Xanthomonas oryzea pv oryze, đ
tải về 2.53 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- I. TỔNG QUAN VỀ ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở CÂY LÚA
- 1.1.2. Chỉ thị hoá sinh (chỉ thị protein)
- 1.1.3. Chỉ thị phân tử (chỉ thị ADN)
- 1.2. Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa
- 1.2.2. Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa ở Việt Nam
- II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Bảng 1
| MỞ ĐẦU
Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzea pv. oryze, được phát hiện lần đầu tiên ở Nhật Bản vào năm 1884, sau đó ở một số nước khác của châu Á. Từ năm 1960, dịch bệnh đã trở nên trầm trọng hơn trên thế giới [12, 8], làm giảm năng suất lúa từ 20 - 30% có khi tới 50% [16, 8], riêng ở Việt Nam, bệnh bạc lá làm giảm năng suất lúa từ 30 - 60% [2]. Sau 1 thời gian dài lắng dịu, khoảng chục năm trở lại đây, cùng với sự xâm nhập ồ ạt của các giống lúa thuần và lúa lai từ Trung Quốc, bệnh bạc lá đã bùng phát trở lại ở Việt Nam và gây nhiều thiệt hại cho sản xuất lúa. Ngày nay trên thế giới đã phát hiện được trên 30 gen kháng bạc lá từ các nguồn gốc khác nhau (Xa1 - Xa32) [10, 22, 22, 6, 9, 18, 21]. Có hơn 10 gen kháng đã được lập bản đồ trên nhiễm sắc thể số 4 (Xa1, Xa2, Xa12 và Xa14), số 5 (xa5), số 6 (Xa7), số 8 (xa13), và số 11 (Xa3, Xa4, Xa10, Xa21, Xa22 và Xa23), các vị trí còn lại trên nhiễm sắc thể của gen kháng hiện vẫn đang được các nhà khoa học nghiên cứu tiếp [6]. Theo kết quả điều tra sơ bộ của các nhà khoa học trong nước đã cho thấy nhiều giống lúa địa phương của Việt Nam có khả năng kháng tốt với bệnh bạc lá. Tuy nhiên, những công trình nghiên cứu có ứng dụng công nghệ sinh học để phân tích, đánh giá đặc tính kháng bệnh bạc lá của các giống lúa bản địa chưa nhiều. Bởi vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành phân tích đa dạng di truyền tập đoàn 38 giống lúa địa phương của Việt Nam có khả năng kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử SSR, với mục đích đưa ra nguồn thông tin hữu ích cho những nghiên cứu về tạo lập cơ sở dữ liệu cho nguồn gen lúa bản địa Việt Nam. I. TỔNG QUAN VỀ ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở CÂY LÚA 1.1. Các phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền 1.1.1. Chỉ thị hình thái Chỉ thị hình thái là các chỉ thị chọn lọc dựa trên các tính trạng hình thái biểu hiện ra bên ngoài. Về nguyên tắc, một tính trạng hình thái nào đó do một gen kiểm soát mà sự biểu hiện của nó không bị ảnh hưởng nhiều do tác động của môi trường thì có thể được dùng làm chỉ thị chọn lọc. Ví dụ, ở lúa, gen quy định tính kháng rầy nâu liên kết chặt với gen quy định màu tím của bao lá mầm. Vì vậy, tính trạng bao lá mầm màu tím là chỉ thị hình thái để chọn lọc tính kháng rầy nâu. Tuy nhiên, chỉ thị hình thái không được áp dụng nhiều do chúng có các mặt hạn chế sau: - Số lượng các loại chỉ thị hình thái được tìm thấy không nhiều. - Sự biểu hiện của chúng ít nhiều vẫn phụ thuộc vào điều kiện môi trường, gây khó khăn cho việc đánh giá. - Một số chỉ thị là đột biến có hại hoặc liên kết với các gen quy định các tính trạng không tốt. - Chỉ xuất hiện ở một số giai đoạn nhất định trong quá trình phát triển của cơ thể. 1.1.2. Chỉ thị hoá sinh (chỉ thị protein) Chỉ thị protein là các chỉ thị chọn lọc dựa vào các phân tử protein, protein là sản phẩm của gen, các allele khác nhau của gen sẽ tạo ra các protein có thành phần axit amin khác nhau. Thông thường, chỉ thị protein là các chỉ thị izozyme, các izozyme có thể được phân biệt bằng phương pháp diện di trên gel tinh bột. Do các enzyme xúc tác cho những phản ứng đặc hiệu vì vậy khi đưa cơ chất của enzyme, cofactor (nhân tố tác động) và chất tạo phản ứng màu với sản phẩm mới tạo thành của phản ứng enzyme thì ta có thể định vị enzyme trên gel. Các băng thấy được từ các enzyme đặc hiệu đặc trưng cho các sản phẩm protein và nó có thể cung cấp thông tin di truyền như các chỉ thị đồng trội. Trước khi các chỉ thị ADN được phát minh, các izozyme được sử dụng phổ biến cho cả động vật và thực vật, cho đến nay chỉ thị này vẫn được sử dụng kết hợp với các chỉ thị ADN. Tuy nhiên, hạn chế của loại chỉ thị này là các izozyme phụ thuộc vào sự biểu hiện của gen và chỉ có thể phát hiện được ở từng giai đoạn phát triển riêng biệt 1.1.3. Chỉ thị phân tử (chỉ thị ADN) Chỉ thị phân tử (CTPT) là các chỉ thị chọn lọc trực tiếp dựa trên cấu trúc phân tử ADN. Số lượng các chỉ thị ADN là rất lớn, cây trồng có khoảng 108 - 1010 nu trong ADN tổng số và vì thế, nếu giữa 2 cá thể chỉ cần có sự sai khác nhỏ thì giữa chúng sẽ có một số lượng khổng lồ các chỉ thị ADN để phân biệt sự sai khác đó. Theo lý thuyết, một chỉ thị ADN lý tưởng phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu sau: - Cho đa hình cao - Di truyền đồng trội
- Tập tính chọn lọc trung tính - Dễ tiếp cận - Phân tích nhanh, dễ dàng - Tuy nhiên, gần như không thể tìm được một chỉ thị phân tử nào có thể thoả mãn được tất cả các yêu cầu trên. Tuỳ thuộc vào từng nghiên cứu mà người ta sử dụng hệ thống các chỉ thị phù hợp cho mục đích của mình. Các chỉ thị phân tử được phân loại dựa trên phương pháp thực hiện với chúng bao gồm: chỉ thị dựa trên cơ sở lai ADN (chỉ thị RFLP) và chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản ADN (chỉ thị RFLP, RADP, SSR…). 1.1.3.1. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài đoạn phân cắt giới hạn). Kỹ thuật RFLP cho phép: - Phát hiện được sự có mặt của các gen cần tìm trong hệ gen của sinh vật nghiên cứu - Phát hiện sự đa dạng ADN của các cá thể khác nhau - Phát hiện các đột biến - Phát hiện các thể lai soma qua dung hợp tế bào trần - Lập bản đồ giới hạn của một gen Các chỉ thị RFLP được sử dụng đầu tiên trong việc lập bản đồ di truyền và là các chỉ thị đồng trội. Tuy nhiên, ngày nay phương pháp RFLP không còn được sử dụng nhiều trong những nghiên cứu thông thường do chúng có nhược điểm: đòi hỏi khối lượng lớn ADN của mỗi cá thể; số lượng băng cho đa hình ít; tốn nhiều thời gian và công sức. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphic DNAs - Đa hình các đoạn ADN được nhân bản ngẫu nhiên). Kỹ thuật RAPD được William đề xuất vào năm 1990, Kỹ thuật này thực chất là quá trình nhân bản các đoạn ADN bằng kỹ thuật PCR có sử dụng các mồi được thiết kế ngẫu nhiên (thông thường có chiều dài từ 6 - 10 bp). Kỹ thuật này có ưu điểm: Cho kết quả nhanh, không cần thông tin về trình tự đoạn yêu cầu, chỉ cần một lượng nhỏ ADN tổng số, cỏ thể tìm thấy vô số trong hệ gen, giá thành rẻ, đa hình cao, có thể tiến hành tự động hóa. Nhược điểm là nhạy cảm cao với những thay đổi nhỏ, khó có thể cho ra một kết quả giống nhau trong những lần tiến hành khác nhau, là chỉ thị trội nên không thể phân biệt được kiêu gen dị hợp tử, không sử dụng được cho các loài gần giống nhau. 1.1.3.3.Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài các đoạn ADN được khuyếch đại) Phương pháp AFLP được tác giả Zabeau và Vos cùng cộng sự đề xuất vào những năm 1993 và 1995. Bản chất của phương pháp này là sử dụng kỹ thuật PCR để nhân bản các đoạn ADN đã được cắt bởi enzyme giới hạn. Kỹ thuật này được đánh giá là nhanh chóng và có hiệu quả trong việc xác định tính đa dạng ở cây trồng, tách dòng và lập bản đồ phân tử. Kỹ thuật này có ưu điểm là không cần thông tin về trình tự đoạn yêu cầu, chỉ cần một lượng nhỏ ADN tổng số, có thể tiến hành tự động hoá, phù hợp với nhiều mục đích khác nhau như nghiên cứu đa dạng hoặc lập bản đồ gen hoặc nhân dòng gen…Nhược điểm của kỹ thuật này là yêu cầu kỹ thuật cao, là chỉ thị trội nên không thể phân biệt được kiểu gen dị hợp tử Chỉ thị Microsatellite (Chỉ thị vi vệ tinh) Đây là nhóm các chỉ thị được thiết kế dựa trên những trình tự lặp lại, có kích thước khác nhau, đặc trưng cho loài thuộc hệ sinh vật Eukaryote, chúng bao gồm các loại sau: - SSR: Simple Sequence Repeats - STR: Short Tandom Repeats - SSLP: Single Sequence Length Polymorphisms Kỹ thuật này có ưu điểm là cho kết quả nhanh, chỉ cần một lượng nhỏ ADN tổng số, tính nghiêm ngặt, cho độ đa hình cao, chỉ thị đồng trội, có thể tiến hành tự động hóa. Hạn chế của kỹ thuật này là đặc trưng loài và đòi hỏi kỹ thuật cao. 1.2. Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa 1.2.1. Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa trên thế giới Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học cùng với sự ra đời của nhiều loại chỉ thị chỉ thị cũng như số lượng của mỗi loại chỉ thị đã làm tăng hiệu quả trong quá trình đánh giá, bảo tồn, khai thác và sử dụng trong với mục đích khác nhau. Chỉ thị ADN được ứng dụng hiệu quả trong nghiên cứu di truyền thực vật mà phân tích đa dạng di truyền, xác định các locus kiểm soát các tính trạng, hay chọn giống phân tử là các lĩnh vực được triển khai hiệu quả. Tác giả Olufowote (1997), nghiên cứu biến động di truyền trong giống của 171 giống lúa bằng cả hai loại chỉ thị SSR và RFLP. Kết quả cho thấy, các giống lúa địa phương có mức độ đa dạng, hỗn tạp và dị hợp tử cao hơn các giống lúa cải tiến. Cả hai phương pháp đều cho thấy số lượng các allele ở các giống lúa địa phương cao hơn hẳn các giống lúa cải tiến. Chỉ thị SSR có khả năng phân biệt các cá thể có quan hệ di truyền gần gũi, đồng thời số lượng allele cao hơn chỉ thị RFLP [15]. Tác giả Yu và cs (2003), đã sử dụng 101 chỉ thị SSR để đánh giá đa dạng 193 giống lúa từ 26 nước trên thế giới. Khoảng cách di truyền từ 0,13 - 0,88, trung bình là 0,68. Số allele/locus từ 2 - 11, trung bình 6,3/locus. Kết quả phân tích nhóm đã phân tách 193 giống thành 3 nhóm chính và 9 phân nhóm. Nhóm I là các giống lúa Indica, nhóm II và III thuộc loài phụ Japonica. Các locus thuộc nhiễm sắc thể 9, 12 phân biệt rõ nhất sự khác nhau giữa Indica và Japonica [23]. Tác giả Lu H. và cs (2005) đã phân tích cấu trúc của quần thể lúa ở Mỹ với 115 giống lúa trồng ở Mỹ và 30 giống lúa châu Á bằng 169 chỉ thị SSR. Kết quả thu được 870 allele, trung bình 5,15 allele/locus. Tần số allele hiếm rất cao, lên đến 50%, trong khi đó tần số allele phổ biến chỉ chiếm 24-26% trong số 870 allele. Hệ số đa dạng PIC đạt khá cao, 0,80. Kết quả phân nhóm cho thấy, 115 giống lúa đã phân thành ba nhóm: Japonica ôn đới với đặc điểm hạt ngắn, Japonica nhiệt đới có đặc điểm hạt trung bình và Japonica nhiệt đới hạt dài. Các giống lúa Indica đại diện cho các giống lúa truyền thống thì phân chia thành các nhóm riêng [11]. 1.2.2. Nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền cây lúa ở Việt Nam Việt Nam được coi là trung tâm khởi nguyên của cây lúa, tài nguyên di truyền lúa của nước ta phong phú cả về số lượng và chất lượng. Nghiên cứu đa dạng di truyền và phân loại một cách hệ thống lúa trồng ở Việt Nam còn hạn chế. Tuy nhiên trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã quan tâm ứng dụng chỉ thị phân tử để đánh giá đa dạng tài nguyên lúa nước ta Bùi Chí Bửu (1999) đã sử dụng 20 mồi RAPD để đánh giá đa dạng di truyền của 72 giống lúa địa phương. Trong 20 mồi thử nghiệm thuộc nhóm OPA kit, có 10 mồi cho kết quả tốt với 59 băng. Kết quả có hai nhóm chính bao gồm các giống lúa mùa, lúa chiêm ở đồng bằng sông Hồng, lúa nước sâu của đồng bằng sông Cửu Long, lúa nếp của Tây Nguyên và lúa nước trời của Duyên Hải Trung bộ [1]. Tác giả Trần Danh Sửu và cs (2001) sử dụng kỹ thuật RAPD để nghiên cứu các giống lúa ở vùng Tây Bắc và Tây Nam nước ta cho thấy hầu hết các giống lúa ở vùng Tây Bắc thuộc loài phụ Japonica, các giống lúa nước ở Tây Nam nước ta thuộc loại phụ Indica [3] Trần Danh Sửu và cs. (2006) sử dụng 48 chỉ thị SSR để đánh giá đa dạng của 17 giống lúa Tám. Hệ số đa dạng gen thu được là 0,35. Số alen thu được trung bình 3,37 alen/mồi. 17 giống lúa này còn được phân loại Indica và Japonica dựa trên sự khác biệt của ADN lục lạp. Kết quả 17 giống lúa Tám đều thuộc nhóm Japonica [4]. II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu - Tổng số 38 giống lúa địa phương của Việt Nam có khả kháng với bệnh bạc lá được cung cấp bởi Trung tâm tài nguyên Thực vật và Viện Lúa đồng bằng sông Cửu Long (Bảng 1) - Sử dụng 50 mồi SSR cung cấp bởi hãng IDT, Mỹ, bao phủ trên 12 nhiễm sắc thể của hệ gen lúa (Bảng 2) Bảng 1: Danh sách các giống lúa địa phương sử dụng trong nghiên cứu
Каталог: phenotype -> upload -> article article -> MỤc lục báo cáo kết quả thực hiện chuyêN ĐỀ nghiên cứu khoa họC (Chuyên đề 7) article -> MỤc lụC ĐẶt vấN ĐỀ article -> Khóa luận tốt nghiệp Bùi Thị Linh LỜi cảM ƠN article -> BÁo cáo kết quả thực hiện chuyêN ĐỀ nghiên cứu khoa họC (Chuyên đề 5) article -> 1. 1 Vài nét sơ lược về cây lú article -> ĐẶt vấN ĐỀ 2 I. TỔng quan nghiên cứU 3 article -> ĐÁnh giá Đa dạng di truyền tậP ĐOÀn giống lúa có khả NĂng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử ssr article -> MỤc lụC 1 Triệu chứng bệnh 4 article -> Đặc biệt, nhu cầu về các giống lúa có chất lượng cao ngày càng gia tăng trong những thập kỷ gần đây, do yêu cầu của thị trường và nhu cầu của người tiêu dùng article -> ChuyêN ĐỀ 1 Tách chiết adn với số lượng cực lớn, chất lượng cao của 30 giống lúa tải về 2.53 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|