Ứng dụng Dấu ADN (DNA Markers) trong Công tác giống cây trồng

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

77
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

‘DNA Marker’ có nhiều ưu diểm Marker Số lượng Marker ượng Mức độ Polymorph. độ Đòi hỏi kỹ thuật hỏ kỹ thuậ Chịu t/động ngoại Chịu t/ ngoại cảnh cảnh Phản ánh b/chất DT Phản b/ch Hình thái Hình thá /Nông học học Isozyme Protein ADN

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng Dấu ADN (DNA Markers) trong Công tác giống cây trồng

Ứng dụng Dấu ADN (DNA Markers) trong Công tác giống cây trồng ‘DNA Marker’ có nhiều ưu diểm Hình Hình thá thái Marker Isozyme Protein ADN /Nông học học Số lượng ượng Marker + + +++ +++ Mức độ độ Polymorph. + + + +++ Đòi hỏ hỏi kỹ kỹ thuậ thuật + ++ +++ +++ Chịu Chịu t/ t/động ngoạ ngoạii cảnh cảnh +++ ++ ++ + Phản Phản ánh b/ch b/chất DT + ++ ++ +++ 1
Ứng dụng DNA Marker trong Công tác giống cây trồng 1/ Nhậ Nhận diệ diện giố giống – Lý lịch lịch giố giống 2/ Nghiên cứu về về đa dạng dạng di truyề truyền (Genetic Diversity) 3/ Lập bản bản đồ đồ liên kết (Linkage Map) 4/ Tìm Tìm dấu phân tử tử liên kết với các các t/trạ t/trạng (Associating Markers) Ứng dụng DNA Marker để nhận diện giống – Lập lý lịch giống 2
Qui trình của hệ thống bảo vệ bản quyền giống TV (Plant Variety Protection) Breeding of Variety Application If not corrected Order to Correct Application Publication Invalidation Order to change the of denomination Application Examination Submission of Argument Notification of Refusal Variety Registered in the Registration Register of Plant Refusal Varieties and publicly announced Requirements are found to be not satisfied Payment Revocation Fee is not paid Protection for 25 or 30 years Outline of the Plant Variety Protection System Breeder (candidate Application Intellectual Property variety) Division, MAFF ↓ Examination and Grant PBR Grant right Plant Breeder's Right NCSS: DUS Test Civil remedies Authorization License Prohibition, compensate for damages, infringement Fee restoration of confidence, etc. Criminal penalties Imprisonment and/or fine Unauthorized User (Customs Law) user Control of export and import of varieties that infringe the breeder's right at the customs 3
Examinations Examinations DUS Test Growing Test NCSS On-site Inspection Documentary Examination (Include Foreign Report) Denomination Novelty Tiêu chuNn của 1 giống mới 1 giống đậu nành mới (cây tự thụ) = Có ít nhất 5% khác biệt (về di truyền) so với các giống đang được phổ biến (Theo qui định của Bộ Quebec – Canada) SSR = Marker thường được sử dụng trong nhận diện giống Ưu điểm của SSR: + Mức độ đa dạng rất cao (nhiều alen/locus) + Tính ổn định cao + Tương đối dễ sử dụng và rẽ tiền + 1 band/1 locus – Codominant - vị trí đã được x/định 4
Kết quả SSR minh họa >/= 5 alen / 1 locus 5
N hận diện giống lúa mì bằng Protein F1 F1 6
Ứng dụng DN A marker để nghiên cứu đa dạng di truyền (Genetic Diversity) Đa dạng di truyền (Genetic Diversity) Đa dạng dạng = khác khác biệ biệt (Polymorphism) Đa dạng dạng di truyề truyền = Mức độ độ phong phú phú về về các các khác khác biệ biệt di truyề truyền giữ giữa các các cá thể thể/giố /giống/loà ng/loài trong 1 quầ quần thể thể hay 1 ngân hàng hàng gien Ứng dụng dụng của của nghiên cứu về về đa dạng dạng di truyề truyền = Hiể Hiểu rõ rõ mức độ độ phong phú phú của của quầ quần thể thể để để xác xác định: nh: + chiế chiến lược ược bảo bảo tồn (Conservation) + khai thác thác nguồ nguồn gien trong lai tạo/ch tạo/chọ ọn giố giống (Breeding) 7
Ưu điểm của Dấu ADN trong nghiên cứu về đa dạng di truyền 100 cá thể - 100 polymorphic locus/ tuần (AFLP marker – Robinson and Harris, 1999) Multiplex – Đọc trình tự ADN tự động (Automate Sequencing) 70.000 kiểu gien/tuần (AFLP marker - Myburg et al., 2001) Khả năng phân biệt (Differential Capacity) RFLP RAPD AFLP SSR Giữ Giữa cá các giố giống (Genus) + - - - Giữ Giữa cá các loà loài/gi i/giố ống + +/- +/- +/- +/- +/- +/- Trong cù cùng 1 loài loài + ++ +++ +++ (Weising et al., 1995) 8
Đánh giá Đa dạng di truyền √ Đánh giá giá quan hệ hệ di truyề truyền Thiế Thiết lậ lập phả phả hệ (Structuration) √ Đánh giá giá sự khác khác biệ biệt di truyề truyền Mô tả tả (Description) Similarity Index (hệ (hệ số giố giống nhau) /Dissimilarity Index (hệ (hệ số khác khác nhau) Genetic Distance (khoả (khoảng cá cách DT) Graphique Dendrogramme (đồ thi 2D) (sơ đồ cành cây) Description Structuration (Karps et al., 1997) Đồ thị 2D (Graph) Genetic Distance (Kh/cách DT) Geometric Distance (Kh/cách h/học) Bộ sưu tập 2 D 11 giống đậu nành ở Bắc Mỹ RAPD và SSR Đánh giá giá sự khác khác biệ biệt giữ giữa các các giố giống (genotypes) (Trích từ tài liệu của Brown-Guedira et al., 2000) 9
Sơ đồ cành cây (Dendrogramme) Đánh giá mối quan hệ về di truyền giữa các kiểu gien (genotypes) trong 1 quần thể tự nhiên được bảo quản ex situ (Trích từ tài liệu của Karp et al., 1997) Tìm ra chiến lược bảo quản và sử dụng Đa dạng di truyền (Genetic Diversity) Đa dạng dạng = khác khác biệ biệt (Polymorphism) Đa dạng dạng di truyề truyền = Mức độ độ phong phú phú về về các các khác khác biệ biệt di truyề truyền giữ giữa các các cá thể thể/giố /giống/loà ng/loài Ứng dụng dụng của của nghiên cứu về về đa dạng dạng di truyề truyền = Hiể Hiểu rõ rõ mức độ độ phong phú phú của của quầ quần thể thể để để tìm tìm ra: ra: + Chiế Chiến lược ược bảo bảo tồn (Conservation) + Chiế Chiến lược ược khai thác thác nguồ nguồn gien trong lai tạo/ch tạo/chọ ọn giố giống (Breeding) 10
Chiến Some lược bảo tồn đa dạng di truyền History… Nikolai Ivanovich Vavilov (1887-1943) Prominent Russian botanist and geneticist best known for having identified the centres of origin of cultivated plants. He devoted his life to the study and improvement of wheat, corn, and other cereal crops that sustain the global population. Trung tâm khởi nguyên – Đa dạng Di Truyền Rice Potato Maize 11
Sự cần thiết phải bảo tồn đa dạng di truyền !!! Giống được cải thiện thường có cùng cha (mẹ) Sự phá hủy rừng do khai thác mức độ đa dạng DT thấp Mất dần những giống địa 8% loài đã bị biến mất phương trong vòng 25 năm Vấn nạn vì bị mất dần đa dạng DT (IBPGR, 2000) Bảo Bảo quả quản n = Gi Giữ gìn gìn tố tối đa sự sự đa dạng dạng di tuyề tuyền để sử dụng dụng trong tương lai (chọ (chọn tạ tạo giố giống) ex situ in situ • N gân hàng giống • Khu bảo tồn thiên nhiên • Vườn tiêu bản • Bảo quản tại vườn của nông • In vitro dân 200 N gân hàng giống quốc gia/3.600.000 giống (accessions) >100 loài cây trồng và loài hoang (Eigenbrode,1996) 12
N gân hàng gien (Genebanks) và Ứng dụng N gân hàng Khảo sát đặc điểm (Genebanks) (Characterization) Đánh giá ngoài đồng (Evaluation) Chọn giống (Breeding) Phổ biến (Distribution) Cơ quan Loài Loài TV Số lượng ượng giố giống CIMMYT Lúa Lúa mì 79912 CIP Khoai tây 5057 ICARDA Cây thứ thức ăn gia súc súc 24580 ICRISAT Cao lương 35780 IRRI Lúa Lúa 80618 (Consultative Group on International Agricultural Research, 2000) Số lượng giống được bảo quản rất lớn và phải được nhân giống định kỳ rất tốn kém (kinh phí, nhân lực…) 13
Core Collection = minium size /maximum diversity Advantages in management and utilization 10% accessions 70% alleles How to construct ? Genetic Diversity Primary Collection Informations ? (Brown, 1989; Frankel, 1984) Chiến lược khai thác nguồn gien trong lai tạo/chọn giống 2 Lai tạo tạo giữ giữa D 11 các các nguồ nguồn vật liệ liệu càng càng xa nhau tập họp họp được ược nhiề nhiều đặc tính tính tốt (Trích từ Brown-Guedira et al., 2000) 14
Ứng dụng DN A Marker để Lập bản đồ di truyền/bản đồ liên kết (Genetic Map/Linkage Map) Bản đồ (Map) Mục đích: Khi cần xác định 1 vị trí nào đó cần tìm ? Bản đồ = + Điểm mốc + Khoảng cách Bản đồ càng chi tiết càng dễ sử dụng 15
Các loại bản đồ di truyền + Bản đồ liên kết (Linkage Map=Genetic Map) (đơn vị = cM) + Bản đồ ‘thực thể’ (Physical Map) (đơn vị= N u.) (Physical Map) Bản đồ liên kết (Genetic Map, Linkage map) • Khoảng cách = Tần số tái tổ hợp Tần số trao đổi chéo (recombination frequencies) Khoảng cách di truyền giữa 2 gien = Tần số TTH giữa 2 gien đó Khoảng cách DT (cM) = khoảng cách tương đối // không phải là khoảng cách thực tế (tính bằng N u) • Điểm mốc = dấu ADN (RFLP, AFLP, SSR…) 16
Single crossovers định vị Xác đị vị trí trí gien = Lậ Lập bả bản đồ đồ DT Trao đổi chéo = cơ sở x/định khoảng cách và trình tự giữa các gen Các bước tiến hành (lập bản đồ): - Lai tạo = tạo quần thể phân ly - Dựa trên tỉ lệ phân ly x/định nhóm gien liên kết - Dựa vào tần số tái tổ hợp x/định vị trí và k/cách giữa các gien A CB AC + CB = AB CA B CB – CA = AB (CB > CA) A BC CA – CB = AB (CA > CB) Trao đổi Trao đổi chéo xảy chéo xảy ra Các vị trí tương đối có thể có giữa 3 ra ít hơn nhiều hơn gien A, B và C 17
Morphologic markers for the tomato genome (Classical set of genetic markers) Genetic map of Tomato (in this case, the maps of potato and tomato are aligned, and the markers align perfectly except for a few inversions (indicated by arrows) 18
Ưu điể điểm củacủa bản bản đồ đồ gien được ược thiế thiết lập dựa trên các các DN A marker: marker: + Độ Độ phân giải giải cao (bản bản đồ đồ chi tiế tiết) + Có Có thể thể so sánh sánh với bản bản đồ đồ ‘physic’ physic’ xác xác định vị trí ở mức độ độ N u. Ứng dụng dụng của của bản bản đồ đồ di truyề truyền: + Xác Xác định vị trí của của các các gien qui định các các tính tính trạng trạng mong muố muốn + Dựa vào vào vị trí của của gien trên bản bản đồ đồ để để phân lập gien (Position Cloning) Tìm DN A Marker liên kết với tính trạng (Associating Marker) 19
Tính Tính trạ trạng số số lượng ượng (Quantitative Trait) = Tính Tính trạ trạng đo đếm đếm (N /suấ /suất, hàm hàm lượ lượngng Protein… Protein…) th thường ường do nhiề nhiều gien cù cùng tham gia kiể kiểm soásoátt (m (mỗi gien đó đóng gó góp 1 ảnh ảnh ưởng ưởng nhỏ nhỏ vào vào biể biểu hiệ hiện củ của títính trạ trạng QTL (Quantitative Trait Loci) = N hữ hững gien cù cùng tham gia kiể kiểm soá soátt 1 tính tính trạ trạng số số lượng ượng Thông thườ thường, ng, chú chúngng ta không xá xác đị định (nh (nhận diệ diện) đượ đượcc các các gien kiể kiểm soá soátt tí tính trạ trạng Thông qua cá các marker (nh (nhữững đoạ đoạn n ADN đãđã được ược biế biết rõ rõ trình trình tự tự và vị trí chính chính xá xác trên bộ bộ gien) để ‘gián gián tiế tiếp’ xác xác định vị vị trí của của cá các QTL QTL mapping Recombination between unlinked genes by independent assortment (left) and linked genes by crossing-over (right) from testcross 2 genes – 2 chromosomes 2 genes – 1 chromosome Genotypic frequency in progeny = Gamete frequency in heterozygous individual 20