Xác định macker Satt 431 liên kết với gen kháng bệnh rỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi Sydow) ở giống đậu tương ĐT2000

Chia sẻ: Sunshine_6 Sunshine_6 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cây đậu tương là cây trồng có giá trị quan trọng thứ hai trong các cây họ đậu. Tuy nhiên sản lượng vẫn còn thấp so với nhu cầu tiêu dùng. Một trong những yếu tố hạn chế năng suất là sâu bệnh hại trong đó có bệnh gỉ sắt. Bệnh gỉ sắt hại đậu tương do nấm Phakopsora pachyrhizi Sydow, thuộc họ Melampsoracea, bộ Uredinales, lớp Urediniomycetes gây ra.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xác định macker Satt 431 liên kết với gen kháng bệnh rỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi Sydow) ở giống đậu tương ĐT2000

kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 Xác định macker Satt 431 liên kết với gen kháng bệnh rỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi Sydow) ở giống đậu tương ĐT2000 Identification of SSR macker Satt 431 associated with rust resistance (Phakopsora pachyrhizi Sydow) in cultivar DT 2000 Nguyễn Thị Bình1, Nguyễn Thị Thanh Tuyết1, Trần Thị Trường2 Phạm Tùng Anh 3, Glen Lee Hartman3 Abtract The soybean cultivar DT 2000 was identified to have a consistent and high resistance level to soybean rust in field evaluations in Vietnam. In order to utilize this resistance effectively for the marker-assisted selection (MAS) and molecular breeding, a mapping QTL project was conducted on a F3 population developed from the cross DT12 by DT 2000, and SSR marker Satt 431 on linkage group J had an association with the resistance in the form of low area under disease progress curve (AUPDC) and disease severity values. The finding of the marker Satt 431 is significant and useful for MAS in breeding programs to get rust resistant cultivars in Vietnam. I. Đặt vấn đề sắt đậu tương đầu tiên được phát hiện ở Cây đậu tương là cây trồng có giá trị Nhật bản năm 1902. Bệnh lan rộng, quan trọng thứ hai trong các cây họ phổ biến ở hầu hết các vùng trồng đậu đậu. Tuy nhiên sản lượng vẫn còn thấp trên thế giới. ở đông bán cầu bệnh có so với nhu cầu tiêu dùng. Một trong thể làm giảm năng suất trung bình từ những yếu tố hạn chế năng suất là sâu 10 – 30 %, có vùng năng suất giảm trên bệnh hại trong đó có bệnh gỉ sắt. Bệnh 50% (Bromfield 1980; Green 1984). ở gỉ sắt hại đậu tương do nấm Việt nam có những vụ bị hại nặng mất Phakopsora pachyrhizi Sydow, thuộc mùa đến 81% (Trung tâm đậu đỗ Định họ Melampsoracea, bộ Uredinales, lớp Trường 1985). Urediniomycetes gây ra. Đây là loài ký Nghiên cứu tính kháng bệnh gỉ sắt sinh chuyên tính (Green 1984). Nấm gỉ của tập đoàn đậu tương địa phương và nhập nội, chúng tôi đã xác định được một số giống kháng bệnh, trong đó có 1. Viện Bảo vệ thực vật giống đậu tương ĐT 2000 . Đây là một 2. Viện cây lương thực cây thực phẩm giống có tính kháng bền vững qua 3. Trường Đại học tổng hợp Illinois- 37
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 nhiều vụ đánh giá. Với sự phát triển tính. mạnh trong một vài năm gần đây về Tách chiết ADN từ mẫu lá non thu sinh học phân tử, việc xác định các thập trên cây của giống bố mẹ ĐT 12 và marker phân tử có ích phục vụ cho ĐT 2000, và ADN của các cây F2 theo chọn giống kháng bệnh là con đường phương pháp CTAB (Keim et al, 1988). đi ngắn , có hiệu quả cho việc chọn tạo Xác định các marker đa hình và thu giống mới kháng bệnh năng suất cao. thập số liệu kiểu gen bằng phương pháp Vì vậy cần lập bản đồ gen kháng của công nghệ sinh học và được tiến hành những giống kháng bệnh điển hình tại phòng thí nghiệm bệnh cây của khoa như giống ĐT 2000, trên cơ sở tìm Nông học trường Đại học tổng hợp kiếm các chỉ thị phân tử có liên kết Illinois-Hoa kỳ. chặt với gen kháng. Phương pháp Số liệu kiểu hình của quần thể F2 macker phân tử giúp chọn giống đậu được thu thập bằng cách đánh giá mức tương kháng bệnh và có tiềm năng độ nhiễm bệnh và mức độ nhiễm bệnh năng suất cao nhanh và hiệu quả, đáp tích luỹ theo thời gian (chỉ số ứng nhu cầu cấp bách của thực tiễn sản AUDPC) của 12 cây F3 phát triển từ xuất hiện nay. hạt giống thu thập trên cây F2 tương II. Vật liệu ứng. Thí nghiệm được thực hiện ở và phương pháp nghiên cứu vườn thực nghiệm của viện Bảo vệ thực vật trong vụ Đông năm 2006. 1.Vật liệu nghiên cứu Dùng phần mềm SAS để kiểm tra Quần thể F2, F3 của cặp lai ĐT12 tính phân bố chuẩn của số liệu về chỉ và ĐT2000. số bệnh tích luỹ theo thời gian ADN cuả 154 cây thế hệ F2. (AUDPC) và mức độ nhiễm bệnh Các hoá chất để chiết tách ADN: trung bình của các dòng trong quần thể Tris - HCL, EDTA, NaCL, Ethanol... lai F3. Sử dụng phần mềm MapQTL 384 macker SSR: Các marker này để tìm marker có liên kết chặt với gen được chọn từ 20 nhóm liên kết và cách kháng bệnh sử dụng số liệu kiểu gen nhau một khoảng cách là 20cM. và kiểu hình của quần thể F2. Các hoá chất và thiết bị phục vụ nghiên cứu macker đa hình và thu thập III. kết quả nghiên cứu số liệu kiểu gen: máy chạy phản ứng 1. Kết quả tạo các quần thể lai PCR, máy soi gel bằng tia UV, hoá Dựa vào kết quả đánh giá tính chất : agarose, ethidium bromide, Tag kháng bệnh gỉ sắt của tập đoàn đậu polymerase, dNTPs, PCR buffer, tương địa phương và nhập nội đã tiến peptone... hành từ năm 2000-2005, chúng tôi đã 2. Phương pháp nghiên cứu tiến hành lai tạo được 3 tổ hợp lai giữa Tạo quần thể lai phương pháp lai hữu giống ĐT 2000 và 3 giống nhiễm bệnh 38
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 nặng: g/l/cá thể, tiến hành thí nghiệm cho ĐT 12 x ĐT2000. bắt cặp lần lượt 384 marker SSR với V74 x ĐT2000. ADN của các giống bố mẹ để chọn Williams x ĐT2000. macker SSR đa hình. Marker nào cho 2. Kết quả xác định các marker đa kết quả băng ADN của hai giống bố hình mẹ lệch nhau thì macker đó là đa hình, Chiết tách ADN của 4 giống cây bố còn macker nào cho kết quả băng mẹ: ĐT12, V74, Williams 82, ĐT2000 ADN của giống bố mẹ chạy ngang và hai giống đối chứng là PI 230970 bằng nhau thì đó là marker không đa và PI 437323, với hàm lượng 5000 hình (hình 1). 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 1. Marker SSR gây đa hình trên ADN của các bố mẹ Chú thích: Băng ADN của 6 giống đậu tương bố mẹ thu được sau phản ứng PCR với các marker SSR. Đối với mỗi marker, sáu mẫu ADN được sắp xếp theo trình tự như sau: V 74, ĐT 2000, ĐT 12, Williams 82, PI 230 970, và PI 437323. Hàng 1 (trên): Sử dụng 8 marker: trong đó marker 1(Satt 306), 2 (Satt 303), 3 (Satt 319), 4 (Satt 321) cho kết quả không gây đa hình đối với ADN của bố mẹ, các marker còn lại: 5 (Sat 384), 6 (Sat 385), 7 (Satt 165), và 8 (Satt 276) cho kết quả gây đa hình đối với ADN của bố mẹ. Hàng 2 (dưới): Marker 6 (Satt 330) cho kết quả không gây đa hình đối với ADN của bố mẹ. Các marker còn lại gây đa hình: 1 (Satt 300), 2 (Sat 217), 3 (Sat 271), 4 (Sat 294), 5 (Sat 406), 7 (Sat 409), và 8 (Satt 455). 39
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 Kết quả chọn được 140 macker đa kết (bảng 1). Trong đó nhiều nhất là các hình với ADN của các bố mẹ nói trên và macker ở nhóm D1b, ít nhất là nhóm 85 macker đa hình với ADN của cặp lai A2 và nhóm K. ĐT12 và ĐT2000 thuộc 19 nhóm liên Bảng 1. Các marker đa hình đối với cặp lai ĐT12 x ĐT2000 (2006 – 2007) Nhóm Nhóm Nhóm Macker Macker Macker liên kết liên kết liên kết Sat 217 D1b Sat 227 J Sat 339 Satt276 Satt 546 Sat 350 A1 Satt300 Sat 284 Sat 215 Satt 599 Sat 292 Sat 249 Sat 674 A2 Sat 250 D2 Sat 326 Sat 693 Sat 294 Sat 333 Satt 669 K Sat 293 Sat 406 Sat 325 B1 Sat 409 Satt 384 Sat 441 Sat 149 E Sat 381 Sat 431 Sat 172 Satt 070 Sat 380 L Sat 405 B2 Sat 083 Sat 156 Sat 189 F Satt 335 Sat 373 Sat 120 Sat 523 Sat 238 Sat 133 C1 Satt 294 Sat 154 M Sat 250 Satt 565 Sat 240 Sat 323 Sat 234 Sat 435 Sat 402 Sat 536 C2 Satt 129 G Sat 064 Sat 636 Satt 286 Sat 141 Satt 640 Sat 185 N Sat 091 Sat 358 Sat 660v Sat 036 D1a Sat 106 H Sat 118 O Sat 242 Sat 160 Sat 158 Sat 274v 40
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 Nhóm Nhóm Nhóm Macker Macker Macker liên kết liên kết liên kết Satt 408 Sat 049 Sat 291 Satt 436 Sat 279 Sat 477 Satt 603 Sat 478 I Sat 105 Sat 089 Sat 155 Sat 096 Sat 170 D1b Sat 139 Sat 614 Sat 189 Sat 700 3. Kết quả bước đầu tìm các như vậy số liệu của 2 tính trạng này có marker có liên kết chặt với gen sự phân bố bình thường (normal kháng bệnh gỉ sắt ở giống đậu tương distribution). Điều này cũng cho thấy ĐT2000 cả mức độ nhiễm bệnh và chỉ số * Thu thập số liệu kiểu gen AUDPC đều là tính trạng số lượng Dựa vào kết quả của phần 2 , 85 (qualitative trait) do nhiều QTL quy marker đa hình sẽ được tiến hành phản định. Mức độ nhiễm bệnh của quần ứng PCR với 154 mẫu ADN của các cá thể F3 dao động trong khoảng 20 đến thể trong 1 quần thể F2 thuộc tổ hợp lai 75, chỉ số bệnh trung bình của các ĐT12 x ĐT2000. Các băng ADN đa dòng là 38. Chỉ số AUDPC trung bình hình ở các cá thể này sẽ được ghi lại của các dòng là 492.8 và dao động thành số liệu kiểu gen: trong khoảng 255 đến 1109 - a là ký hiệu đối với cá thể có băng ADN cao hơn . Tần 25 - b là ký hiệu đối với cá thể có băng suất 20 ADN thấp hơn.. Frequency 15 - h là ký hiệu đối với cá thể có cả 10 băng ADN cao và băng ADN thấp. 5 * Thu thập số liệu kiểu hình 0 Chỉ số nhiễm bệnh ở giai đoạn sinh 0 0-50 51-100 101-150 151-200 201-250 251-300 301-350 351-400 401-450 451-500 501-550 551-600 601-650 651-700 701-750 751-800 801-850 851-900 901-950 951-1000 1001-1050 1051-1100 1101-1150 1151-1200 trưởng R6 và chỉ số bệnh tích luỹ theo Area Under Disease Progress Curve (AUDPC) thời gian AUDPC của của mỗi dòng Chỉ số bệnh tích luỹ theo thời gian(AUDPC ) (12 cá thể) trong quần thể F3 là số liệu kiểu hình đại diện cho mỗi cá thể trong quần thể F2. Dùng phần mềm SAS để Hình 2. Sự phân bố tính trạng chỉ số kiểm tra tính phân bố chuẩn của số bệnh tích luỹ theo thời gian của các liệu kiểu hình, kết quả được thể hiện dòng lai của quần thể F3 (ĐT 12 x ĐT trên hình 2 và hình 3 cho thấy mức độ 2000) nhiễm bệnh (severity) và chỉ số bệnh tích luỹ theo thời gian (AUDPC) có sự dao động lớn. Mức độ nhiễm bệnh và Kết quả phân tích số liệu kiểu gen chỉ số AUDPC đều có phân bố chuẩn, và kiểu hình bằng phần mềm MapQTL để tìm marker liên kết với gen kháng 41
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 ở giống đậu tương ĐT2000 cho thấy marker liên kết với gen quy định tính đối với tính trạng kiểu hình của vết trạng kiểu vết bệnh. bệnh TAN/RB (kháng / nhiễm), marker Satt 619 thuộc nhóm liên kết Tần A1 đã có chỉ số LOD (chỉ số biểu hiện suất mức độ liên kết có ý nghĩa đối với gene được nghiên cứu) bằng 2.4. Vì chỉ số LOD phải lớn hơn 2.5 mới cho thấy marker liên kết có ý nghĩa với gene quy định tính trạng nghiên cứu. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn nêu kết quả này vì 2.4 là tương đối cao. Đây sẽ là Chỉ số nhiễm bệnh trung bình tiền đề cho nghiên cứu trong thời gian tới, tiếp tục tìm kiếm ở các vùng lân Hình 3. Sự phân bố tính trạng mức độ cận nằm quanh marker này để tìm ra nhiễm bệnh trung bình của các dòng marker SSR cho chỉ số LOD cao hơn, lai F3 (ĐT 12 x ĐT 2000) hoặc dùng các marker khác hiện đại và chính xác hơn như SNP, nhằm tìm ra Bảng 3. Kết quả tìm các macker có liên kết chặt với gen kháng bệnh gỉ sắt ở giống đậu tương ĐT2000 Mức độ đa dạng của Nhóm Tính trạng Marker SSR LOD các cá thể trong liên kết quần thể % Phản ứng với bệnh (RB, Satt 619 A1 2.4 8.6 TAN) Mức độ nhiễm bệnh Satt 431 J 5.7 19.6 Chỉ số bệnh tích luỹ theo Satt431 J 4.4 14.4 thời gian (AUDPC) Marker Satt 431 ở nhóm liên kết J ở nhóm liên kết G và có liên kết chặt được phát hiện là có liên kết với (một với marker Sct_187 và cách marker hoặc nhiều) gene quy định hai tính này 0.8 cM (Hyten et al. 2007). Rpp2 trạng là mức độ nhiễm bệnh và cũng đã xác định ở nhóm liên kết J (tài AUDPC với chỉ số LOD lần lượt là liệu đang xuất bản). Gene liên kết với 5.7 và 4.4. Đây là 2 tính trạng thể hiện tính trạng mức độ nhiễm bệnh và chỉ tính kháng bệnh gỉ sắt ở giống đậu số AUDPC của ĐT 2000 mà chúng tôi tương ĐT2000. Như vậy bước đầu có tìm được liên hệ chặt với marker thể kết luận gen kháng bệnh gỉ sắt ở Satt431 cũng ở nhóm liên kết J. Tuy giống đậu tương ĐT2000 thuộc nhóm nhiên, do khoảng cách giữa hai liên kết J. marker lớn hơn 20 cM nên đây có thể Trên thế giới, các nhà khoa học đã là hai gene (QTL) khác nhau. xác định được vị trí của gene kháng IV. kết luận và đề nghị bệnh Rpp1, Rpp2 và Rpp4. Rpp1 nằm 42
kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2008 1. Kết luận bệnh ở giống đậu tương ĐT2000 để 1.1. Đã tạo được 24 quần thể lai F2 phục vụ chọn giống kháng bệnh. và 2 quần thể F3 của 3 tổ hợp lai giữa giống làm mẹ là giống đậu tương Tài liệu tham khảo ĐT12, Williams82, V74 nhiễm bệnh 1. Trung tâm Đậu đỗ Định Tường gỉ sắt nặng và giống đậu tương 1983. Bệnh gỉ sắt đậu tương(Phakopsora ĐT2000 kháng bệnh làm vật liệu pachyrhizi Sydow). Báo cáo khoa học nghiên cứu. năm 1983. 1.2. Đã tuyển chọn được 85 macker 2. Frederik, R., Synder,C., Peterson, SSR gây đa hình ở ADN của giống bố G., and Bonde, M. 2002. Polymeraza mẹ để nghiên cứu thu thập số liệu kiểu chain reaction assays for the detection gen ở các cá thể F2. and discrimination of the soyabean 1.3. Xác định được gen kháng bệnh rust pathogen P. Pachyrihizi and P. gỉ sắt ở giống đậu tương ĐT 2000 nằm Meibromiea. Phytopathology 92:217- ở nhóm liên kết J vì marker Satt 431 có 227. liên kết chặt với gen kháng thuộc nhóm 3. Hartman, G. L., Miles, M. R., and liên kết J. Fredrick, R. D., 2005. Breeding for 2. Đề nghị resistance to soybean rust. Plant Dis. Cần nghiên cứu tìm thêm các 89:664-666. macker khác có liên kết với gen kháng 43