Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Xác định chỉ thị phân tử liên kết gen kháng bệnh xanh lùn ở cây bông cỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI<br /> ----------------------------------------<br /> <br /> NGUYỄN THỊ LAN HOA<br /> <br /> ÁC ĐỊNH CH THỊ PH N T LI N<br /> HÁNG BỆNH ANH L N<br /> <br /> Chuyên ngành<br /> Mã s<br /> <br /> TG N<br /> <br /> C Y BÔNG C<br /> <br /> D<br /> : 62.62.01.11<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TI N SĨ NÔNG NGHIỆP<br /> <br /> HÀ NỘI – 2013<br /> <br /> Cô<br /> <br /> ì<br /> <br /> o<br /> <br /> ạ<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI<br /> <br /> N ườ<br /> <br /> ướ<br /> <br /> dẫ<br /> <br /> 1. TS. N<br /> <br /> ễ T ịT a<br /> <br /> 2. TS. N<br /> <br /> T<br /> <br /> ỷ<br /> <br /> ễ Vă G a<br /> <br /> Phản biện 1: TS. Hà Viế Cường<br /> T ườ Đại h c Nông nghiệp Hà Nội<br /> Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễ Vă V ết<br /> Viện Khoa h c Nông nghiệp Việt Nam<br /> <br /> Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Thị Ng c Huệ<br /> Hội Sinh h c<br /> <br /> L ậ á đượ bảo ệ ạ<br /> T ườ<br /> <br /> Đạ<br /> <br /> V o<br /> <br /> Có<br /> <br /> ể ìm<br /> <br /> ộ đ<br /> <br /> ấm l ậ á<br /> <br /> Nô<br /> <br /> ạ<br /> <br /> á<br /> <br /> ư<br /> <br /> ườ<br /> <br /> ệp H Nộ<br /> <br /> ờ,<br /> <br /> ể l ậ á<br /> <br /> ấp<br /> <br /> ăm<br /> <br /> ệ<br /> <br /> - T ư<br /> <br /> ệ Q<br /> <br /> a V ệ Nam<br /> <br /> - T ư<br /> <br /> ệ T ườ<br /> <br /> Đạ<br /> <br /> Nô<br /> <br /> ệp H Nộ<br /> <br /> p ạ<br /> <br /> 1<br /> <br /> M<br /> 1. Tí<br /> <br /> Đ U<br /> <br /> ấp ế ủa đ<br /> Bông vải là một cây trồng lấy sợi tự nhiên và cây lấy dầu hàng đầu và quan<br /> trọng nhất thế giới được trồng tập trung tại nhiều khu vực ở hơn 80 nước trên thế<br /> giới, từ Châu Phi, Châu Mỹ, Châu Á, chiếm 2,5% diện tích canh tác hàng năm tính<br /> trên toàn cầu và đạt sản lượng trên 25 triệu tấn. Ngành trồng bông ở các nước luôn<br /> phải đối mặt với thách thức là bệnh dịch hại bông.<br /> rong các loại bệnh hại bông, bệnh anh l n (cotton blue disease - CBD) là<br /> loại bệnh gây hại quan trọng ở cây bông vải và được lan truyền bằng vector truyền<br /> bệnh là rệp bông Aphis gossypii. Ở nước ta, bệnh anh l n có thể làm giảm 10-15%<br /> năng suất bông trung bình cả năm, có khi lên đến 30%. Đây là một trong những<br /> nguyên nhân gây ảnh hưởng lớn cho việc mở rộng diện tích và nâng cao năng suất<br /> của ngành bông Việt Nam.<br /> Con đường lan truyền của bệnh trong tự nhiên nhờ côn tr ng môi giới là rệp<br /> bông (Aphis gossipii) mà việc phòng trừ, tiêu diệt là khó thực hiện và gây tổn hại môi<br /> trường. Vì thế, sử dụng giống kháng là lựa chọn tối ưu nhất trong công tác quản lý<br /> bệnh cũng như giải quyết các vấn đề liên quan đến môi trường.<br /> Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ chỉ thị phân tử, nhiều locut gen<br /> kháng sâu, bệnh cũng như các tính trạng chống chịu với các điều kiện bất lợi của<br /> môi trường và các tính trạng về năng suất, chất lượng đã được định vị trên bản đồ<br /> hệ gen của cây bông vải. Chỉ thị vi vệ tinh (Microsatellite - SSR) cho cây bông là<br /> một thế hệ chỉ thị mới, thân thiện với người sử dụng và cũng dễ dàng áp dụng giữa<br /> các quần thể lập bản đồ khác nhau, được sử dụng hiệu quả trong chọn tạo giống nhờ<br /> chỉ thị phân tử. Đây là công cụ hữu hiệu trong chiến lược cải tiến giống bông vải<br /> của nhiều quốc gia. uy nhiên, đối với gen kháng bệnh anh l n ở bông, cho đến<br /> nay vẫn còn rất ít các công trình nghiên cứu về di truyền tính kháng bệnh, cũng như<br /> lập bản đồ phân tử gen kháng phục vụ cho công tác chọn tạo giống bông vải kháng<br /> bệnh anh l n.<br /> Mặc d đa phần các giống bông đang được trồng lấy sợi trên thế giới là bông<br /> tứ bội, nhưng trong các ngân hàng gen cây bông, bông cỏ lưỡng bội Châu Á G.<br /> arboreum được đánh giá là nguồn gen vật liệu mang nhiều đặc tính kháng sâu bệnh,<br /> chống chịu với điều kiện bất thuận (Qureshi và cs., 2004b; Adams và Palmer, 2003a).<br /> rong ngân hàng cây bông ở nước ta, giống bông cỏ Nghệ An là giống địa phương đã<br /> được đánh giá sơ bộ có khả năng kháng được bệnh anh l n ở Việt Nam. Vì thế, công<br /> tác đánh giá chi tiết, nghiên cứu ác định cơ sở di truyền, lập bản đồ định vị gen<br /> kháng góp phần thúc đẩy việc khai thác, sử dụng các nguồn gen này trong các<br /> chương trình chọn giống bông kháng bệnh anh l n ở nước ta.<br /> Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản uất bông, nhằm cung cấp thêm cơ sở khoa<br /> học trợ giúp cho công tác chọn tạo giống bông kháng bệnh, chúng tôi đã tiến hành đề<br /> tài<br /> ".<br /> <br /> 2<br /> <br /> .<br /> <br /> a oa<br /> ễ ủa đ<br /> Việc đánh giá đa dạng di truyền, thiết lập bản đồ gen kháng và ác định chỉ thị<br /> gen kháng bệnh anh l n ở cây bông cỏ Nghệ An là một kết quả mới trong lĩnh vực<br /> nghiên cứu hệ gen cây bông nói chung và di truyền tính kháng bệnh anh l n nói<br /> riêng ở giống bông cỏ.<br /> Việc ác định di truyền tính kháng bệnh và các chỉ thị phân tử SSR liên kết với<br /> gen kháng bệnh anh l n ở giống bông cỏ Nghệ An không chỉ nhằm ác định nguồn<br /> gen mà còn mở ra khả năng khai thác ứng dụng trong chọn tạo giống bông kháng<br /> bệnh anh l n ở nước ta.<br /> 3. Mụ ê ủa đ<br /> Đề tài “<br /> kế ge k g bệ xa<br /> ù ở y bô g<br /> " được chúng tôi thực hiện nhằm tìm hiểu cơ sở di truyền tính kháng bệnh anh l n<br /> ở cây bông ở mức phân tử, cung cấp cơ sở khoa học cho công tác chọn tạo giống<br /> kháng bệnh nhờ sự trợ giúp của chỉ thị phân tử, góp phần tăng hiệu quả của công tác<br /> phòng trừ bệnh trong sản uất bông ở nước ta.<br /> Những mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:<br /> - Xác định được di truyền tính kháng bệnh anh l n ở cây bông cỏ<br /> - Xác định được chỉ thị phân tử SSR liên kết với gen kháng bệnh anh l n ở<br /> cây bông cỏ.<br /> 4. N ữ đó<br /> óp mớ ủa l ậ á<br /> - Lần đầu tiên ở Việt Nam, đề tài đã thiết lập được bản đồ di truyền gồm 14<br /> nhóm liên kết tương ứng với 13 nhiễm sắc thể trên hệ gen A ở cây bông cỏ Châu Á<br /> G. arboreum dựa trên chỉ thị phân tử SSR.<br /> - Đây là công trình đầu tiên ở nước ta ác định được vị trí gen kháng bệnh<br /> anh l n trên bản đồ di truyền ở dòng bông cỏ địa phương XL002 có nguồn gốc thu<br /> thập tại Nghệ An.<br /> - Đây cũng là công trình đầu tiên ác định được các chỉ thị SSR liên kết với<br /> gen kháng bệnh anh l n trên cây bông cỏ, trong đó có 2 chỉ thị liên kết ở hai phía<br /> của gen kháng có thể sử dụng trong chọn tạo giống kháng bệnh anh l n với sự trợ<br /> giúp của chỉ thị phân tử.<br /> 5. Đ ượ<br /> p ạm<br /> ê<br /> - Đối tượng nghiên cứu gồm:<br /> + Các dòng/giống bông cỏ có nguồn gốc thu thập từ tập đoàn giống bông có<br /> nguồn gốc địa lý và các đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu khác nhau.<br /> + Các cặp mồi SSR đã được định vị trên khắp hệ gen cây bông được chọn lọc<br /> từ các bản đồ di truyền của các loài bông đã được công bố.<br /> + Bệnh anh l n hại bông, liên quan đến côn tr ng môi giới truyền bệnh là<br /> rệp bông.<br /> - Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm, hệ thống nhà lưới, nhà kính của<br /> Viện i truyền Nông nghiệp, à Nội và Viện nghiên cứu Bông<br /> NN Nha ố,<br /> Ninh huận.<br /> <br /> 3<br /> <br /> CHƯƠNG I<br /> T NG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ S<br /> HOA HỌC C A Đ TÀI<br /> 1.1. C Y BÔNG VÀ NGHI N CỨU ĐA DẠNG DI TRUY N<br /> Cây bông là cây trồng lâu năm được trồng như cây trồng hàng năm. Cây bông<br /> thuộc họ Malvaceae, chi Gossypium. Chi Gossypium có nhiều loài, rất đa dạng và<br /> được phân loài dựa trên phân bố địa lý, đặc điểm hình thái và các nghiên cứu giải<br /> phẫu tế bào học. iện nay, chi bông đã được phát hiện có 49 loài và thêm một số loài<br /> mới được phát hiện.<br /> uy nhiên, bông trồng trọt để lấy sợi chỉ có 4 loài: bao gồm hai dạng nhị bội hệ<br /> gen A (2n=2x=26) là G. herbaceum (A1); G. arboreum (A2) và hai dạng song lưỡng<br /> bội khác nguồn A (2n=4 =52) là G. hirsutum (AD1) và G.barbadense (AD2) (Guo<br /> và cs., 2007; Iqbal và cs., 2001; Mei và cs., 2004).<br /> Cho đến nay, trong số các chỉ thị phân tử, SSR đã được ứng dụng thành công<br /> trong nhiều công trình nghiên cứu đa dạng di truyền cây bông (Frelichowski và cs.,<br /> 2006; Han và cs., 2006; Kalivas và cs., 2011; Kantarzi và cs., 2006; Liu và cs., 2000b;<br /> Nguyen và cs., 2004; Park và cs., 2005; Wu và cs., 2007; Zhang và cs., 2011) và nhiều<br /> ứng dụng đa dạng trong nghiên cứu di truyền thực vật và chọn giống MAS (Kalivas và<br /> cs., 2011; Zhang và cs., 2008). hần lớn các công trình phân tích đa dạng di truyền bằng<br /> chỉ thị SSR đều tập trung nghiên cứu đa dạng dưới loài giữa các giống bông tứ bội phổ<br /> biến nhất là G. hirsutum (A )2 hoặc nghiên cứu đa dạng trong/giữa các loài bông tứ bội<br /> thuộc hai loài bông G. hirsutum (AD)2 và G. barbadense (A )1, là hai loại bông chiếm<br /> tỷ trọng lớn trên toàn thế giới. ết quả nghiên cứu đa dạng di truyền cho thấy vật liệu<br /> bông trong các chương trình chọn tạo giống bông tại y lạp, Úc, Mỹ, Braxil có nền di<br /> truyền hẹp (Bertini và cs., 2006; Chen và Du, 2006; Gutierrez và cs., 2002; Kalivas và<br /> cs.,2011). Nguồn gen bông được sử dụng trong các chương trình giống của các nước<br /> cũng đang ngày càng bị thu hẹp về đa dạng di truyền (Gutierrez và cs., 2002).<br /> Đứng trước sự suy giảm đa dạng di truyền trong các chương trình giống bông tứ<br /> bội, nguồn gen bông nhị bội với nền di truyền rộng và mang nhiều đặc tính có triển<br /> vọng về chất lượng ơ, năng suất, khả năng chống chịu với sâu bệnh và các điều kiện<br /> sống bất lợi, gần đây bắt đầu nhận được quan tâm từ các chương trình nghiên cứu<br /> genome và chương trình giống của nhiều quốc gia (Chen và cs., 2007). Những thông<br /> tin cụ thể hơn về đa dạng và mối quan hệ di truyền trong các loài bông nhị bội có thể<br /> cung cấp thông tin quan trọng về khả năng sử dụng những nguồn gen di truyền này<br /> cho các chương trình cải tiến giống. Nhóm các loài bông có hệ gen A, G. arboreum<br /> và G. herbaceum, hai loài bông trồng trọt còn tồn tại cho đến ngày nay có quan hệ di<br /> truyền gần nhất với tổ tiên hệ gen A trong bông tứ bội là một nguồn đa dạng di truyền<br /> cho các chương trình phát triển cây bông tứ bội (Chen và cs., 2007).<br /> Cho đến nay, rất ít công trình nghiên cứu về đa dạng di truyền bông nhị bội có<br /> hệ gen A được công bố. Công trình nghiên cứu đa dạng di truyền duy nhất về bông cỏ<br /> Châu Á G. arboreum được công bố là của nhóm tác giả rung Quốc. Nghiên cứu<br /> điều tra một cách hệ thống cho thấy các alen SSR thu được trên G. arboreum khác<br /> biệt so với ở bông tứ bội. ết quả đánh giá cho thấy hệ số biến động di truyền mức<br /> <br />