không thông, táo bón. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7 Lá mướp: có vị đắng, chua, tính hơi lạnh, được nấu uống để chữa ho, hen kéo dài với liều 10 - 15 gam mỗi lần. Có thể dùng dạng cao lỏng 1/1, mỗi lần uống 0,5 ml. Lá mướp giã nhỏ với ít muối, thêm nước, gạn uống chữa viêm họng (nam dược thần hiệu). Lá mướp sắc với cây hoa trắng uống chữa phù thủng. Lá mướp tươi giã nát, lấy nước bôi chữa lở đầu, mẩn ngứa do con giời leo. Nếu đem nướng lá rồi giã và chà xát lại chữa nước ăn chân. Lá mướp phơi khô, đốt toàn tính, tán bột mịn, hòa với dầu vừng, bôi chữa nứt nẻ đầu vú. Quả mướp: có vị ngọt, tính bình, nấu với chân giò lợn ăn để tăng tiết sữa và làm máu lưu thong. Chất nhầy trong quả mướp có tác dụng nhuận tràng và làm dịu đau (ăn canh mướp hằng ngày). Quả mướp nghèo năng lượng, không gây béo phì nhưng giàu sinh tố, khoáng vi lượng, chất nhầy và chất xơ. Giá trị công nghiệp Khi quả mướp già, xơ của chúng có thể được sử dụng theo nhiều hướng có ích khác. Xơ mướp tốt nhất được lấy từ quả thành thục còn xanh sau khi phơi khô. Quả được ngâm trong nước vài ngày rồi bóc vỏ. Qua một lần rửa, xơ mướp được tẩy sạch và sau đó phơi khô dưới nắng. Xơ mướp dùng để lau chùi, lọc nước hoặc cọ rửa khi tắm [78]. Đối với mướp hương (L. cylindrica) sự phát triển bộ khung sợi từ mạng lưới xơ ở trong quả già là chủ yếu hơn so với quả non. Những xơ mướp này dễ dàng rút ra khỏi quả chín sau khi bóc vỏ và trút hạt. Chúng phần lớn là những mô mềm ở bên trong (phần ăn được như rau) khi quả còn xanh. Xơ mướp còn được dùng để sản xuất mũ, đế trong của giày, giẻ lau xe, miếng lót để bàn, thảm chùi chân trong phòng tắm, dép và găng tay. Ngoài ra, sợi mướp còn là thành phần chống va chạm và cản trở âm thanh nên được sử dụng trong mũ bảo hiểm và là bộ lọc của dụng cụ chiến đấu. Ở Ghana, sợi mướp khô dùng để thấm nước và làm rượu cọ. Nó còn dùng làm bàn chải quần áo ở khu vực trung tâm châu Phi. Xơ quả mướp hương còn được sử dụng để thấm hút các kim loại nặng từ nước thải, nước cống nhờ chất hấp thụ sinh học có trong xơ [29]. Xơ mướp đã được con người biết đến và sử dụng từ lâu. Nó được sử dụng đa dạng với nhiều hướng hữu ích như trên. Sự phát triển của bùi nhùi làm từ xơ mướp còn được xem như một công cụ ứng dụng công nghệ sinh học. Cấu trúc mạch sợi mướp đã tạo hệ thống mở cho các cặp sợi nhỏ giao nhau thành hình mắt lưới tự do, với độ rỗng cao (79 - 93 %), độ đặc thấp (0,02 - 0,04 g/cm3) và thể tích đặc trưng cao (21 - 29 cm3/g) hệ sợi như là giàn đỡ thích hợp nhất cho sự cố định các tế bào vi trùng. Xơ mướp là một sản phẩm công nghệ sinh học mang lợi ích kinh tế cao, thân thiện với môi trường và dễ sử dụng [32], [47]. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8 1.2. Nghiên cứu quan hệ di truyền ở thực vật 1.2.1. Giới thiệu về thông tin di truyền, đa dạng di truyền và chỉ thị 1.2.1.1. Thông tin di truyền Nucleic acid, vật liệu mang thông tin di truyền của các hệ thống sống. Như tên gọi là các chất khởi đầu được cô lập từ nhân. Về mặt cấu tạo hóa học là một polymer hình thành từ các monomer là các nucleotide. Mỗi nucleotide gồm ba thành phần: nhóm phosphate, đường pentose (đường 5 Carbon) và một base hữu cơ (vì các nucleotide chỉ khác nhau ở base nên người ta thường dùng từ “base” thay cho “nucleotide”). Các base hữu cơ thuộc hai nhóm: các purine gồm Adenine (A) và Guanine (G), các pyrimidine gồm Thymine (T), Cytosine (C) và Uracine (U). Các nucleotide được nối với nhau bằng liên kết phosphodiester tạo thành chuỗi dài. Các base nitrogen của phân tử DNA mang thông tin di truyền, trong khi các nhóm pentose và phosphodiester có vai trò cấu trúc. Về mặt cấu trúc nucleic acid gồm hai loại phân tử có cấu tạo rất giống nhau là deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA). Ở sinh vật eucaryote, thông tin di truyền là phân tử DNA, là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn, mỗi mạch đơn là một chuỗi nucleotide. Hai mạch đơn liên kết với nhau nhờ liên kết hydro hình thành giữa base bổ sung nằm trên hai mạch: A bổ sung với T, G bổ sung với C. Mỗi mạch đơn là một trình tự có định hướng với một đầu là 5’ phosphate tự do và một đầu là 3’ hydroxyl tự do (hướng quy ước là 5’^ 3’). Hướng của hai mạch đơn trong chuỗi xoắn kép ngược nhau, người ta gọi chúng là hai mạch đối song song. Mỗi mạch đơn là một trình tự những base khác nhau, do đó mỗi mạch đơn mang thông tin khác với mạch kia. Hai mạch đơn liên kết với nhau bởi tính chất bổ sung. Chính tính chất này giải thích được cấu trúc chặt chẽ của phân tử DNA, đặc biệt là cách thức tự sao chép để tạo ra hai phân tử con từ một phân tử mẹ [3], [7], [28]. 1.2.1.2. Đa dạng di truyền Trong một giống, các loài khác nhau có trình tự bộ gene khác nhau. Trình tự bộ gene của các cá thể trong một loài cũng có thể khác nhau, do sự xuất hiện của một loại đột biến nào đó. Đôi khi sự khác biệt này lại có ý nghĩa về mặt di truyền, do đột biến xuất hiện tại vị trí của một gene nào đó trong bộ gene của một cá thể, làm cho gene đó không biểu hiện hay biểu hiện khác đi thành một tính trạng khác với những cá thể khác cùng loài. Sự khác biệt về di truyền như vậy được gọi là tính đa dạng di truyền [2]. Đa dạng di truyền là sự thể hiện phong phú ở mức độ gen. Các gen đa hình là nguyên nhân dẫn đến sự tồn tại các kiểu gen di hợp của quần thể. Sự khác biệt về kiểu PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
9 gen của các cá thể trong quần thể cho phép các quần thể này thích nghi hơn quần thể khác khi chịu những thay đổi của môi trường. Ý nghĩa của việc nghiên cứu đa dạng di truyền: Đa dạng di truyền là cơ sở cho việc tuyển chọn lai tạo những giống, loài mới; đa dạng về loài thường là đối tượng khai thác phục vụ mục đích kinh tế; đa dạng về hệ sinh thái có chức năng bảo vệ môi trường sống; đồng thời các hệ sinh thái được duy trì và bảo vệ chính là nhờ sự tồn tại của các quần thể loài sống trong đó. Giá trị của đa dạng di truyền thể hiện ở ba mặt chính: - Giá trị ổn định (Portfolio Value): Đa dạng di truyền tạo ra sự ổn định cho các hệ thống nông nghiệp ở quy mô toàn cầu, quốc gia và địa phương. Sự thiệt hại của một giống cây trồng cụ thể được bù đắp bằng năng suất của các giống hoặc cây trồng khác. - Giá trị lựa chọn (Option Value): Đa dạng di truyền tạo ra bảo hiểm sinh học cần thiết chống lại những thay đổi bất lợi của môi trường do việc tạo ra những tính trạng hữu ích như tính kháng sâu bệnh hay tính thích nghi. Giá trị của đa dạng di truyền được thể hiện thông qua việc sử dụng và khai thác các tính trạng quý, hiếm của tài nguyên di truyền thực vật như tính chống chịu, năng suất, chất lượng và khả năng thích nghi. Năm 1946, giống lúa mỳ lùn Nhật Bản Norin 10 được nhập vào Mỹ và đã góp phần quan trọng trong cải tạo giống và tăng năng suất lúa mỳ. Các giống lúa trồng có nguồn gốc Đông Bắc Ấn Độ được sử dụng là nguồn kháng sâu, bệnh cho các vùng khác nhau trên thế giới. Những tính trạng này đã góp phần tăng sản lượng lúa bình quân của Châu Á lên 30% giữa những năm 1981 và 1986. - Giá trị khai thác (Exploration Value): Đa dạng di truyền được xem là kho dự trữ tiềm năng các tài nguyên chưa biết đến. Đây cũng là lý do cần phải duy trì cả các hệ sinh thái hoang dã lẫn các hệ thống nông nghiệp truyền thống. Đa dạng di truyền là cơ sở tạo ưu thế lai. Trong một chừng mực nhất định, nếu tính đa dạng di truyền giữa các bố mẹ càng lớn thì ưu thế lai càng cao. Nghiên cứu đa dạng di truyền có ý nghĩa lớn trong chọn giống. Đó là nhân tố giúp cho sinh vật di truyền được nòi giống, kháng với các loại dịch bệnh và thích nghi với những thay đổi của điều kiện ngoại cảnh [18]. 1.2.1.3. Chỉ thị Chỉ thị di truyền là một thuộc tính hay một đặc điểm có thể đo đếm được và có khả năng di truyền từ thế hê này sang thế hệ khác. Theo Paterson và cs, 1991 [58] một đặc điểm được coi là chỉ thị di truyền nhất thiết phải đảm bảo hai tiêu chuẩn: (i) phải khác biệt giữa bố và mẹ; (ii) phải được truyền lại chính xác cho thế hệ sau. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
10 Các nhà nghiên cứu di truyền và nhà chọn giống luôn quan tâm đến chỉ thị di truyền vì tính ưu việt của nó trong việc nghiên cứu sự kế thừa dấu hiệu di truyền và những biến đổi của chúng trong quần thể, đặc biệt là tính trạng nông sinh học cơ lợi cho con người. chỉ thị di truyền cho phép phát hiện sự sai khác về mặt thông tin di truyền giữa hai hay nhiều cá thể. Sự sai khác này có thể được phát hiện bằng các chỉ thị như:  Chỉ thị hình thái  Chỉ thị hóa sinh  Chỉ thị phân tử Chỉ thị hình thái Gene thể hiện bản chất di truyền sẽ được liên kết với một tính trạng hình thái nào đó mà người ta có thể phát hiện được. Tuy nhiên nếu dựa vào những chỉ thị loại này để lập bản đồ gene và chọn lọc sẽ mất thời gian, số lượng chỉ thị ít do không phải tất cả những tính trạng kiểu hình nào ta cũng có thể nhận diện được, đồng thời độ chính xác và độ tin cậy thấp [9]. Mặc khác, chỉ thị hình thái chịu ảnh hưởng của quá trình tương tác gen, điều kiện ngoại cảnh và chỉ thể hiện ở những giai đoạn nhất định của quá trình phát triển cá thể [3]. Vì thế cần kết hợp chỉ thị hình thái và các chỉ thị khác nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình chọn giống. Trước đây, sự đa dạng giữa các cá thể trong quần thể và giữa các quần thể được xác định thông qua đánh giá các đặc điểm hình thái nổi trội (hình dạng, kích thước, đặc điểm các bộ phận…). Với ưu điểm như dễ dàng tiếp cận và nghiên cứu, không đòi hỏi thiết bị đặc biệt cũng như quy trình thực hiện phức tạp, chỉ thị hình thái được sử dụng khá rộng rãi trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật. Trong đánh giá và chọn tạo giống truyền thống, chỉ thị hình thái được áp dụng phổ biến và khá hiệu quả ở một số loại cây trồng như lúa, ngô, đậu tương… [11]. Tuy nhiên, còn có những nhược điểm ảnh hưởng đến tính chính xác cũng như hiệu quả của chỉ thị hình thái. Thứ nhất, số lượng chỉ thị rất hạn chế (so với các loại chỉ thị khác) trong khi các đặc điểm hình thái lại chịu tác động rất lớn của môi trường cũng như phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng phát triển của đối tượng nghiên cứu. Mức độ tin cậy của công tác đánh giá đa dạng di truyền phụ thuộc vào số lượng các chỉ thị được xét tới, do số lượng chỉ thị hình thái không đủ nhiều nên kết quả thu được cũng không chính xác. Bên cạnh đó, do tính biến thiên của các đặc điểm hình thái theo điều kiện môi trường và giai đoạn sinh trưởng nên kết quả thường có sự sai lệch giữa các lần đánh giá hoặc trong điều kiện đánh giá khác nhau. Thứ hai, việc đánh giá kiểu hình mang tính chất thống kê nên cần thực hiện trên số lượng lớn đối tượng để đảm bảo độ chính xác. Chính vì vậy sẽ cần diện tích đất đai lớn cũng như nhiều nhân lực và PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
11 thời gian để gieo trồng và đánh giá đối tượng. Cuối cùng, do đặc điểm dựa trên kiểu hình để đánh giá kiểu gen nên chỉ thị hình thái không thể là thước đo chính xác để đánh giá tính đa dạng di truyền giữa các cá thể, nhất là khi không phải toàn bộ các gen đều thể hiện ra kiểu hình có thể đo đếm được. Hiện nay, tuy có nhiều nhược điểm và trong bối cảnh chỉ thị DNA được sử dụng phổ biến hơn, nhưng chỉ thị hình thái vẫn được áp dụng khá hiệu quả trong đánh giá đa dạng di truyền (đặc biệt đối với các đối tượng mà chỉ thị phân tử chưa có nhiều) hoặc trong nghiên cứu lập bản đồ liên kết phục vụ chọn tạo giống cây trồng như ở lúa [17], [76], ngô [45]. Chỉ thị hóa sinh Là những chỉ thị protein. Mỗi protein là sản phẩm biểu hiện của một hay một vài gene, do vậy người ta dựa vào điều này để tìm ra những chỉ thị. Dựa vào hàng loạt những enzyme giống nhau được mã hóa bởi những allen khác nhau nằm cùng trên một locus. Do sự khác nhau về điện tích của aminoacid, isozyme có thể được phân tách bằng điện di [9]. Protein và các hoạt chất trao đổi khác là sản phẩm của quá trình biểu hiện gen ở sinh vật. Nghiên cứu sự khác biệt trong thành phần của các sản phẩm này có thể giúp xác định những khác biệt về mặt di truyền giữa các cá thể và loài khác nhau. Bush và cs (1978) [37] khẳng định điện di protein trên gel là phương pháp hữa hiệu có thể giúp phân biệt, nhận diện giữa các loài và phân loại sinh vật. Các protein, sản phẩm trao đổi chất… được sử dụng như những chỉ tiêu đánh giá, phân biệt các sinh vật được gọi là chỉ thị hóa sinh. Chỉ thị hóa sinh được sử dụng phổ biến nhất là các isozyme (các enzyme có trình tự amio acid khác nhau nhưng cùng xúc tác cho một phản ứng hóa học). Isozyme được trích ly, tinh sạch và điện di trên gel. Các thành phần trong gel biến tính (thường là SDS) phá vỡ các cấu trúc bậc cao của chuỗi amino acid và khi đó dưới tác động của điện trường, các isozyme biến tính sẽ phân tách trên gel dựa trên khối lượng và độ tích điện. Từ sự đa hình giữa các băng điện di thu được sẽ giúp nhận diện từng các thể và đánh giá được sự đa dạng trong quần thể nghiên cứu. So với chỉ thị hình thái thì chỉ thị hóa sinh đáng tin cậy hơn bởi mỗi protein là sản phẩm của một gen, do đó sự đa hình các protein cũng phản ánh gián tiếp sự đa hình trong kiểu gen của sinh vật. Tuy nhiên, đối với các cá thể có quan hệ di truyền gần gũi (đặc biệt là giữa các giống cây trồng) thì các sản phẩm biểu hiện gen (protein, enzyme…) không cho sự đa hình rõ ràng. Đây là một nhược điểm của chỉ thị hóa sinh cùng với tính không độc lập với điều kiện môi trường (do quá trình biểu hiện gen thay đổi ở các điều kiện sinh trưởng khác nhau) và số lượng chỉ thị đa hình không phong phú. Bởi vậy trong hầu hết những nghiên cứu đa dạng di truyền ngày nay, chỉ thị DNA được sử dụng phổ biến hơn cả. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
12 Chỉ thị phân tử - chỉ thị DNA Là những chỉ thị phân tử DNA có bản chất đa hình DNA, nó có thể là một đoạn gen hoặc một đoạn DNA có vị trí xác định trên nhiễm sắc thể (NST) di truyền theo quy luật Menden. Trong những năm gần đây, các chỉ thị phân tử đã được ứng dụng rất lớn trong nghiên cứu hệ gen của nhiều loại cây trồng. Các nhà khoa học đã thiết lập được bản đồ chi tiết về các chỉ thị phân tử liên kết với các tính trạng [26]. Nghiên cứu tổng hợp của Joshi (1999) và Weising (2005) [49] đã đề ra những đặc điểm và cũng là tiêu chuẩn cho các loại chỉ thị DNA như sau: 1. Có mức độ đa hình cao 2. Di truyền đồng trội (cho phép phân biệt cá thể đồng hợp tử - dị hợp tử) 3. Phân định rõ ràng giữa các alen 4. Tần suất xuất hiện trong hệ gen cao 5. Phân bố đều trên hệ gen 6. Có trạng thái trung tính (không chịu tác động đa gen) 7. Dễ dàng tiếp cận đánh giá 8. Có thể phân tích nhanh và đơn giản 9. Khả năng tái lặp cao 10. Kết quả có thể trao đổi dễ dàng giữa các cơ sở nghiên cứu 11. Có chi phí phát triển và thực hiện thấp Cho đến nay có thể khẳng định rằng không một chỉ thị DNA nào có thể đáp ứng được đầy đủ các tiêu chuẩn trên (Bảng 1.2). Tuy nhiên hoàn toàn có thể chọn lựa trong số những chỉ thị này một hay một vài chỉ thị mang những đặc điểm đáp ứng được yêu cầu nghiên cứu với từng đối tượng cụ thể. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
13 Bảng 1.2 So sánh đánh giá đặc điểm của một số loại chỉ thị được ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật [39], [43] Chi Dựa Hàm Yêu Phát phí trên Mức Tính lượng cầu hiện phát phản độ đa di chất trình bằng triển, ứng hình truyền lượng tự phóng ứng PCR DNA DNA xạ dụng I. Chỉ thị hình thái x L D-R-C x x x II. Chỉ thị hóa sinh x L C H/M x x x III. Chỉ thị DNA RFLP x L-M C M/H H/H x √/x RAPD √ M-H D L/L L/L x x SSR √ H C H/M L/M √ x ISSR √ H D L/L L/M √/x x AFLP √ H D M-H/L L/H x √/x IRAP/REMAP √ H C H/M L/M √ STS/EST √ H C/D H/M L/H √ √/x SNP √ Ex-H C H/M-L L/H √ x SCARS/CAPS √ H C H/M L/H √ √x Microarray √ H M/L L/H √ x Chú thích: L- thấp; M-trung bình; H- cao; ex-H-rất cao D- trội; R-lặn; C- đồng trội Các chỉ thị DNA có thể được phân chia theo nhiều tiêu chí khác nhau, dựa trên cơ sở kỹ thuật hay tính chất di truyền của chỉ thị (trội hay đồng trội)… Dựa trên cơ sở kỹ thuật, có thể phân chia các chỉ thị DNA thành các nhóm sau: 1. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai DNA 2. Chỉ thị dựa trên phản ứng PCR 3. Chỉ thị dựa trên trình tự DNA 4. Chỉ thị dựa trên hình dạng DNA 5. Chỉ thị microarray Mặc dù hiện nay số lượng chỉ thị DNA rất phong phú với nhiều biến thể khác nhau nhưng nhìn chung chỉ có một số loại được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu đa dạng di truyền. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma