Khảo sát giống khoai tây về khả năng ra hoa và tự không tương thích

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu đánh giá khả năng ra hoa và tự bất tương hợp ở các giống khoai tây, hỗ trợ chọn tạo giống hiệu quả.

• Tác giả: Tran Thi Trang
• Người hướng dẫn: Phan Huu Ton, Prof.
• Trường học: Vietnam National University of Agriculture
• Chuyên ngành: Biotechnology
• Đề tài: Screening of Potato Germplasm for Flowering and Self-Incompatibility
• Loại tài liệu: Undergraduate thesis
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• COMMITMENT
• ACKNOWLEDGEMENT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 2. OVERVIEW OF POTATO
• 2.1. Origin and classification of potato crop
• 2.2. Scientific classification
• 2.3. Botanical properties of the potato crop
• 2.4. Biological characteristics of potato crop
• 2.5. Genetics and reproductive characteristics of potatoes
• 2.6. Some factors affect the growth and development of potato crop
• 3. MATERIAL AND METHOD
• 3.1. Location and time
• 3.2. Evaluation method of some agro-biological characteristics
• 3.3. PCR method to identify self-incompatibility genes (S11 and S16) (Olga Marcellan et al, 2012)
• 3.4. Evaluation of flowering
• 4. RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Evaluation results of some agro-biological characteristics
• 4.2. Results of monitoring some indicators of growth and development characteristics
• 4.3. Results of monitoring a number of indicators on yield and quality of tubers
• 4.4. Results of PCR method to identify self-incompatibility genes (S11 and S16)
• 4.5. DNA extraction results
• 4.6. Results of evaluating the flowering ability of the experimental varieties
• 5. CONCLUSION AND SUGGESTION
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES AND GRAPHS
• LIST OF ABBREVIATIONS

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Giống khoai tây (Solanum tuberosum) là một trong những cây trồng quan trọng nhất trên thế giới, đứng thứ tư về sản lượng sau lúa, lúa mì và ngô. Việc khảo sát giống khoai tây nhằm đánh giá khả năng ra hoa và tự không tương thích là rất cần thiết để phát triển giống mới có năng suất cao. Tự không tương thích là hiện tượng phổ biến trong các loài Solanum, đặc biệt là ở cấp độ diploid, gây khó khăn cho việc lai tạo. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định các đặc điểm sinh học và di truyền của giống khoai tây, từ đó hỗ trợ cho việc nhân giống bằng hạt. Việc sử dụng các phương pháp phân tích di truyền như PCR để xác định các gen tự không tương thích (S11 và S16) sẽ giúp cải thiện quy trình chọn giống.

II. Đặc điểm sinh học của giống khoai tây

Giống khoai tây có nhiều đặc điểm sinh học nổi bật. Chúng là cây thân thảo, có thể cao từ 60 cm trở lên, với khả năng thích ứng tốt với nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Khả năng ra hoa của giống khoai tây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng. Trong giai đoạn phát triển, cây khoai tây trải qua các giai đoạn như nghỉ ngơi, nảy mầm, hình thành củ và phát triển củ. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của khoai tây là từ 18 đến 23 độ C, giúp cây phát triển mạnh mẽ và cho năng suất cao. Việc hiểu rõ các giai đoạn phát triển này sẽ giúp nông dân tối ưu hóa quy trình canh tác và nâng cao khả năng sinh sản của giống khoai tây.

III. Tình trạng di truyền và tự không tương thích

Tự không tương thích là một cơ chế di truyền quan trọng trong giống khoai tây, ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của cây. Hệ thống tự không tương thích ở khoai tây được kiểm soát bởi locus S, bao gồm nhiều alen khác nhau. Mỗi alen mã hóa cho một S-RNase và một số SLF, có vai trò trong việc ngăn chặn sự phát triển của ống phấn, từ đó ngăn cản quá trình thụ tinh. Việc nghiên cứu tình trạng di truyền của giống khoai tây không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế tự không tương thích mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các giống khoai tây mới có khả năng sinh sản tốt hơn. Các gen tự không tương thích S11 và S16 đã được xác định thông qua phương pháp PCR, mở ra hướng đi mới cho việc lai tạo giống khoai tây.

IV. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp hiện đại để đánh giá khả năng ra hoa và tự không tương thích của giống khoai tây. Các mẫu giống khoai tây được thu thập từ Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Tài nguyên Di truyền Nông nghiệp. Phương pháp PCR được áp dụng để xác định sự hiện diện của các gen tự không tương thích S11 và S16. Ngoài ra, các chỉ tiêu sinh học như năng suất, chất lượng củ cũng được theo dõi và đánh giá. Kết quả từ nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc phát triển giống khoai tây có năng suất cao và khả năng thích ứng tốt với điều kiện khí hậu Việt Nam.

V. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự khác biệt rõ rệt về khả năng ra hoa giữa các giống khoai tây. Một số giống có khả năng ra hoa tốt hơn, trong khi một số giống khác lại gặp khó khăn do hiện tượng tự không tương thích. Việc phân tích các gen tự không tương thích S11 và S16 cho thấy sự hiện diện của chúng trong một số giống, điều này có thể giải thích cho khả năng sinh sản của chúng. Kết quả này không chỉ có giá trị trong việc chọn giống mà còn có thể áp dụng trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp, giúp nông dân lựa chọn giống phù hợp với điều kiện canh tác của mình.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc họ Cà (Solanaceae), có nguồn gốc từ vùng núi Andes (Bolivia và Peru), là cây lương thực ngắn ngày giữ vai trò thiết yếu trong hệ thống an ninh lương thực toàn cầu. Xét theo sản lượng thu hoạch tươi, khoai tây đứng thứ tư thế giới, chỉ sau lúa gạo, lúa mì và ngô. Trong sản xuất nông nghiệp, khoai tây có thể được nhân giống vô tính (bằng củ giống, nuôi cấy mô, giâm cành) hoặc nhân giống hữu tính qua hạt (True Potato Seed - TPS / hạt thực vật). Mặc dù nhân giống bằng hạt mang lại nhiều lợi thế về giảm thiểu lây truyền mầm bệnh và hạ giá thành vận chuyển củ giống, phương thức này gặp trở ngại lớn do hiện tượng tự bất tương hợp (Self-Incompatibility - SI), phổ biến ở các loài khoai tây nhị bội (diploid, 2n = 2x = 24).

Hệ thống tự bất tương hợp giao tử (Gametophytic Self-Incompatibility - GSI) ở khoai tây được kiểm soát bởi locus S đa alen nằm trên nhiễm sắc thể số I, gồm 16 alen (S1 đến S16). Mỗi alen mã hóa một ribonuclease đặc thù ở nhụy (S-RNase) và các protein F-box đặc thù ở hạt phấn (SLF). Về mặt cơ chế phân tử, S-RNase xâm nhập vào ống phấn và phân hủy ARN ribosome (rRNA), làm ngừng trệ sự vươn dài của ống phấn trong vòi nhụy, ngăn chặn quá trình thụ tinh tự phối để tạo dòng thuần. Để phục vụ công tác chọn tạo giống khoai tây bằng hạt lai, việc khảo sát tập đoàn giống nhằm đánh giá các đặc tính nông sinh học, khả năng ra hoa và xác định các alen tự bất tương hợp bằng chỉ thị phân tử ADN dựa trên kỹ thuật PCR là yêu cầu cấp thiết.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp "Screening of potato germplasm for flowering and self-incompatibility" (Khảo sát giống khoai tây về khả năng ra hoa và tự bất tương hợp) được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

1. Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá một số đặc tính nông sinh học, xác định khả năng ra hoa và phát hiện sự có mặt của các gen/alen tự bất tương hợp (S11 và S16) trên 40 mẫu giống khoai tây nghiên cứu.
2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
   • Đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng, phát triển, năng suất và phẩm chất củ của 40 mẫu giống.
   • Ứng dụng kỹ thuật Nested PCR và chỉ thị phân tử ADN để xác định các alen tự bất tương hợp S11 và S16.
   • Theo dõi, ghi nhận và đánh giá khả năng ra hoa thực tế của tập đoàn giống thí nghiệm.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
   • Đối tượng: 40 mẫu giống khoai tây được thu thập và lưu giữ tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Nguồn gen Cây trồng.
   • Thời gian thực hiện: Từ tháng 09/2021 đến tháng 03/2022 (vụ Thu Đông 2021).
   • Địa điểm: Trung tâm Bảo tồn và Phát triển Nguồn gen Cây trồng và Phòng thí nghiệm Sinh học phân tử, Bộ môn Sinh học phân tử và Công nghệ sinh học ứng dụng, Khoa Công nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết

• Đặc điểm sinh học và di truyền của khoai tây: Khoai tây thương mại phổ biến là thể tứ bội (tetraploid, 2n = 4x = 48), trong khi các loài hoang dại và một số dòng chọn giống thuộc thể nhị bội (diploid, 2n = 2x = 24). Các loài tứ bội thường tự tương hợp, nhưng các loài nhị bội biểu hiện tính tự bất tương hợp giao tử (GSI) nghiêm ngặt qua locus S. Gen đột biến tự tương hợp hiếm gặp Sli (nằm trên nhiễm sắc thể số XII) có khả năng ức chế cơ chế GSI và độc lập với locus S. Hiện tượng bất dục đực ở khoai tây do tương tác nhân - tế bào chất (gen trội Ms tương tác với tế bào chất nhóm Tuberosum gây bất dục, gen trội Rt phục hồi tính hữu sinh).
• Yêu cầu nông học và độc tố Glycoalkaloid: Khoai tây sinh trưởng thuận lợi ở nhiệt độ 18–23°C (hình thành củ thích hợp ở 18–20°C; nhiệt độ > 20°C ức chế tạo củ). Độc tố chính trong khoai tây là glycoalkaloid (solanine và chaconine), tập trung cao ở hoa, mầm và vỏ củ xanh (chứa 1500–2200 mg/kg), trong khi thịt củ bình thường chỉ chứa 12–20 mg/kg (ngưỡng an toàn chọn giống duy trì < 200 mg/kg).

Phương pháp nghiên cứu

• Bố trí thí nghiệm đồng ruộng: Thí nghiệm được triển khai trong nhà lưới theo phương pháp khảo sát nhóm tuần tự không lặp lại từ cuối tháng 10/2021. 40 giống được bố trí trên 4 luống đất, mỗi luống gồm 2 hàng (hàng cách hàng 50 cm). Mỗi giống trồng 6 khóm chia đều 2 hàng (mỗi hàng 3 khóm, khoảng cách khóm là 20 cm).
• Quy trình bón phân (tính cho 1 ha): 15–20 tấn phân chuồng, 250–300 kg đạm Urê, 350–400 kg Supe lân, 150–200 kg Kali sunfat. Bón lót toàn bộ phân chuồng, supe lân, 1/3 đạm và 2/3 kali; bón thúc 2/3 đạm và 1/3 kali khi cây đạt chiều cao 15–20 cm.
• Phương pháp đánh giá nông sinh học: Thực hiện theo Tiêu chuẩn ngành năm 2011 do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành:
  • Chỉ tiêu sinh trưởng (theo dõi sau 30, 45, 80 ngày sau trồng): Số ngày nảy mầm, tỷ lệ nảy mầm (%), thời gian sinh trưởng (ngày), khả năng ra hoa, dạng cây (đứng/bò), chiều dài thân chính trung bình (cm), số nhánh trung bình/khóm, màu sắc lá, dạng lá (lá đơn/lá kép).
  • Chỉ tiêu năng suất và chất lượng củ: Số củ trung bình/khóm, khối lượng củ/khóm (g), khối lượng trung bình/củ (g), màu sắc vỏ củ, hình dạng củ, màu sắc ruột củ.
  • Công thức tính năng suất lý thuyết: $$\text{Năng suất (kg/ha)} = \text{Số củ TB/khóm} \times \text{Khối lượng TB/củ (kg)} \times 50.000\text{ khóm/ha}$$
• Quy trình tách chiết ADN tổng số: Ứng dụng phương pháp CTAB cải tiến (theo Farhad Masoomi-Aladizgeh et al., 2016). Thu mẫu lá non vào sáng sớm, nghiền mẫu trong đệm CTAB bổ sung 2-mercaptoethanol (BME), ủ ở 65°C trong 60 phút, tách chiết qua hỗn hợp Phenol:Chloroform:Isoamyl alcohol (P:C:I, 25:24:1) và Chloroform:Isoamyl alcohol (C:I, 24:1), tủa bằng ethanol tuyệt đối lạnh, rửa tủa bằng ethanol 70% và hòa tan trong 100 μl đệm TE. Đánh giá chất lượng ADN qua điện di gel agarose 1% (100V, 45 phút).
• Kỹ thuật Nested PCR xác định alen S11 và S16: Thực hiện theo quy trình của Olga Marcellan et al. (2012):

Vòng PCR	Cặp mồi	Trình tự mồi (5' – 3')	Alen mục tiêu	Nhiệt độ gắn mồi ($T_a$)	Kích thước sản phẩm
Vòng 1	C1FD C4RD	(G/C)AACT(C/G/T)GT(A/C/T)TTA(A/C)CATGGCC GAGAGTT(G/C)TCA(A/G)AAGATCAAACCT(A/C/T)TCTTT	S-RNase	58°C	Đoạn gen S-RNase sơ cấp
Vòng 2	C2F C3R	AACTTTACGATTCACGGTC TTTGG ACAGCAGGATCCATGCTT	S-RNase	60°C	• Alen S11: 295 bp • Alen S16: 286 bp

• Điện di sản phẩm PCR: Chạy trên gel agarose 2% trong dung dịch 0.5x TAE, nhuộm Red Safe và quan sát dưới ánh sáng tử ngoại (UV).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction

Chương này nêu bật vị trí của cây khoai tây trong an ninh lương thực toàn cầu và phân tích sự hạn chế của phương pháp chọn giống bằng hạt do rào cản tự bất tương hợp giao tử (GSI). Tác giả xác lập tính cấp thiết của việc kết hợp đánh giá nông sinh học đồng ruộng với ứng dụng chỉ thị phân tử ADN để nhận diện các alen S11 và S16, cung cấp luận cứ khoa học định hướng chọn cặp lai.

Chapter 2: Overview of Potato

Chương tổng quan hệ thống hóa các tài liệu khoa học về:

• Nguồn gốc Nam Mỹ, lịch sử du nhập vào Việt Nam từ năm 1890 qua giống khoai tây ruột vàng Thường Tín (nguồn gốc từ giống Ackersegen của Pháp).
• Phân loại học, đặc điểm hình thái thân, rễ, lá, hoa, quả (chứa ~300 hạt thực vật) và 4 giai đoạn sinh trưởng (thời kỳ nghỉ/ngủ nghỉ, nảy mầm, hình thành tia củ, phát triển củ).
• Cơ sở di truyền học: sự phát triển bản đồ di truyền từ RFLP (1988) đến AFLP, SSR, RGL, SNP; vai trò của giao tử 2n trong đa bội hóa; hiện tượng bất dục đực liên quan gen Ms và Rt; cấu trúc locus S (chứa exon/intron, quy mô alen S2 ~ 786 bp trên NST số I) và gen tự tương hợp Sli trên NST số XII.
• Độc tố glycoalkaloid (solanine, chaconine), dinh dưỡng (tinh bột kháng enzyme tiêu hóa, vitamin C, khoáng chất) và điều kiện bảo quản thương phẩm (4°C dài hạn, 7–10°C ngắn hạn).
• Thực trạng sản xuất khoai tây trên thế giới (sản lượng ~324–330 triệu tấn, Trung Quốc dẫn đầu) và tại Việt Nam (diện tích dao động 16.700–19.700 ha, năng suất trung bình 13,9 tạ/ha, sản xuất trong nước mới đáp ứng 30–40% nhu cầu chế biến công nghiệp 180.000 tấn/năm).

Chapter 3: Material and Method

Trình bày chi tiết danh mục 40 mẫu giống khoai tây (được ký hiệu từ 1 đến 40 tương ứng với các mã giống như 3-5, 3-4, 4-5, T1, 4-1, 3-3, T2, 5-1, 3-1, T11, 2-1, 4-4, 5-4, 1-3, 5-2, KT5-rQ, 1-2, 2-3, KT7 rR, 5-3, 3-2, 2-4, T3, KT6 rR, T4, 2-2, KT6 rh, KT1 rh, KT3 rh, KT4 rh, 1-1, 1-5, KT2 rh, T5, 1-4, T6, T7, T8, T9, T10). Mô tả chi tiết thiết kế thí nghiệm nhà lưới, công thức phân bón, hệ thống chỉ tiêu nông học chuẩn của Bộ NN&PTNT (2011), quy trình tách chiết ADN bằng CTAB và các thông số kỹ thuật của phản ứng Nested PCR.

Chapter 4: Results and Discussion

Trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu thập được:

• Đặc điểm sinh trưởng và phát triển: Phân tích thời gian nảy mầm, tỷ lệ nảy mầm, thời gian sinh trưởng và khả năng ra hoa.
• Đặc điểm thân và lá: Đánh giá số nhánh/khóm, chiều dài thân chính, dạng thân, màu sắc và dạng lá kép.
• Năng suất và phẩm chất củ: Dữ liệu số củ/khóm, khối lượng trung bình củ, năng suất lý thuyết tính toán và so sánh với giống đối chứng thương mại Actrice của Hà Lan. Phân loại hình thái củ và màu sắc vỏ/ruột củ.
• Kết quả sinh học phân tử: Đánh giá độ tinh sạch và nồng độ ADN tổng số qua điện di gel agarose 1%, kết quả phản ứng Nested PCR khuếch đại alen S11 (295 bp) và S16 (286 bp).

Chapter 5: Conclusion and Suggestion

Tổng kết các chỉ số nông sinh học ưu việt, tỷ lệ ra hoa, kết quả phát hiện alen tự bất tương hợp và đề xuất hướng khai thác tập đoàn giống trong lai tạo.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

                             TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHẢO SÁT 40 MẪU GIỐNG KHOAI TÂY
 Chỉ tiêu theo dõi                Khoảng giá trị ghi nhận             Nhóm giống tiêu biểu
 Thời gian nảy mầm (ngày)         4 – 12 ngày                         • Sớm nhất: Giống 37 (4 ngày); 28, 29, 33, 36, 39 (5 ngày)
                                                                      • Muộn nhất: Giống 4, 8, 14, 16, 18, 19, 20, 30 (11–12 ngày)
 Tỷ lệ nảy mầm (%)                50% – 100%                          • 22/40 giống đạt tỷ lệ 100%
                                                                      • Thấp nhất: Giống số 8 (50%)
 Thời gian sinh trưởng (ngày)     75 – 85 ngày                        • Ngắn nhất (75 ngày): Giống 28, 33, 35
                                                                      • Đa số còn lại: 80 – 85 ngày
 Khả năng ra hoa                  15/40 giống ra hoa (37,5%)          Giống 3, 5, 7, 14, 15, 19, 24, 27, 29, 30, 32, 33, 34, 36, 37
 Chiều dài thân chính (cm)        25 – 51 cm                          100% giống có dạng thân đứng
 Số nhánh trung bình/khóm         1,3 – 6,6 nhánh                     • Thấp nhất: Giống 26 (1,3); 18 (1,5); 23 (1,8)
                                                                      • Cao nhất: Giống 36 (6,6); 33 (6,5); 35 (6,3)
 Đặc điểm lá                      100% lá kép, màu xanh               Phù hợp quang hợp tối ưu
 Số củ trung bình/khóm            2,0 – 12,0 củ                       • Cao nhất: Giống 34 và 36 (12,0 củ/khóm)
                                                                      • Thấp nhất: Giống 19, 22, 26 (2,0 củ/khóm)
 Khối lượng trung bình củ (g)     6,5 – 75,2 g/củ                     • Cao nhất: Giống 33 (75,2 g/củ)
                                                                      • Thấp nhất: Giống 13 (6,5 g/củ)
 Năng suất lý thuyết (kg/ha)      2.015 – 39.480 kg/ha                • Cao nhất: Giống 33 (39.480 kg/ha)
                                                                      • Thấp nhất: Giống 13 (2.015 kg/ha)
 Phẩm chất hình thái củ          Vỏ vàng, ruột vàng nhạt             • Dạng củ: 23 giống bầu dục (oval), 9 tròn, 8 dài

So sánh với giống đối chứng thương mại Actrice (Hà Lan)

Giống đối chứng Actrice trồng tại các tỉnh phía Bắc (Bắc Giang, Thái Bình, Nam Định) có năng suất thực tế đạt 16.667 kg/ha (năng suất lý thuyết tương đương 18.940 kg/ha). Kết quả khảo sát ghi nhận có 5 mẫu giống triển vọng vượt trội về năng suất so với giống đối chứng: giống số 27, 29, 33, 34 và 36, đồng thời các giống này đều duy trì chất lượng củ thương phẩm tốt (dạng củ bầu dục hoặc tròn, ruột vàng nhạt).

Đóng góp học thuật và thực tiễn của khóa luận

1. Sàng lọc nguồn vật liệu khởi đầu: Xác định được 15/40 mẫu giống có khả năng ra hoa trong điều kiện nhà lưới vụ Thu Đông, tạo tiền đề bắt buộc cho các tổ hợp lai hữu tính lấy hạt.
2. Nhận diện các giống năng suất cao: Phân lập được các dòng ưu tú (đặc biệt là dòng số 33 đạt 39.480 kg/ha và khối lượng củ 75,2 g/củ; dòng 34 và 36 đạt 12 củ/khóm) có tiềm năng phát triển thành giống sản xuất hoặc làm bố mẹ trong lai tạo.
3. Chuẩn hóa quy trình phân tử: Áp dụng thành công kỹ thuật chiết tách ADN bằng CTAB trên mô lá non khoai tây và quy trình Nested PCR nhằm phân loại các alen tự bất tương hợp S11 và S16 trực tiếp ở mức độ phân tử mà không cần chờ cây ra hoa đánh giá kiểu hình thụ phấn.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của nghiên cứu:
  • Thí nghiệm đồng ruộng chỉ được triển khai trong phạm vi 1 vụ (Thu Đông từ tháng 10/2021 đến tháng 03/2022) theo phương thức khảo sát nhóm tuần tự không lặp lại trong nhà lưới, chưa đánh giá sự biến động năng suất qua nhiều vụ và các tiểu vùng sinh thái khác nhau.
  • Nghiên cứu sinh học phân tử mới tập trung khuếch đại và nhận diện 2 alen tự bất tương hợp (S11 và S16) trong tổng số 16 alen đã biết của locus S.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  • Mở rộng phạm vi mồi phân tử để sàng lọc toàn bộ các alen còn lại (S1 đến S10, S12 đến S15) trên tập đoàn giống.
  • Tiến hành các tổ hợp lai nhân tạo giữa các mẫu giống có khả năng ra hoa mang các alen S khác nhau nhằm kiểm chứng mức độ tự tương hợp/bất tương hợp trên thực địa, hướng tới tạo hạt lai TPS.
  • Nghiên cứu sâu hơn về sự hiện diện của gen đột biến tự tương hợp Sli trên các dòng nhị bội triển vọng.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh các chuyên ngành Công nghệ sinh học, Di truyền & Chọn giống cây trồng, Nông học.
  • Các cán bộ nghiên cứu tại các viện, trung tâm bảo tồn nguồn gen cây trồng và các đơn vị sản xuất giống khoai tây.
• Phần nội dung có giá trị ứng dụng cao:
  • Bảng số liệu chi tiết về đặc tính nông sinh học của 40 dòng khoai tây tại Việt Nam.
  • Quy trình chi tiết phản ứng Nested PCR với các thông số mồi C1FD, C4RD, C2F, C3R để xác định alen tự bất tương hợp S-RNase.
  • Quy trình tách chiết ADN từ lá non khoai tây bằng phương pháp CTAB cải tiến cho độ tinh sạch cao.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu lại tập trung vào cơ chế tự bất tương hợp (GSI) ở khoai tây?

Hiện tượng tự bất tương hợp giao tử (GSI) được kiểm soát bởi locus S trên nhiễm sắc thể số I. Khi hạt phấn rơi vào đầu nhụy mang cùng alen S, enzyme S-RNase sẽ xâm nhập và phân hủy rRNA của ống phấn, ức chế sự sinh trưởng của ống phấn và ngăn cản thụ tinh. Điều này gây khó khăn lớn cho việc tự thụ tạo dòng thuần và chọn giống bằng hạt (TPS), đòi hỏi phải sàng lọc kiểu gen của các alen S để chọn cặp lai tương hợp.

2. Có bao nhiêu giống khoai tây trong thí nghiệm có khả năng ra hoa?

Trong tổng số 40 mẫu giống khảo sát, chỉ có 15 giống có khả năng ra hoa (chiếm tỷ lệ 37,5%), gồm các giống mang ký hiệu số: 3, 5, 7, 14, 15, 19, 24, 27, 29, 30, 32, 33, 34, 36 và 37. 25 giống còn lại không xuất hiện hoa sau 45 ngày trồng.

3. Giống khoai tây nào đạt năng suất lý thuyết cao nhất và thấp nhất trong nghiên cứu?

• Giống đạt năng suất cao nhất là giống số 33 (mã giống KT2 rh) với năng suất lý thuyết đạt 39.480 kg/ha (nhờ khối lượng củ trung bình đạt tới 75,2 g/củ).
• Giống có năng suất thấp nhất là giống số 13 (mã giống 5-4) với năng suất lý thuyết chỉ đạt 2.015 kg/ha (khối lượng củ trung bình đạt 6,5 g/củ).

4. Kích thước phân tử của các băng ADN tương ứng với alen S11 và S16 trong kỹ thuật Nested PCR là bao nhiêu?

Sau hai vòng khuếch đại Nested PCR với cặp mồi C1FD–C4RD (vòng 1) và C2F–C3R (vòng 2), sản phẩm điện di trên gel agarose 2% cho băng ADN ở kích thước 295 bp tương ứng với mẫu mang alen S11, và băng ADN ở kích thước 286 bp tương ứng với mẫu mang alen S16.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Trang đã hoàn thành việc khảo sát toàn diện các đặc tính nông sinh học, khả năng ra hoa và xác định alen tự bất tương hợp trên 40 mẫu giống khoai tây tại Việt Nam. Công trình đã xác định được 15 mẫu giống có khả năng ra hoa cùng 5 mẫu giống ưu tú (27, 29, 33, 34, 36) đạt năng suất vượt trội so với giống đối chứng thương mại Actrice. Đồng thời, nghiên cứu đã chuẩn hóa thành công kỹ thuật Nested PCR ứng dụng chỉ thị phân tử ADN để định danh các alen S11 và S16, cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm giá trị phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen và định hướng chọn tạo giống khoai tây bằng hạt lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE FACULTY OF BIOTECHNOLOGY --------� � � -------- UNDERGRADUATE THESIS TITLE: SCREENING OF POTATO GERMPLASM FOR FLOWERING AND SELF-INCOMPATIBILITY Hanoi-2022 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY OF AGRICULTURE FACULTY OF BIOTECHNOLOGY --------� � � -------- UNDERGRADUATE THESIS TITLE: SCREENING OF POTATO GERMPLASM FOR FLOWERING AND SELF-INCOMPATIBILITY Practicing student’s name : TRAN THI TRANG Student's code : 620643 Class : K62CNSHE Faculty : BIOTECHNOLOGY Supervisor : PHANHUU TON, PROF. Hanoi - 2022 COMMITMENT I hereby declare that the data and research results in this thesis are true and do not copy the results of any previous undergraduate reports. Undergraduation thesis with references to documents, citation information is indicated in the references section. Hanoi, March 9th, 2022 Sincerely, Tran Thi Trang i ACKNOWLEDGEMENT In order to complete the undergraduation thesis, in addition to my own efforts, I have received the great attention and support of teachers, friends as well as family members.

First of all, I would like to express my deep gratitude to PhanHuu Ton, Prof., who enthusiastically guided, oriented, and helped me professionally throughout the process of completing my graduation thesis. Secondly, I would like to thank Engineers PhanThanh Tung, PhanHuu Hien and PhamDinh On work at the Center for Conservation and Development of Crop genetic resources and all teachers in the Department of Molecular Biology and Applied Biotechnology, Faculty of Biotechnology, Vietnam National University of Agriculture, are very enthusiastic to help, create the most favorable conditions for me during my internship at the center and the subject. I would also like to thank the teachers of the Vietnam National University of Agriculture for equipping me with the necessary knowledge over the past 4 years so that I could conduct and complete my undergraduation thesis. Finally, I would like to sincerely thank my family members, brothers and sisters, friends who have encouraged, helped and created conditions for me to complete this undergraduation thesis.

ii CONTENTS COMMITMENT. iii LIST OF TABLES. v LIST OF FIGURES AND GRAPHS .vi LIST OF ABBREVIATIONS. OVERVIEW OF POTATO.

Origin and classification of potato crop. Botanical properties of the potato crop. Biological characteristics of potato crop. Genetics and reproductive characteristics of potatoes.

Some factors affect the growth and development of potato crop. Nutritional requirements of potato crop. Role in the World Food Supply. Time to plant potatoes in Vietnam.

The situation of potato production in the world. Potato production situation in Vietnam. Self-incompatibility gene. MATERIAL AND METHOD.

Location and time. Evaluation method of some agro-biological characteristics. PCR method to identify self-incompatibility genes (S11 and S16) (Olga Marcellan et al, 2012). Evaluation of flowering.

RESULTS AND DISCUSSION. Evaluation results of some agro-biological characteristics. Results of monitoring some indicators of growth and development characteristics. Results of monitoring a number of indicators on yield and quality of tubers.

Results of PCR method to identify self-incompatibility genes (S11 and S16). DNA extraction results. Results of evaluating the flowering ability of the experimental varieties. CONCLUSION AND SUGGESTION.

49 iv LIST OF TABLES Table 2. Representative potato genetic markers and maps. List of screening materials. DNA molecular markers used in the experiment.

Growth time tracking table. Monitor stem and leaf characteristics. Yield survey data of potato varieties. Quality monitoring table of tubers.

PCR results to detect S11 and S16 self-incompatibility genes. 43 v LIST OF FIGURES AND GRAPHS Figure 2. Parts of the potato plant. Results of total DNA electrophoresis of 40 potato varieties.

Electrophoresis results of PCR products detecting self- incompatibility genes S11 and S16. Flower images represent a number of varieties with flowering. Image of tubers of high yielding potato varieties. 46 vi LIST OF ABBREVIATIONS AFLP: amplified fragment length polymorphism CTAB: cetyltrimethylammonium bromide DArT: diversity array technology DNA: deoxyribonucleic acid EDTA: etylenediaminetetraacetic acid GSI: gametophytic self-incompatibility ISSR: inter simple sequence repeat PCR: polymerase chain reaction RAPD: random amplified polymorphism RFLP: restriction fragment length polymorphism RGL: resistance gene-like fragment SI: Self-incompatibility SLF: S-locus F-box SNP: single nucleotide polymorphism S-RNase: S-Ribonucleases SSCP: single stranded conformation polymorphism SSR: simple sequence repeat, microsatellite TE: Tris-EDTA vii Chapter 1.