Luận án Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần để chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY ở Việt Nam

Tên luận án:

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần để chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY ở Việt Nam

Ngành:

Khoa học cây trồng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về giống khoai tây kháng virus PVY tại Việt Nam, nơi năng suất cây trồng thấp và hiện tượng thoái hóa giống do virus gây ra là vấn đề nghiêm trọng. Phương pháp chọn tạo giống truyền thống gặp nhiều khó khăn do đặc tính di truyền tứ bội của khoai tây và thời gian chọn lọc kéo dài (10-12 năm). Đề tài đề xuất và ứng dụng kỹ thuật dung hợp tế bào trần như một giải pháp hiệu quả để rút ngắn thời gian chọn tạo giống, chuyển gen kháng bệnh và khắc phục rào cản lai hữu tính.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng thành công quy trình tách, dung hợp, nuôi cấy tái sinh tế bào trần, xác định và chọn lọc các con lai soma và con lai backcross (BC1) kháng virus PVY với các đặc tính nông sinh học mong muốn. Về mặt khoa học, đề tài đã chứng minh khả năng duy trì tính kháng virus và cải thiện đặc tính nông sinh học ở các dòng nhị bội thông qua dung hợp tế bào trần, đồng thời chuyển gen kháng PVY từ các loài khoai tây dại sang khoai tây trồng tứ bội. Các con lai soma này đóng vai trò là vật liệu khởi đầu quan trọng cho công tác chọn tạo giống.

Trên thực tiễn, nghiên cứu đã thành công trong việc tạo ra các dòng khoai tây (47/7, 47/26, 81-2, 131/11) và các dòng lai lại BC1 (13.1300.3, 13.1305.6) mang đồng thời tính kháng virus PVY và các đặc tính nông sinh học quý (năng suất cao, phẩm chất tốt). Quy trình chọn tạo giống khoai tây kháng virus PVY bằng kỹ thuật dung hợp tế bào trần cũng được hình thành. Mặc dù một số con lai soma ban đầu có thể có biến dị hình thái và năng suất thấp hơn, quá trình lai lại (backcross) đã giúp cải thiện các đặc tính này, làm cho chúng giống với khoai tây trồng. Kết quả này khẳng định gen kháng virus PVY từ khoai tây dại đã được chuyển giao thành công và duy trì qua các thế hệ lai.

Mục lục chi tiết:

• GIỚI THIỆU LUẬN ÁN

  • Tính cấp thiết của đề tài

  • Mục tiêu của đề tài

  • Ý nghĩa khoa học của đề tài

  • Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

  • Những đóng góp mới của đề tài

• NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

    • 2.1. Vật liệu nghiên cứu

    • 2.2. Nội dung nghiên cứu

      • 2.2.1. Nội dung 1: Xác định các thông số tối ưu cho quá trình dung hợp khoai tây từ các nguyên liệu nhị bội, tứ bội và khoai tây dại

      • 2.2.2. Nội dung 2: Xác định và đánh giá các thể lai soma của các tổ hợp dung hợp khoai tây nhị bội

      • 2.2.3. Nội dung 3: Xác định các thể lai soma của các tổ hợp dung hợp giữa khoai tây dại nhị bội và khoai tây trồng tứ bội. Đánh giá khả năng kháng PVY của chúng

      • 2.2.4. Nội dung 4: Đánh giá con lai backcross (BC1) của thể lai soma (khoai tây dại và khoai tây trồng) với khoai tây trồng

    • 2.3. Phương pháp nghiên cứu

      • 2.3.1. Tách tế bào trần

      • 2.3.2. Dung hợp tế bào trần

      • 2.3.3. Xác định con lai bằng đếm độ bội flow cytometry

      • 2.3.4. Chiết tách DNA tổng số

      • 2.3.5. Xác định con lai bằng sinh học phân tử

      • 2.3.6. Lây nhiễm nhân tạo PVY

      • 2.3.7. Kiểm tra gen kháng PVY của các con lai soma bằng chỉ thị phân tử

      • 2.3.8. Đánh giá các đặc tính nông sinh học

      • 2.3.9. Phân tích các chỉ tiêu hóa sinh.

      • 2.3.10. Lai lại (backcross) giữa một số tổ hợp khoai tây có triển vọng với khoai tây trồng.

  • CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

    • 3.1. Xác định các thông số tách, dung hợp, tái sinh tế bào trần giữa các dòng khoai tây nhị bội, khoai tây dại và khoai tây trồng

      • 3.1.1. Nghiên cứu các thông số tách tế bào trần của các dòng khoai tây nhị bội, khoai tây dại, khoai tây trồng phục vụ cho dung hợp tế bào trần

        • 3.1.1.1 Ảnh hưởng của dung dịch enzyme khác nhau đến hiệu suất tách tế bào trần

        • 3.1.1.2 Ảnh hưởng của thời gian ủ mẫu lá trong dung dịch enzyme đến hiệu suất tách tế bào trần

        • 3.1.1.3. Ảnh hưởng của tuổi cây in vitro đến mật độ tế bào trần thu được từ mẫu lá

      • 3.1.2. Xác định các thông số dung hợp tế bào trần

        • 3.1.2.1 Ảnh hưởng của tần số dung hợp và số lần xung điện đến chất lượng tế bào sau dung hợp

        • 3.1.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ ion Ca2+ của dịch dung hợp tới hiệu suất dung hợp

        • 3.1.2.3 Ảnh hưởng của mật độ tế bào đến hiệu suất dung hợp

      • 3.1.3. Nuôi cấy và tái sinh các tổ hợp lai sau dung hợp

        • 3.1.3.1. Ảnh hưởng của loại môi trường nuôi cấy lỏng sau dung hợp đến sự phân chia và tái sinh microcallus của các tổ hợp lai sau dung hợp

        • 3.1.3.2. Ảnh hưởng của môi trường tái sinh khác nhau đến sự tái sinh chồi của các tổ hợp lai

    • 3.2. Xác định và đánh giá các thể lai soma của tổ hợp dung hợp khoai tây nhị bội (2n = 2x)

      • 3.2.1. Tạo con lai

      • 3.2.2. Xác định độ bội thể của cây tái sinh

      • 3.2.3. Xác định con lai soma bằng chỉ thị phân tử

      • 3.2.4. Đánh giá phẩm chất củ của các của các con lai soma trong điều kiện chậu vại

      • 3.2.5. Kiểm tra sự có mặt của gen kháng trong các con lai soma từ vật liệu nhị bội

    • 3.3. Xác định các thể lai soma của tổ hợp dung hợp giữa khoai tây dại (2n=2x) và khoai tây trồng (2n = 4x). Đánh giá khả năng kháng virus PVY của chúng

      • 3.3.1. Xác định con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng bằng đo độ bội thể

      • 3.3.2. Xác định con lai soma giữa khoai tây dại, khoai tây trồng bằng chỉ thị phân tử SSR

      • 3.3.3. Kiểm tra sự có mặt của gen kháng PVY trong các con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng

      • 3.3.4. Đánh giá khả năng kháng PVY của các con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng bằng lây nhiễm nhân tạo

      • 3.3.5. Đánh giá các con lai soma giữa khoai tây dại và khoai tây trồng về các tính trạng nông sinh học và phẩm chất củ

    • 3.4. Đánh giá con lai backcross (BC1) của thể lai soma (khoai tây dại và khoai tây trồng) với khoai tây trồng

      • 3.4.1. Lai hữu tính giữa các con lai soma (của khoai tây dại và khoai tây trồng) với các giống khoai tây trồng và chọn lọc các con lai có đặc tính mong muốn

        • 3.4.1.1. Chọn lọc các con lai

        • 3.4.1.2. Chọn lọc các con lai BC1 có khả năng kháng virus PVY

        • 3.4.1.3. Chọn lọc các con lai BC1 có các đặc tính nông sinh học mong muốn

        • 3.4.1.4. Đánh giá các con lai BC1 sau thanh lọc

      • 3.4.2. Đánh giá khả năng kháng PVY của các con lai BC1 triển vọng trên đồng ruộng và kiểm gia sự có mặt của gen kháng PVY kháng bằng chỉ thị phân tử

      • 3.4.3. Khảo sát diện hẹp các dòng lai BC1 triển vọng trên đồng ruộng

  • KIẾN LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

    • Kết luận

    • Đề nghị