NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ CẢI TIẾN NGUỒN GEN KHOAI MÔN SỌ BẢN ĐỊA BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ ĐỘT BIẾN THỰC NGHIỆM
Di truyền học
Luận án tập trung vào nghiên cứu đa dạng di truyền và cải tiến nguồn gen khoai môn sọ (Colocasia esculenta (L.) Schott) bản địa Việt Nam bằng công nghệ sinh học và đột biến thực nghiệm. Khoai môn sọ là cây trồng lấy củ quan trọng, có khả năng phát triển tốt trên đất đầm lầy hoặc đất trống đồi trọc, góp phần xóa đói giảm nghèo. Mặc dù các nghiên cứu cải tiến giống bằng công nghệ sinh học và đột biến thực nghiệm đã được báo cáo trên thế giới, ở Việt Nam vẫn chưa có công trình tương tự, cho thấy tính cấp thiết của đề tài nhằm khai thác hiệu quả nguồn gen khoai môn sọ.
Nghiên cứu sử dụng 40 mẫu giống khoai môn sọ và 11 mẫu giống thuộc 3 chi họ Ráy, với các phương pháp bao gồm kỹ thuật trồng và chăm sóc trên đồng ruộng. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen khoai môn sọ được thực hiện thông qua 20 đặc điểm hình thái – nông học. Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử ADN, cụ thể là kỹ thuật PCR-RAPD, đã nhân bản thành công 48 băng ADN từ 14 mồi RAPD, giúp nhận dạng các mẫu loài. 40 mẫu giống khoai môn sọ được phân thành 3 nhóm với mức tương đồng di truyền 77%. Mười hai cặp mồi SSR được dùng để phân tích trên 29 mẫu giống, cho thấy tổng số alen SSR cao nhất ở vùng Đông Bắc - Bắc Bộ (54 alen) và Bắc Trung Bộ (34 alen), là nơi xuất xứ của nhiều giống khoai môn sọ nổi tiếng.
Về thành phần dinh dưỡng, 12 giống khoai môn sọ trong bộ sưu tập hạt nhân được phân tích, cho thấy hàm lượng chất khô trung bình 88,22 ± 0,51% và hàm lượng protein thô trung bình 1,51 ± 0,02, với sự sai khác đáng kể giữa các mẫu giống. Ba chỉ tiêu khoáng đa lượng cũng khác biệt đáng kể.
Nghiên cứu cũng thử nghiệm ứng dụng kết hợp đột biến phóng xạ tia gamma và nuôi cấy mô in vitro trên ba giống khoai môn sọ (Cụ Cang, Môn thơm, Sáp vàng) để tạo vật liệu khởi đầu. Tổng số 300 cây in vitro mỗi giống được xử lý tia gamma ở các liều khác nhau. Đánh giá các dòng đột biến thế hệ M3 cho thấy sự đa hình SSR giữa các dòng đột biến và giống gốc. Cụ thể, các alen HK29-180 bp, HK29-220 bp chỉ quan sát được ở các dòng đột biến nhất định mà không có ở giống gốc tương ứng. Dòng đột biến CC-03-01 có hàm lượng protein thô và các khoáng vi lượng (Fe, Zn) cao hơn giống gốc. Ba dòng đột biến nhận được từ chiếu xạ tia gamma đã biểu hiện ưu thế hơn so với giống gốc về đặc điểm hình thái - nông học, hàm lượng protein thô và khoáng, đồng thời biểu hiện sự đa hình SSR cao. Đây là những dòng đột biến có triển vọng, cần tiếp tục chọn lọc và đánh giá để tiến tới khảo nghiệm tạo giống khoai môn sọ đột biến có năng suất và chất lượng cao.