Luận án Đặc điểm di truyền của hai gen liên quan đến tính trạng hàm lượng amylose và bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình

Năm2024

Lĩnh vựcCông nghệ kỹ thuật

Ngôn ngữTiếng Việt, Tiếng Anh

Mô tả tài liệu

Tên luận án:

ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN CỦA HAI GEN LIÊN QUAN TÍNH TRẠNG HÀM LƯỢNG AMYLOSE VÀ BẠC BỤNG TRÊN TẬP ĐOÀN GIỐNG LÚA HẠT TRUNG BÌNH

Ngành:

Công nghệ sinh học (Mã ngành: 94 20 201)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Nhu cầu về hạt gạo trung bình chất lượng cao đang là yếu tố thiết yếu trong cơ cấu sản xuất lúa gạo tại Đồng bằng sông Cửu Long. Trong đó, hàm lượng amylose (AC) và tỉ lệ bạc bụng (PC) là hai chỉ tiêu phẩm chất được quan tâm hàng đầu. Luận án này được thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm di truyền của các gen liên quan đến AC và PC trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình, từ đó phục vụ công tác lai tạo và chọn lọc giống lúa chất lượng tốt.

Nghiên cứu đã đánh giá AC và PC, cùng mối tương quan của chúng với các tính trạng nông học và phẩm chất khác trên tập đoàn giống. Các SNP và gen ứng viên liên quan đến hai tính trạng này được khảo sát bằng phương pháp nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (GWAS) và các cơ sở dữ liệu cây lúa. Dựa trên các chỉ thị phân tử được chọn lọc, công tác chọn giống lúa hạt trung bình có hàm lượng amylose thấp và ít bạc bụng đã được tiến hành.

Kết quả cho thấy các giống lúa hạt trung bình thuộc nhiều phân nhóm khác nhau như indica, aus và tropical japonica. Gen GS3, quy định kích thước hạt, cho sản phẩm băng hình PCR ở vị trí 150 bp và 360 bp. Đặc tính nông học và phẩm chất của tập đoàn giống lúa biến thiên đa dạng. AC và PC tương quan thấp với các tính trạng nông học, kích thước và hình dạng hạt gạo. Tuy nhiên, AC và PC tương quan nghịch và chặt lần lượt với độ bền thể gel (r = -0,85) và tỉ lệ gạo nguyên (r = -0,75).

Nghiên cứu GWAS đã xác định được chín SNP có ý nghĩa cho tính trạng AC, với tần số alen thay thế từ 0,94% đến 56,60%. Đối với tính trạng PC, 17 SNP có ý nghĩa được xác định, với tần số alen thay thế từ 4,38% đến 58,79%. Thông qua các cơ sở dữ liệu Rice SNP-Seek, RiceFREND và ePlant, hai gen quy định hàm lượng amylose (LOC_Os02g01610 và LOC_Os12g06250) và hai gen quy định tỉ lệ bạc bụng (LOC_Os02g12580 và LOC_Os11g07840) đã được nhận diện. Các gen này được dự đoán có chức năng liên quan đến quá trình trưởng thành của hạt lúa và sự hình thành tinh bột.

Ứng dụng chỉ thị phân tử (MAS) với hai chỉ thị AC02-Ex4 và PC02-Ex6 trên tổ hợp lai ML202/M-202 đã chọn được hai dòng lúa triển vọng là TH-40-1-3-6-1-1 và TH-70-3-1-6-1-1, có hàm lượng amylose thấp hơn 20% và tỉ lệ bạc bụng thấp hơn 1%.

Mục lục chi tiết:

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu tổng quát
1.2.2 Mục tiêu cụ thể

1.3 Nội dung nghiên cứu

1.3.1 Nội dung 1: Đánh giá hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng và mối tương quan của hai tính trạng này với các tính trạng nông học và phẩm chất khác trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
1.3.2 Nội dung 2: Xác định các SNP và gen liên quan đến hai tính trạng hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình bằng phương pháp nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (GWAS) và các cơ sở dữ liệu cây lúa
1.3.3 Nội dung 3: Ứng dụng chỉ thị phân tử hỗ trợ chọn giống lúa hạt trung bình có hàm lượng amylose thấp và ít bạc bụng

1.4 Ý nghĩa khoa học

1.5 Ý nghĩa thực tiễn

1.6 Điểm mới của luận án

1.7 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Kích thước và hình dạng hạt gạo

2.2 Hàm lượng amylose ở lúa

2.3 Bạc bụng ở lúa

2.4 Sự tương quan của hàm lượng amylose và bạc bụng với các tính trạng khác

2.5 Các điều kiện ảnh hưởng đến hàm lượng amylose và bạc bụng ở gạo

2.6 Cơ sở di truyền liên quan đến hàm lượng amylose và bạc bụng ở hạt gạo

2.6.1 Cơ sở di truyền liên quan đến hàm lượng amylose
2.6.2 Cơ sở di truyền liên quan đến tính trạng bạc bụng

2.7 Ứng dụng các phương pháp hiện đại trong tạo chọn giống lúa

2.7.1 Chỉ thị phân tử SSR
2.7.2 Giải trình tự gen trong chọn giống
2.7.3 Nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (Genome Wide Association Studies, GWAS)
2.7.4 Bộ lúa đa dạng di truyền (Rice Diversity Panel, RDP)
2.7.5 Phân nhóm di truyền
2.7.6 Chọn lọc tổ hợp lai bằng phân tích các thông số di truyền cơ bản
2.7.7 Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa

2.8 Các nghiên cứu tham khảo trên thế giới và trong nước

2.9 Các vấn đề luận án cần nghiên cứu

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu
3.1.2 Thời gian nghiên cứu

3.2 Phương tiện nghiên cứu

3.2.1 Giống lúa
3.2.2 Dữ liệu SNP
3.2.3 Thiết bị và hóa chất

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Nội dung 1: Đánh giá hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng và mối tương quan của hai tính trạng này với các tính trạng nông học và phẩm chất khác trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
- 3.3.1.1 Hoạt động 1.1: Chọn lọc tập đoàn giống lúa hạt trung bình
  - a) Đo kích thước hạt
  - b) Đánh giá gen liên quan đến tính trạng kích thước hạt trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
- 3.3.1.2 Hoạt động 1.2: Đánh giá các tính trạng nông học của tập đoàn giống lúa hạt trung bình
- 3.3.1.3 Hoạt động 1.3: Phân tích phẩm chất của tập đoàn giống lúa hạt trung bình
  - a) Phân tích hàm lượng amylose
  - b) Phân tích nhiệt hóa hồ
  - c) Phân tích độ bền thể gel
  - d) Đánh giá tỉ lệ bạc bụng ở hạt gạo
  - d) Đánh giá tỉ lệ gạo nguyên
- 3.3.1.4 Hoạt động 1.4: Phân tích tương quan của hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng với các tính trạng nông học và phẩm chất khác
- 3.3.1.5 Hoạt động 1.5: Phân nhóm di truyền dựa trên hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng và năng suất của tập đoàn giống lúa hạt trung bình
3.3.2 Nội dung 2: Xác định các SNP và gen liên quan đến hai tính trạng hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình bằng phương pháp nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (GWAS) và các cơ sở dữ liệu cây lúa
- 3.3.2.1 Hoạt động 2.1: Phân tích GWAS để tìm kiếm các SNP liên quan đến hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
- 3.3.2.2 Hoạt động 2.2: Chọn lọc gen ứng viên dựa trên các SNP tương ứng
- 3.3.2.3 Hoạt động 2.3: Thiết kế mồi để chọn lọc chỉ thị phân tử liên kết với các gen liên quan đến hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
  - a) Thu thập khuôn mẫu
  - b) Thiết kế mồi khuếch đại các đoạn exon của gen
  - c) Kiểm tra tính đa hình của mồi để chọn lọc chỉ thị phân tử liên kết với tính trạng mục tiêu
3.3.3 Nội dung 3: Ứng dụng chỉ thị phân tử hỗ trợ chọn giống lúa hạt trung bình có hàm lượng amylose thấp và ít bạc bụng
- 3.3.3.1 Hoạt động 3.1: Xác định các giống bố mẹ cho lai tạo
- 3.3.3.2 Hoạt động 3.2: Chọn lọc các cặp lai phù hợp
  - a) Phương pháp lai lúa
  - b) Chọn lọc cặp lai dựa trên các thông số di truyền của quần thể
- 3.3.3.3 Hoạt động 3.3: Chọn lọc dòng thuần nhờ chỉ thị phân tử
3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Nội dung 1: Đánh giá hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng và mối tương quan của hai tính trạng này với các tính trạng nông học và phẩm chất khác trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình

4.1.1 Chọn lọc tập đoàn giống lúa hạt trung bình
4.1.2 Đánh giá các đặc tính nông học của tập đoàn giống lúa hạt trung bình
4.1.3 Phân tích phẩm chất của tập đoàn giống lúa hạt trung bình
4.1.4 Phân tích tương quan của hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng với các tính trạng nông học và phẩm chất khác
4.1.5 Phân nhóm di truyền dựa trên hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng và năng suất của tập đoàn giống lúa hạt trung bình

4.2 Nội dung 2: Xác định các SNP và gen liên quan đến hai tính trạng hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình bằng phương pháp nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (GWAS) và các cơ sở dữ liệu cây lúa

4.2.1 Phân tích GWAS để tìm các SNP liên quan đến hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
4.2.2 Chọn lọc gen ứng viên dựa trên các SNP tương ứng
4.2.3 Thiết kế mồi để chọn lọc chỉ thị phân tử liên kết với các gen liên quan đến hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình