Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cà chua (Solanum lycopersicum, danh pháp đồng nghĩa Lycopersicon esculentum Mill., thuộc họ Cà Solanaceae) là loại rau ăn quả được trồng và tiêu thụ phổ biến trên toàn cầu, giữ vị trí quan trọng thứ hai sau khoai tây. Cà chua cung cấp nguồn khoáng chất và vitamin dồi dào (A, B1, B2, C), cùng các chất chống oxy hóa nhóm carotene, nổi bật là lycopene. Cây cà chua mang lại giá trị kinh tế lớn cho người sản xuất, đặc biệt là các mô hình canh tác cà chua vụ sớm có giá bán cao gấp 3 đến 4 lần so với chính vụ. Tại Việt Nam, diện tích gieo trồng cà chua dao động trong khoảng 23.000 - 25.000 ha, tập trung lớn nhất tại tỉnh Lâm Đồng (khoảng 7.000 ha/năm). Tuy nhiên, năng suất trung bình trong nước còn thấp so với tiềm năng thế giới (năm 2018 đạt 27,3 tấn/ha trên diện tích 24.156,5 ha), trong đó dịch hại là yếu tố gây tổn thất lớn nhất.

Bệnh sương mai (còn gọi là bệnh mốc sương, bệnh rám sương, bệnh dịch muộn) do nấm noãn Phytophthora infestans gây ra, là bệnh hại nguy hiểm hàng đầu tại hầu hết các vùng trồng cà chua và khoai tây trên thế giới cũng như tại các vùng có khí hậu mát, ẩm của Việt Nam như Đà Lạt và Sơn La. Nấm tấn công trên tất cả các bộ phận từ thân, lá, hoa, quả đến hạt ở mọi giai đoạn sinh trưởng. Việc kiểm soát bệnh hiện nay phụ thuộc chủ yếu vào các loại thuốc bảo vệ thực vật hóa học (như Boocđô, Mancozeb, Ridomil MZ - 72BHN, Antracol, Aliette). Biện pháp hóa học làm tăng chi phí sản xuất, gây ô nhiễm môi trường và tạo áp lực chọn lọc khiến nấm hình thành tính kháng thuốc. Do đó, việc ứng dụng các nguồn gen kháng tự nhiên (Ph1, Ph2, Ph3, Ph4, Ph5) thông qua công nghệ sinh học và chọn giống phân tử được xác định là giải pháp bền vững và tối ưu.

Mục đích nghiên cứu: Phát hiện được các mẫu giống cà chua mang gen kháng bệnh sương mai, có năng suất và chất lượng tốt để phục vụ cho công tác chọn tạo giống cây trồng.

Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu (được xác định cụ thể trong văn bản):

  1. Đánh giá các đặc điểm nông sinh học quan trọng của các giống cà chua được sử dụng trong nghiên cứu trên đồng ruộng vụ đông năm 2022.
  2. Sử dụng chỉ thị phân tử DNA để phát hiện các giống cà chua có chứa gen kháng bệnh sương mai (Ph2 và Ph3).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 20 mẫu giống cà chua nhập nội đang được lưu giữ tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Không gian nghiên cứu: Phòng thí nghiệm Bộ môn Sinh học phân tử và Công nghệ sinh học ứng dụng kết hợp khu thí nghiệm đồng ruộng tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng, Khoa Công nghệ Sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Thời gian nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 08/2022 đến tháng 02/2023 (vụ đông 2022).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý luận và khung tham chiếu khoa học của đề tài bao gồm:

  • Thuyết "gen đối gen" của Flor (1952) về tương tác giữa các gen kháng của cây ký chủ và các chủng độc tính của nấm Phytophthora infestans.
  • Cơ sở di truyền học phân tử của các locus kháng bệnh mốc sương: Gen Ph2 nằm trên nhiễm sắc thể số 10 (trong khoảng 8,4 cM giữa hai chỉ thị RFLP CP105 và TG233, liên kết với gen giả định Solyc10g085460 mã hóa protein CC-NBS-LRR) và gen Ph3 nằm trên nhiễm sắc thể số 9 (có nguồn gốc từ loài cà chua dại Solanum pimpinellifolium, liên kết với vùng gen mã hóa protein dạng CC-NBS-LRR gần chỉ thị RFLP TG591).
  • Tiêu chuẩn đánh giá nông học: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01-63:2011/BNNPTNT về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống cà chua do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm hai hợp phần:

  1. Phương pháp bố trí thí nghiệm và đánh giá nông sinh học ngoài đồng ruộng:
  • Thí nghiệm được bố trí theo thiết kế ô ngẫu nhiên không lặp lại. Hạt giống được gieo trên khay nhựa trong điều kiện nhà màn (10 - 15 hạt mỗi giống). Sau 30 ngày, cây con đạt tiêu chuẩn xuất vườn (cao 12 - 15 cm, 5 - 6 lá thật) được trồng ra ruộng sản xuất với mật độ: cây cách cây 30 cm, hàng cách hàng 50 cm, luống rộng 1,2 m và rãnh rộng 30 cm.
  • Các chỉ tiêu theo dõi: Thời gian từ khi trồng đến khi ra hoa đầu tiên; thời gian đến khi quả ngả vàng đầu tiên; chiều cao từ gốc đến chùm hoa đầu tiên; chiều cao cây ở giai đoạn cuối thu hoạch; số hoa/chùm; số quả/chùm; tỷ lệ đậu quả (%); cân nặng quả trung bình (g); tổng số quả trên cây; năng suất lý thuyết (tấn/ha); các chỉ tiêu hình thái quả (chiều cao H, đường kính D, chỉ số hình dạng quả H/D, độ dày thịt quả, số khoang hạt và màu sắc quả chín).
  1. Phương pháp sinh học phân tử phát hiện gen kháng:
  • Tách chiết DNA tổng số: Áp dụng phương pháp CTAB (Doyle và Doyle, 1990) có cải tiến bởi Đinh Trường Sơn. Mẫu lá non (0,1 g) thu hái vào sáng sớm được nghiền trong 800 µl đệm chiết DEB (4% CTAB w/v, 1,5 M NaCl, 100 mM Tris-HCl, 20 mM EDTA, 2% β-mercaptoethanol). Tinh sạch DNA qua các bước ủ ở 65°C trong 60 phút, chiết bằng hỗn hợp Phenol : Chloroform : Isoamyl alcohol (25:24:1) và Chloroform : Isoamyl alcohol (24:1), kết tủa bằng ethanol tuyệt đối lạnh, rửa tủa bằng ethanol 70% và hòa tan trong 100 µl đệm TE.
  • Kiểm tra chất lượng DNA: Điện di trên gel agarose 1% ở hiệu điện thế 100V trong 30 phút.
  • Phản ứng PCR khuếch đại gen Ph3: Sử dụng cặp mồi chỉ thị SCAR UF-Ph3-5 (F: 5’-tggaacaattttcaccaccca-3’, R: 5’-tgacaaaggacaaatgcatgg-3’). Kích thước sản phẩm PCR alen kháng là 172 bp, alen mẫn cảm là 153 bp.
  • Phản ứng PCR-RFLP khuếch đại gen Ph2: Sử dụng cặp mồi UF-Ph2-1 (F: 5’-ttggggcagtgttgtattcgt-3’, R: 5’-tcgacatcttgagctggtagg-3’) nhân bản đoạn DNA kích thước khoảng 500 bp. Sản phẩm PCR sau đó được ủ với enzyme cắt giới hạn HinfI ở 37°C. Alen kháng đồng hợp tử trội bị cắt tạo thành 3 vạch có kích thước 355 bp, 125 bp và 27 bp (vạch 27 bp di chuyển ra khỏi gel nên không quan sát thấy); alen mẫn cảm không bị cắt (480 bp và 27 bp); alen dị hợp tử xuất hiện 4 băng (480, 355, 125 và 27 bp).
  • Thành phần phản ứng PCR (thể tích 20 µl): 10 µl PCR 2X Master Mix; 1 µl mỗi mồi (nồng độ 10 µM); 7 µl nước không chứa nuclease và 1 µl mẫu DNA.
  • Chu trình nhiệt PCR: Biến tính ban đầu ở 94°C trong 3 phút; tiếp theo là 35 chu kỳ gồm 94°C trong 1 phút, gắn mồi ở 55°C trong 1 phút, kéo dài ở 72°C trong 2 phút; kéo dài cuối cùng ở 72°C trong 7 phút; bảo quản ở 20°C.
  • Điện di sản phẩm: Chạy điện di trên gel agarose 2% ở điều kiện 200V, 100 mA trong 20 phút; nhuộm ethidium bromide 10 mg/ml trong 20 phút và chụp ảnh bản gel dưới ánh sáng tia cực tím (UV).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 2. Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp các tài liệu học thuật về cây cà chua và nấm bệnh Phytophthora infestans:

  • Đặc điểm thực vật học và sinh thái: Cà chua có nguồn gốc từ vùng Trung và Nam Mỹ (Bolivia, Ecuador, Chile, Peru), được trồng lần đầu ở Mexico và du nhập vào châu Á thế kỷ 17. Cây thân thảo hóa gỗ, rễ chùm ăn sâu 1 - 1,5 m và lan rộng 1,5 - 2,5 m. Cây sinh trưởng tối ưu ở 21 - 24°C, cường độ chiếu sáng tối thiểu 2.000 lux, độ pH thích hợp từ 6,0 - 6,5. Về mặt dinh dưỡng, quả chứa 94 - 95% nước, 5 - 6% chất khô, giàu khoáng (Ca, P, Fe, Mg) cùng các chất chuyển hóa thứ sinh quý như bioflavonoid, axit coumaric, quercetin.
  • Tình hình sản xuất: Thống kê của FAO năm 2020 cho thấy sản lượng cà chua toàn cầu đạt 186,821 triệu tấn trên diện tích 5,983 triệu ha (năng suất bình quân 37,1 tấn/ha). Trong đó Trung Quốc đứng đầu với 64,768 triệu tấn (chiếm 34,67% sản lượng thế giới, năng suất 58,5 tấn/ha), Ấn Độ xếp thứ hai (20,573 triệu tấn), Thổ Nhĩ Kỳ thứ ba (13,204 triệu tấn), Hoa Kỳ thứ tư (năng suất cao nhất đạt 110,7 tấn/ha).
  • Tác nhân gây bệnh sương mai: Nấm Phytophthora infestans thuộc bộ Peronosporales, ngành Oomycota. Tác nhân này từng gây nạn đói khoai tây tại Ireland năm 1845 làm chết trên 1 triệu người. Sợi nấm đơn bào, hình thành vòi hút ký sinh. Nấm sinh sản vô tính bằng cành bọc động bào tử phân nhánh so le vô hạn và bọc động bào tử kích thước 22 - 32 x 16 - 24 µm. Khi nhiệt độ từ 20 - 24°C, bọc bào tử nảy mầm trực tiếp thành ống mầm; ở nhiệt độ 12 - 18°C và ẩm độ bão hòa, bọc bào tử giải phóng du động bào tử 2 roi. Dựa trên thuyết gen đối gen, nấm có 16 chủng nòi sinh lý.
  • Lịch sử nghiên cứu gen kháng: Đã định vị các locus Ph1 (nhiễm sắc thể số 7, kháng chủng T0 nhưng mất hiệu lực trước chủng T1), Ph2 (nhiễm sắc thể số 10), Ph3 (nhiễm sắc thể số 9, tìm thấy từ dòng cà chua dại L3707 và L3708, kháng chủng Pi16), Ph4 và Ph5. Các công trình của Truong và cộng sự (2013), Shekasteband và cộng sự (2015), Panthee và cộng sự (2015) đã phát triển hệ thống chỉ thị SCAR (UF-Ph3-1 đến UF-Ph3-7) và CAPS cho phép nhận diện kiểu gen mà không cần lây nhiễm nhân tạo.

Phần 3. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết nguồn vật liệu thí nghiệm gồm 20 mẫu giống cà chua nhập nội mang mã số: 3-1, 5-10*2-4, KT, 13-7, 2-5, 9-4, 3-2, 8-8, 6-6, 13-8(1), 14-12, 6-6(2), 11-9, 7-9, 7-6, 13-10, 10-10(2), 13-5(2), 14-5(2), 10-7(1). Nội dung quy định đầy đủ các bước thực nghiệm ngoài đồng theo QCVN 01-63:2011/BNNPTNT và quy trình 12 bước tách chiết DNA bằng CTAB cải tiến, thành phần hóa chất đệm, các chu trình nhiệt PCR cùng điều kiện phân cắt sản phẩm bằng enzyme cắt giới hạn HinfI.

Phần 4. Kết quả và thảo luận

Chương kết quả thể hiện toàn bộ các số liệu định lượng về sinh trưởng, năng suất và kết quả điện di kiểm tra kiểu gen của 20 mẫu giống nghiên cứu:

Ký hiệu mẫu giống Thời gian ra hoa (ngày) Quả ngả vàng đầu tiên (ngày) Chiều cao cây (cm) Chiều cao đến chùm hoa 1 (cm) Số hoa/ chùm (bông) Khối lượng quả TB (g) Số quả/ cây (quả) Tỷ lệ đậu quả (%) Năng suất lý thuyết (tấn/ha)
3-1 34 108 90,72 16,00 5,8 63,75 23,6 72,41 66,87
5-10*2-4 17 81 98,28 43,00 7,0 69,40 35,0 91,43 107,95
KT 32 92 113,16 28,00 5,6 68,28 11,0 85,71 33,38
13-7 32 103 109,20 27,60 5,6 68,35 26,6 71,43 80,80
2-5 41 113 99,75 43,20 6,6 115,33 13,4 54,55 68,68
9-4 38 107 84,15 30,40 6,4 52,42 18,2 90,63 42,40
3-2 43 107 110,41 25,50 8,2 67,20 37,4 90,24 111,70
8-8 39 106 76,80 24,40 5,2 45,53 23,2 80,77 46,95
6-6 52 122 85,40 26,25 6,6 99,93 15,8 87,88 70,17
13-8 (1) 45 114 112,48 43,60 5,8 71,40 23,4 79,31 74,26
14-12 41 116 106,40 37,80 9,8 33,26 26,8 83,67 39,62
6-6 (2) 42 100 101,00 43,40 10,0 95,59 14,2 72,00 60,33
11-9 35 116 79,20 31,50 8,4 50,50 16,8 85,71 37,71
7-9 48 99 73,20 59,25 8,8 83,34 26,8 70,45 99,27
7-6 37 109 112,80 30,67 6,6 67,02 21,6 81,82 64,34
13-10 39 119 165,68 36,60 7,6 35,18 51,2 81,58 80,05
10-10 (2) 44 112 88,20 47,00 7,8 97,44 22,4 74,36 97,01
13-5 (2) 40 115 94,80 39,50 5,6 120,10 17,2 92,86 91,81
14-5 (2) 48 111 180,60 40,40 7,2 70,65 28,4 69,44 89,18
10-7 (1) 46 108 91,14 24,00 9,0 99,80 15,6 75,56 69,19

Về hình thái quả: Chiều cao quả (H) dao động từ 43,80 mm (mẫu 13-10) đến 75,00 mm (mẫu 2-5); đường kính quả (D) từ 39,62 mm (mẫu 13-10) đến 61,77 mm (mẫu 13-5(2)); chỉ số hình dạng quả H/D dao động từ 0,91 (mẫu 8-8 dạng quả tròn) đến 1,47 (mẫu 11-9 dạng quả dài). Độ dày thịt quả đạt cao nhất ở giống 3-1 (9,02 mm) và mỏng nhất ở giống 8-8 (4,42 mm). Có 6 mẫu giống có 2 khoang hạt (3-1, 9-4, 6-6, 13-8(1), 7-6, 14-5(2)) và 14 mẫu giống có 3 khoang hạt. Màu sắc quả chín gồm 4 giống màu cam vàng (3-1, KT, 3-2, 11-9), các mẫu giống còn lại có màu đỏ hoặc đỏ cam. Hệ số biến động CV của các chỉ tiêu hình thái dao động từ 4,48% đến 12,50% (< 15%), chứng minh độ tin cậy của tập số liệu.

Về kết quả sinh học phân tử:

  • Điện di DNA tổng số trên gel agarose 1% cho thấy mẫu DNA dù còn vết tạp chất nhưng các băng DNA tổng số sắc nét, đủ chất lượng thực hiện PCR.
  • Kết quả phản ứng PCR với cặp mồi UF-Ph3-5: Phát hiện chính xác 2 mẫu giống có sản phẩm khuếch đại kích thước 172 bp đặc trưng cho alen mang gen kháng Ph3 là mẫu KT (số thứ tự 3) và 3-2 (số thứ tự 7). Toàn bộ 18 mẫu giống còn lại chỉ xuất hiện băng 153 bp, thuộc trạng thái mẫn cảm.
  • Kết quả phản ứng PCR-RFLP với mồi UF-Ph2-1 và enzyme HinfI: Phát hiện duy nhất mẫu giống 13-5(2) (số thứ tự 18) có sản phẩm PCR khoảng 500 bp bị phân cắt bởi HinfI tạo thành 2 băng rõ rệt kích thước 355 bp và 125 bp trên bản gel agarose 2%, chứng minh mẫu giống này mang gen kháng Ph2 ở trạng thái đồng hợp tử trội. Toàn bộ 19 mẫu giống còn lại không bị cắt bởi enzyme HinfI, biểu thị tính mẫn cảm (không chứa gen Ph2).

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể trên tập đoàn 20 mẫu giống cà chua:

  • Xác định được 3 mẫu giống mang gen kháng bệnh sương mai bằng chỉ thị phân tử:
    • 01 mẫu giống mang gen Ph2: mẫu 13-5(2).
    • 02 mẫu giống mang gen Ph3: mẫu KT và mẫu 3-2.
  • Nhận diện được 2 dòng giống ưu tú kết hợp giữa khả năng kháng bệnh và các yếu tố năng suất, phẩm chất vượt trội:
    • Mẫu giống 3-2: Mang gen kháng Ph3, đạt năng suất lý thuyết cao nhất toàn tập đoàn với 111,70 tấn/ha, tỷ lệ đậu quả đạt 90,24%, số quả trên cây đạt 37,4 quả/cây, khối lượng quả trung bình 67,20 g, dạng quả dài (chỉ số H/D = 1,42), quả màu cam vàng.
    • Mẫu giống 13-5(2): Mang gen kháng Ph2, đạt năng suất lý thuyết 91,81 tấn/ha, khối lượng quả trung bình lớn nhất tập đoàn (120,10 g), tỷ lệ đậu quả cao nhất (92,86%), thịt quả dày 7,00 mm, quả màu đỏ cam.
  • Cung cấp dữ liệu chi tiết về đặc tính nông học của các dòng nhập nội khác phục vụ công tác chọn giống: Mẫu 5-10*2-4 có thời gian chín sớm nhất (ngả vàng sau 81 ngày, năng suất 107,95 tấn/ha); mẫu 13-10 có số quả/cây nhiều nhất (51,2 quả); mẫu 3-1 có thịt quả dày nhất (9,02 mm).

Về mặt đóng góp khoa học và thực tiễn: Khóa luận đã chứng minh hiệu quả thực tế của phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) bằng cách sử dụng các chỉ thị DNA trực tiếp (SCAR và CAPS) để phát hiện chính xác các locus kháng sương mai Ph2 và Ph3 tại Việt Nam mà không phụ thuộc vào chu kỳ phát triển tự nhiên của dịch bệnh ngoài đồng ruộng. Nghiên cứu tuyển chọn được vật liệu khởi đầu có giá trị phục vụ trực tiếp cho các chương trình lai tạo giống cà chua kháng sương mai năng suất cao.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận trình bày các hạn chế thực tế trong quá trình thực hiện:

  • Thí nghiệm chưa thể tiến hành lây nhiễm nhân tạo bào tử nấm bệnh Phytophthora infestans trên tập đoàn cà chua để đánh giá đối chiếu mức độ kháng kiểu hình ngoài thực địa, do điều kiện thời tiết trong vụ đông xuân khô hanh và nhiệt độ cao làm hạn chế việc thu thập và phân lập mẫu nấm bệnh từ tự nhiên.
  • Mẫu tách chiết DNA tổng số vẫn còn lẫn một lượng sản phẩm chuyển hóa phụ và tạp chất tế bào.
  • Quy mô thí nghiệm đồng ruộng mới dừng lại ở thiết kế ô ngẫu nhiên không lặp lại trong phạm vi khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp một vụ.

Các hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

  • Cần bố trí thử nghiệm lây nhiễm nhân tạo với tập hợp nhiều chủng nấm Phytophthora infestans sinh thái khác nhau nhằm kiểm tra và xác định chính xác tính kháng hữu hiệu của các gen Ph2 và Ph3 trên các mẫu giống đã phát hiện.
  • Mở rộng ứng dụng các cặp chỉ thị phân tử UF-Ph2-1 và UF-Ph3-5 để sàng lọc gen kháng sương mai trên các tập đoàn nguồn gen cà chua bản địa và nhập nội khác.
  • Đưa các mẫu giống triển vọng mang gen kháng [13-5(2), 3-2, KT] cùng các giống năng suất cao vào mạng lưới khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng (VCU) tại nhiều vùng sinh thái khác nhau trên cả nước, hướng tới công nhận giống mới phục vụ sản xuất.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo cụ thể cho:

  • Sinh viên, học viên và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ sinh học, Di truyền và Chọn giống cây trồng, Nông học và Bảo vệ thực vật.
  • Tham khảo quy trình tách chiết DNA bằng CTAB cải tiến trên lá cây cà chua và quy trình tối ưu hóa phản ứng PCR với các thông số nhiệt độ gắn mồi, chu trình nhiệt và nồng độ master mix chuẩn xác.
  • Tham khảo phương pháp thiết kế và sử dụng chỉ thị phân tử SCAR (UF-Ph3-5) cùng kỹ thuật cắt giới hạn CAPS (HinfI với chỉ thị UF-Ph2-1) phục vụ phân tích đa hình alen kháng/mẫn cảm mà không phải giải trình tự tốn kém.
  • Cung cấp tài liệu tra cứu số liệu kiểu hình thực nghiệm theo Quy chuẩn QCVN 01-63:2011/BNNPTNT về các chỉ tiêu sinh trưởng, cấu trúc cây, hình thái quả và năng suất của 20 nguồn gen cà chua nhập nội trong điều kiện vụ đông miền Bắc Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ thị phân tử UF-Ph3-5 nhận diện alen kháng và alen mẫn cảm của gen Ph3 dựa trên cơ chế nào?

Cặp mồi UF-Ph3-5 nhân bản đoạn DNA đặc hiệu liên kết với gen Ph3 trên nhiễm sắc thể số 9. Sau khi chạy điện di sản phẩm PCR trên gel agarose 2%, alen kháng bệnh biểu hiện bằng phân đoạn DNA có kích thước 172 bp, trong khi alen mẫn cảm tạo ra phân đoạn có kích thước nhỏ hơn là 153 bp.

Kỹ thuật CAPS phát hiện gen Ph2 bằng cặp mồi UF-Ph2-1 và enzyme HinfI hoạt động ra sao?

Cặp mồi UF-Ph2-1 khuếch đại một phân đoạn DNA kích thước khoảng 500 bp ở cả giống kháng và mẫn cảm. Khi ủ sản phẩm PCR với enzyme cắt giới hạn HinfI ở 37°C, nếu là alen kháng đồng hợp tử trội thì đoạn DNA bị enzyme cắt thành 3 phân đoạn có kích thước 355 bp, 125 bp và 27 bp (vạch 27 bp di chuyển khỏi bản gel nên chỉ quan sát thấy 2 vạch 355 bp và 125 bp). Nếu là alen mẫn cảm, enzyme không nhận diện vị trí cắt nên giữ nguyên kích thước 480 bp.

Những mẫu giống nào trong tập đoàn nghiên cứu được xác định mang gen kháng bệnh mốc sương?

Trong 20 mẫu giống khảo nghiệm, có 3 mẫu giống mang gen kháng: mẫu giống 13-5(2) mang gen kháng Ph2; mẫu giống KT và mẫu giống 3-2 mang gen kháng Ph3. Toàn bộ 17 mẫu giống còn lại đều ở trạng thái mẫn cảm với bệnh mốc sương đối với hai locus này.

Hai mẫu giống mang gen kháng có đặc điểm năng suất và hình thái quả như thế nào?

Mẫu giống 3-2 (mang gen Ph3) đạt năng suất lý thuyết cao nhất tập đoàn (111,70 tấn/ha), tỷ lệ đậu quả 90,24%, quả màu cam vàng, dạng quả dài (H/D = 1,42), khối lượng quả trung bình 67,20 g. Mẫu giống 13-5(2) (mang gen Ph2) đạt năng suất 91,81 tấn/ha, tỷ lệ đậu quả cao nhất (92,86%), khối lượng quả trung bình lớn nhất (120,10 g), thịt quả dày 7,00 mm, quả chín màu đỏ cam.

Vì sao nghiên cứu chưa tiến hành lây nhiễm nhân tạo nấm bệnh trên tập đoàn cây thí nghiệm?

Tác giả không thể thực hiện lây nhiễm nhân tạo do điều kiện thời tiết trong vụ nghiên cứu tại địa bàn khô hanh, nền nhiệt độ cao ngoài ngưỡng thích hợp cho nấm Phytophthora infestans sinh trưởng (nấm cần ẩm độ bão hòa và nhiệt độ mát từ 18 - 22°C), dẫn đến việc không thu thập được nguồn bệnh tự nhiên để tạo nguồn bào tử lây nhiễm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp đã hoàn thành việc khảo sát đặc tính nông sinh học và kiểu gen kháng bệnh sương mai trên tập đoàn 20 mẫu giống cà chua nhập nội tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng vụ đông 2022. Bằng kỹ thuật sinh học phân tử với các chỉ thị DNA chuyên biệt (UF-Ph2-1 kết hợp cắt enzyme HinfI và UF-Ph3-5), đề tài đã định danh được mẫu giống 13-5(2) mang gen kháng Ph2 cùng hai mẫu giống KT và 3-2 mang gen kháng Ph3. Đặc biệt, hai dòng 13-5(2) và 3-2 thể hiện sự kết hợp vượt trội giữa đặc tính kháng bệnh với các yếu tố cấu thành năng suất cao (lần lượt đạt 91,81 tấn/ha và 111,70 tấn/ha) cùng chất lượng thương phẩm tốt, trở thành nguồn vật liệu di truyền khởi đầu giá trị cho các định hướng lai tạo giống cà chua kháng sương mai tiếp theo.