zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Nông - Lâm - Ngư

» Nông nghiệp

Nghiên cứu đa dạng kiểu hình và các marker phân tử/gen liên kết với tính trạng sức sống cây con chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm của tập đoàn giống lúa bản địa Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

19
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu đa dạng kiểu hình và các marker phân tử/gen liên kết với tính trạng sức sống cây con chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm của tập đoàn giống lúa bản địa Việt Nam trình bày kết quả đa dạng kiểu hình tính trạng sức sống cây con trong điều kiện ngập của quần thể giống lúa bản địa Việt Nam; Chỉ thị SSR của tập đoàn giống lúa bản địa Việt Nam liên kết với tính trạng sức sống cây con ngập úng (sử dụng dấu đa hình SSR); Sự biểu hiện gen liên quan đến tính chịu ngập của lúa ở giai đoạn nảy mầm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu đa dạng kiểu hình và các marker phân tử/gen liên kết với tính trạng sức sống cây con chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm của tập đoàn giống lúa bản địa Việt Nam

Tạp chí Khoa học và ông nghệ ông nghiệp Việt Nam Số 7(60)/201 Nguyen Thị Trang1, Nguyen Thị Giang1, Vũ Thị Thu Hiền1 Study on the phenotypic variation and SSR markers/gene associated with seedling vigour under submergence at the seedling stage of Vietnamese lowland rice germplasms Abstract In direct-seeded rice ecosystem, seedling vigour under submergence is one of the most important traits for stable stand establishment. In this study, a set of 150 Vietnamese lowland rice cultivars was collected for studying of the “elongation strategy” by using the test tube bioassay screening method. LD (linkage disequilibrium) mapping method was applied to analyze the correlation between marker genotype and phenotype. The results showed that 7 SSR markers were detected association at or 1% either 5% significant level with the seedling vigour under submerged condition by ANOVA analysis. This trait is considered to be controlled by polygenic systems such as a key enzyme in ethylene biosynthesis (OsACSs). The results showed that expression level of OsACS gene family highly induced under submergence by RT-PCR and Real-Time PCR/qPCR analysis. The expression of gene OsACS1 might be a key gene responsible for rice seedling vigour under submergence at post-germination stage. Our results provided useful information for future breeding and genetic study to improve seedling vigour under submergence that supports for direct- seeded rice ecosystem in Vietnam. Key words: genetic diversity, simple sequence repeat (SSR) markers, allele frequency, seedling vigour, I. ĐẶT VẤN ĐỀ submergence stress, rice (Oryza sativa L.). Hiện nay, thiệt hại do lũ lụt hàng năm gây ra là triển của lóng thân khi ngập nước (Fukao và Bailey một vấn đề nghiêm trọng trong sản xuất lúa gạo ở Việt Nam. Theo số liệu hống kê năm 2011 của Bộ oxidase (ACO) là các enzym quan trọng trong quá Nông nghiệp và hát triển ông thôn, hơn 10.000 trinh sinh tổng hợp ethylene, biểu hiện của những ha diện tích lúa bị ngập do lũ lụt, gây thiệt hại đáng enzym này tăng cường khi cây lúa bị ngập nước kể cho nền kinh tế. Lúa là cây trồng về cơ bản có thể sinh trưởng tốt trong điều kiện ngập úng và thể Lúa trồng ở những vùng đất chịu tác động ngập hiện phổ biến dị di truyền rộng tính trạng chịu ngập. lụt khác nhau, phụ thuộc vào từng giai đoạn phát Hầu hết các giống lúa ở thời kỳ mạ đều vươn dài triển và thời gian sinh trưởng và cũng thể hiện chiến thân lá một cách tối đa khi bị ngập nước hoà lược chịu ngập khác nhau. Ở giai đoạn mạ, sự vươn mức độ vươn dài đó phụ thuộc vào đặc tính di dài thân lá nhanh hơn sẽ qui định tính trạng sức truyền của giống và bị ảnh hưởng bởi môi trường sống cây giống để trốn thoát trong môi trường ngập ngập hoặc tình trạng cây con trước khi bị ngập , 1990). Hơn nữa, “trốn thoát” ngập , 2008). Lũ lụt dẫn đến quá trình của lúa ở giai đoạn mạ là một trong những đặc tính chuyển đổi từ môi trường bình thường sang tình nông học rất quan trọng, bởi vì đây là thời kỳ cơ trạng thiếu oxy, lúa thể hiện sự đa dạng về khả năng bản quyết định đến mật độ và thời vụ gieo trồng của vươn dài thân lá khi bị ngập nước (Das lúa, đặc biệt trong hệ thống canh tác lúa gieo sạ 2005). Sức sống cây con là một tính trạng khá phức thẳng ở những vùng bị lũ lụt trong mô hình canh tác tạp do sự ảnh hưởng của nhiều gen và các yếu tố cánh đồng mẫu lớn. Hiện nay, nhiều nghiên cứu về môi trường. Nhiều thay đổi chuyển hóa xảy ra trong cơ chế phân tử liên quan đến tính chịu ngập, nhằm nảy mầm à sinh trưởng sớm trong điều xác định sự khác nhau giữa giống chống chịu và Viện Di Truyền Nông nghiệp kiện yếm khí. Ethylene gián tiếp điều khiển sự phát ống mẫn cảm chịu ngập. Đây là vấn đề then chốt
Tạp chí Khoa học và ng nghệ ng nghiệp Việt Nam Số 7(60)/2015 để cải thiện hiệu quả đặc điểm sức sống cây con chịu tiến Việt Nam được thu thập đại diện cho các tỉnh ngập của giống ở đoạn nảy mầm/giai đoạn mạ. Thêm thuộc 3 vùng đồng bằng châu thổ Việt Nam và lưu vào đó, Việt Nam có nguồn gen lúa đa dạng ở các giữ tại ngân hàng gen của Trung tâm Tài nguyên vùng canh tác khác nhau thích ứng với lũ lụt thuộc 3 ực vật Sau đó được đánh giá kiểu hình tính trạng vùng đồng bằng châu thổ Bắc, Trung và Nam Bộ. Vì sức sống cây con chịu ngập theo phương pháp ống vậy, việc nghiên cứu khảo sát biến di kiểu hình và nghiệm (Manangkil xác định các chỉ thị phân tử/gen liên quan đến tính Các hóa chất phân sinh học phân tử chuyên chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm của nguồn gen giống dụng của các hãng Sigma, Merck: CTAB, Tris base, lúa bản địa Việt Nam không chỉ có ý nghĩa trong bảo tồn nguồn giống địa phương mà còn có ý nghĩa lựa chọn vật liệu cho chọn tạo giống lúa chịu ngập, thích ứng với các vùng đất trũng khác nhau trong hệ thống isoamyalcohol, Ribonuclease A, Agarose, các mồi canh tác lúa gieo sạ thẳng ở Việt Nam II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trình tự các mồi dùng cho phản ứng RT PCR trong nghiên cứu biểu hiện gen chịu ngập của cây ở giai đoạn nảy mầm 1. Vật liệu nghiên cứu được liệt kê ở bảng 1. Nguồn vật liệu là 150 giống lúa bản địa và cải Bảng 1. Trình tự các mồi dùng cho phản ứng RT-PCR và Real-Time PCR/qPCR Tên gen Trình tự mồi (5'-3') Kích cỡ mồi (bp) Chiều của mồi GATTGATTCGATCGGCTGTT chiều xuôi OsACS1 235 GTCGAACGACAGCTGGTTCT chiều ngược TTTTCTTGTGGGGGTCTGTC chiều xuôi OsACS2 161 TTCGTCGAGAGAAGGTCGAT chiều ngược ATGAACGCATGTCAAGACGA chiều xuôi OsACS3 198 CCAACGAGCTTCTCACCTTC chiều ngược AAGCTGAGCACTGAGCTGGT chiều xuôi OsACS4 207 GGTAGCAGCAATGCATACGA chiều ngược TTCCTACACTGCCATTGCATA chiều xuôi OsACS5 174 CGAAGTAGCGCGAGTCCT chiều ngược 2. Phương pháp nghiên cứu Nipponbare là giống lúa japonica Nhật Bản 2.1. Đánh giá đa dạng kiểu hình tính trạng sức sống cây con ngập úng trong quần thể lúa là giống lúa indica Ấn Độ được sử dụng làm các giống đối chứng trong các thí nghiệm nghiên cứu Theo phương pháp ống nghiệm (test tube) của của chúng tôi. s 2008. Những giống có khả năng vươn dài thân lá nhanh trong điều kiện ngập nhân 2.2. Quần thể LD mapping tạo sẽ thể hiện sức sống cây con tốt khi ngập úng Áp dụng phương pháp lập bản đồ sự không cân Hạt lúa được khử trùng bề mặt bằng dung dịch bằng trong liên kết (Linkage disequilibrium NaClO 1% trong 1 giờ, sau đó hạt được rửa sạch mapping method) để xác định QTLs về tính trạng bằng nước cất. Ngâm hạt đã qua khử trùng vào sức sống cây con trong quần thể 150 giống lúa địa trong đĩa petri, đặt các đĩa petri này vào trong tủ phương và cải tiến Việt Nam. LD mapping là C ở điều kiện tối. Sau 3 ngày tiến hành phương pháp được ứng dụng nhằm phân tích mối chuyển hạt nảy mầm sang ống nghiệm (10 hạt/ống quan hệ giữa kiểu gen (SSR markers) và kiểu hình nghiệm), đổ ngập nước 20 cm và tiếp tục để hạt (cây con chịu ngập trong ống nghiệm) qua phân tích phát triển trong tủ ôn 28 C ở điều kiện tối (hàng ANOVA. Thí nghiệm sử dụng 100 cặp mồi SSR đa gày không thay nước). Cây con phát triển 5 ngày hình trong quần thể nằm rải rác ở các vị trí khác nhau trong ống nghiệm được tiến hành đo sự phát triển trên 12 nhiễm sắc thể lúa được chọn lọc trên cơ sở chiều dài của lá từ hạt đến đỉnh của lá mầm. dữ liệu Gramene Markers Database (IRGSP, 2005).
Tạp chí Khoa học và ông nghệ ông nghiệp Việt Nam Số 7(60)/2015 2.3. Nghiên cứu sự biểu hiện gen liên quan đến gieo sạ là rất quan trọng, đặc biệt là nơi có vùng đất tính trạng sức sống cây con trong điều kiện lúa thường xuyên bị ngập lụt trong hệ thống canh ngập úng tác ở nước ta. Lúa có khả năng nảy mầm với sự Trong thí nghiệm này, sử dụng hai giống đối biến động lớn của môi trường, đặc biệt trong điều chứng Nipponbare và Kasalath. ARN tổng số được kiện thiếu oxi và yếm khí, nơi đất lúa thường xuyên tách chiết từ cây con khi đã phát triển trong điều kiện bị ngập úng trong quá trình gieo sạ (Yamauchi ngập úng (thiếu oxi) và trong điều kiện bình thường , 2000). Đặc tính chịu ngập của lúa ở giai đoạn làm đối chứng (có đủ oxi). Sản phẩm cADN được nảy mầm thể hiện bằng cơ chế sức sống của cây con tạo nên từ ARN tổng số và dùng làm khuôn mẫu nảy mầm nhanh và sinh trưởng sớm để cây lúa trong các phản ứng RT vươn lên khỏi mặt nước và tiếp cận với oxy (Ismail (qPCR) để nghiên cứu sự biểu hiện của các gen. 2009). Thí nghiệm đã áp dụng phương pháp ống nghiệm (test tube) để đánh giá biến dị tự nhiên 2.4. Xử lý số liệu kiểu hình về khả năng thích ứng của cây con khi Thí nghiệm được thiết kế theo khối ngẫu nhiên gặp úng lụt (Manangkil , 2008). Phương pháp với ba lần lặp lại. Sự sai khác giữa các lần lặ này dựa trên khả năng vươn dài lá lúa trong điều mỗi giống thí nghiệm được so sánh bằng phân tích kiện ngập nước. Kết quả sàng lọc kiểu hình cho phương sai (ANOVA). Sự sai khác nhỏ nhất có ý thấy hầu hết các giống nghiên cứu đều thể hiện khả nghĩa (LSD) (P
Tạp chí Khoa học và ng nghệ ng nghiệp Việt Nam Số 7(60)/2015 2. Chỉ thị SSR của tập đoàn giống lúa bản địa số liệu kiểu hình sự phát triển chiều dài lá trong Việt Nam liên kết với tính trạng sức sống cây điều kiện ngập nhân tạo của 150 giống lúa bản địa con ngập úng (sử dụng dấu đa hình SSR) và cải tiến Việt Nam và sự kết hợp Biến dị kiểu hình của nhiều tính trạng nông phân tử (100 SSR đa hình trong quần thể). Mối học phức tạp hoặc tiến hóa được qui định bởi quan hệ di truyền của tập đoàn giống lúa bản địa nhiều locus tính trạng số lượng (QTLs). Ứng dụng Việt Nam chịu ngập ở giai đoạn nảy mầm đã được phương pháp lập bản đồ sự không cân bằng trong xác định nhờ marker phân tử (Hiền liên kết (Linkage disquilibrium) để phân tích mối Qua kết quả phân tích ANOVA đã tìm ra 7 SSR quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình. Bản đồ kết ên kết với tính trạng sức sống cây con hợp, hay còn gọi là bản đồ không cân bằng liên kết ngập úng ở mức ý nghĩa 0,01 hoặc 0 05 (Bảng 2). (LD mapping) được áp dụng như một công cụ để Kết quả nhằm định hướng cho những nghiên cứu giải quyết sự biến dị của tính trạng di truyền số tiếp theo về định vị QTL/gen liên quan đến tính lượng phức tạp qua việc khai thác các sự kiện tái trạng chịu ngập ở giai đoạn cây con. tổ hợp trong tiến hóa và lịch sử của giống ở mức độ quần thể (Nordborg và Tavare, 2002). Dựa trên Bảng 2. Marker liên kết với tính trạng sức sống cây con khi ngập úng Thứ tự Nhiễm sắc thể Chỉ thị SSR Mức ý nghĩa 1 1 RM493 * 2 2 RM485 ** 3 6 RM307 * 4 7 RM1243 ** 5 8 RM80 * 6 10 RM474 ** 7 10 RM24865 * Ghi chú: * P
Tạp chí Khoa học và ông nghệ ông nghiệp Việt Nam Số 7(60)/2015 Kết quả cho thấy gen OsACS1 có thể là một trong những gen chính quy định tính trạng chịu ngập của cây lúa ở giai đoạn cây con. Theo đó, nghiên cứu về sự biểu hiện của gen OsACS1 sẽ được triển khai với các giống lúa bản địa Việt Nam chịu ngập ở các thí nghiệm tiếp theo. IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Kết luận Phương pháp chuẩn ống nghiệm (test tube) là phương pháp đơn giản và hiệu quả, đã được áp dụng và cho kết quả đánh giá đa dạng kiểu hình về tính trạng chịu ngập của lúa ở giai đoạn nảy mầm trong quần thể lúa bản địa Việt Nam. Dựa trên kết quả sàng lọc kiểu hình (sức sống cây con chịu ngập) và số liệu kiểu gen chỉ thị phân tử SSR đa hình, qua phân tích ANOVA đã tìm được 7 số chỉ thị phân tử liên kết với tính trạng cây con chịu ngập. Sự biểu hiện của gia đình gen OsASCs liên quan đến sức sống cây giống trong điều kiện ngập úng. Trong đó, sự biểu hiện của gen OsACS1 có thể là gen chính quy định khả năng chịu ngập của lúa ở giai đoạn nảy mầm Kết quả nghiên cứu hy vọng có thể đóng góp một phần giúp cải tiến tính trạng sức sống cây con chịu ngập, đặc biệt trong hệ thống canh tác lúa gieo sạ thẳng ở những vùng thường xuyên bị lũ lụt ở nước ta. 2. Đề nghị Tiếp tục nghiên cứu trên các tập đoàn giống bản địa Việt Nam nhằm tìm ra các chỉ thị khác liên kết với tính chịu ngập của cây lúa ở giai đoạn nảy mầm cho hệ thống canh tác gieo sạ thẳng. Cần tiến hành nghiên cứu biểu hiện gen nhằm sàng lọc ra các giống lúa bản địa Việt Nam mang gen chịu ngập để ứng dụng trong chương trình chọn tạo giống lúa. LỜI CẢM ƠN: “Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển khoa học và công nghệ quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106 2013.53”. Ngày nhận bài: 11/9/2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO Người phản biện: TS. Phạm Xuân Hội Ngày phản biện: 13/10/2015 Ngày duyệt đăng: 16/10/2015
Tạp chí Khoa học và ng nghệ ng nghiệp Việt Nam Số 7(60)/2015 Khuất Hữu Trung1, Nguyễn Thị Phương Đoài1, Nguyễn Trường Khoa 1, Lương Ngọc Hà1, Nguyễn Thị Thùy Liên1, Nguyễn Thúy Điệp1, Đặng Thị Thanh Hà1, Trần Đăng Khánh1 Primer design to determine candidate gene (Bph14) conferring resistance to brown planthopper in Vietnamese local rice varieties and applying for breeding Abstract The brown planthopper (BPH) is one of the major insect pests of many rice growing areas in Vietnam. Based on the sequence data of 36 native rice varieties, a marker namely Bph14add27 was designed to determine candidate gene Bph14 conferring planthopper resistance. The Bph14add27 primer pair was used to amplify the estimate 176bp DNA fragment which was similar with the published resistant rice varieties and 149 bp in others. Based on screening Bph14 resistant candidate gene, two native resistant rice varieties Lua ngoi and OM5629 were used as the donor plants to transfer the resistant gene to commercial rice varieties Bac thom 7 and BC15, respectively. The crossed progenies of backcross generations were tested to determine the presence of Bph14 candidate gene, of which 21 individual plants of BC2F1 population of Lua ngoi ´ Bac thom 7 and 15 plants of BC2F1 population of OM5629 ´ BC15 carrying resistant gene were shown in heterozygote. These lines are ongoing to be used for further investigations. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Key words: Marker design, Bph14, native rice variety, brown planthopper. Rầy nâu hưởng đến hệ sinh thái, sức khỏe của con người. Delphacidae) là một trong những đối tượng dịch hại Sử dụng giống kháng là biện pháp chủ động tích lúa nguy hiểm nhất hiện nay ở hầu hết các vùng cực, có hiệu quả phòng trừ cao và không gây ô trồng lúa ở Việt Nam. Rầy nâu ký chủ trên nhiều nhiễm môi trường. Việc nghiên cứu di truyền tính loại cây như lúa, ngô, lúa mì, kê, cỏ lồng vực, cỏ kháng rầy nâu đã được các nhà khoa học nghiên tranh, cỏ gấu, cỏ bông . Rầy non và rầy trưởng cứu từ rất sớm, tính bền vững về khả năng kháng thành đều chích hút nhựa trên thân cây lúa tạo ra rầy nâu của các giống lúa đang được quan tâm các vết màu nâu đậm, làm cây lúa bị khô héo và nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới chết, nếu gây hại nặng trên diện rộng thì gây ra hiện chọn tạo giống đã xác nhận rằng các giống mang tượng cháy rầy. Ngoài ra, rầy nâu còn tạo vết đa gen kháng và các gen thứ yếu có tính bền vững thương cơ giới cho nấm bệnh xâm nhập làm cho cao hơn các giống chỉ có đơn gen chính (Gallagher cây lúa bị thối nhũn, đổ rạp, bông lúa bị lép một Kết quả nghiên cứu cho thấy những phần hoặc toàn bộ, do đó làm sản lượng lúa bị giảm giống lúa thuộc loài phụ có khả năng kháng rõ rệt. Rầy nâu còn là tác nhân chính truyền các rầy nâu tốt hơn và cho tới nay đã có 29 bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá gây nguy hại cho lúa gen kháng rầy nâu chính được xác định từ giống (Phạm Văn Lầm, 2000). và từ 40 loài lúa hoang dại (Yamazaki và cs, 2010). Trong đó, gen kháng rầy nâu Hiện nay, sử dụng thuốc hóa học và chọn tạo đã được các nhà khoa học Trung Quốc phát hiện giống kháng là hai biện pháp chủ yếu phòng trừ và lập bản đồ uyền tính trạng số lượng (QTL) rầy nâu ở Việt Nam. Việc dùng nhiều thuốc trừ sâu năm 2001 ( ). Đến năm hóa học đã ảnh hưởng đến thiên địch của rầy nâu, đã được lập bản đồ vật lí có cấu trúc 4 exon Viện Di truyền Nông nghiệp hình thành các chủng rầy nâu kháng thuốc, ảnh và 5 intron, định vị trên cánh dài của nhiễm sắc thể

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.