Tổng quan luận án
Cây bông (Gossypium spp.) là cây trồng lấy sợi tự nhiên giữ vị trí then chốt trong ngành công nghiệp dệt may trên toàn cầu. Hàng năm, cây bông được canh tác trên diện tích khoảng 30 đến 35 triệu hecta tại hơn 80 quốc gia, cung cấp khoảng 120 triệu kiện bông xơ và đóng góp khoảng 500 tỉ USD cho nền kinh tế thế giới. Trong công tác chọn tạo giống bông, việc đồng thời cải tiến năng suất và nâng cao chất lượng xơ luôn là mục tiêu hàng đầu. Tuy nhiên, các nhà chọn giống gặp phải hai trở ngại di truyền lớn: cơ sở di truyền hẹp của các giống bông trồng trọt thương mại và mối tương quan nghịch mang tính di truyền giữa năng suất bông xơ với các chỉ tiêu chất lượng xơ.
Tại Việt Nam, nguồn nguyên liệu bông xơ phục vụ cho ngành công nghiệp dệt may trong nước đang phụ thuộc nghiêm trọng vào nhập khẩu, sản xuất nội địa chỉ đáp ứng được dưới 2% nhu cầu sợi. Diện tích trồng bông trong nước có xu hướng giảm sút rõ rệt do các bộ giống hiện có năng suất chưa cao, chất lượng xơ chưa đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn máy kéo sợi hiện đại, dẫn đến hiệu quả kinh tế kém cạnh tranh so với các cây trồng khác. Trước bối cảnh đó, việc áp dụng công nghệ sinh học phân tử, cụ thể là ứng dụng chỉ thị vi vệ tinh (Simple Sequence Repeats - SSR) để lập bản đồ di truyền và định vị các locus tính trạng số lượng (Quantitative Trait Loci - QTL) kiểm soát chất lượng xơ, là hướng tiếp cận cần thiết nhằm phục vụ công tác chọn tạo giống bông có chất lượng xơ tốt trên nền các giống có năng suất cao.
Luận án tiến sĩ sinh học của nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Minh Nguyệt với đề tài "Nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử SSRs liên kết với locus kiểm soát chất lượng xơ ở cây bông" được thực hiện nhằm giải quyết các yêu cầu khoa học và thực tiễn nêu trên.
Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể trong luận án gồm:
- Mục tiêu chung: Xác định được các chỉ thị phân tử SSR liên kết gần với các QTL chất lượng xơ và định hướng ứng dụng trong chọn giống bông chất lượng xơ tốt và năng suất cao ở Việt Nam.
- Mục tiêu cụ thể:
- Xác định được đa dạng di truyền ở mức độ hình thái và phân tử của các nguồn gen bông tại Việt Nam.
- Xây dựng được bản đồ liên kết di truyền các locus SSR của giống bông tứ bội ở Việt Nam.
- Xây dựng được bản đồ QTL kiểm soát chất lượng xơ và xác định các chỉ thị SSR liên kết, trên cơ sở đó định hướng chọn những dòng bông tứ bội chất lượng xơ tốt, năng suất cao cho Việt Nam.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Tập hợp 32 mẫu giống bông thuộc nguồn gen bông trồng trọt; tổ hợp lai khác loài giữa giống bông Luồi Gossypium hirsutum (dòng L591) và giống bông Hải đảo Gossypium barbadense (dòng HD138); quần thể con lai F2 và các dòng lai trở lại thế hệ BC4F2; hệ thống mồi chỉ thị phân tử SSR.
- Phạm vi không gian: Các thí nghiệm được tiến hành tại hệ thống phòng thí nghiệm, nhà lưới, nhà kính và ruộng thí nghiệm của Viện Di truyền Nông nghiệp (Hà Nội) và Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố (Ninh Thuận).
- Phạm vi thời gian: Các nội dung thực nghiệm và phân tích số liệu được triển khai trong giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2014, gắn liền với Đề tài "Nghiên cứu áp dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống bông có chất lượng xơ tốt" thuộc Chương trình Công nghệ Sinh học Nông nghiệp cấp Nhà nước giai đoạn 2010-2015 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án đã hệ thống hóa các nghiên cứu trong nước và quốc tế về phân loại học, tiến hóa, đa dạng di truyền và bản đồ phân tử ở chi Gossypium:
1. Phân loại và tiến hóa chi Gossypium
Chi Gossypium (họ Malvaceae) gồm khoảng 50 loài phân bố ở các vùng khô hạn đến bán khô hạn nhiệt đới và cận nhiệt đới. Trong đó có 45 loài lưỡng bội ($2n = 2x = 26$) thuộc 8 nhóm hệ gen ký hiệu từ A đến G và K; 5 loài dị tứ bội ($2n = 4x = 52$) thuộc nhóm hệ gen AD hình thành từ sự kiện đa bội hóa xảy ra cách đây khoảng 1-2 triệu năm giữa tổ tiên hệ gen AA (Cựu Thế giới) và DD (Tân Thế giới). Bốn loài được thuần hóa lấy sợi gồm 2 loài bông Cỏ lưỡng bội hệ gen AA (G. arboreum, G. herbaceum) và 2 loài bông tứ bội hệ gen AADD (G. hirsutum - bông Luồi, chiếm trên 90% sản lượng toàn cầu; G. barbadense - bông Hải đảo/Pima, có xơ siêu dài và mịn).
2. Nghiên cứu đa dạng di truyền và bản đồ liên kết trên thế giới
- Đa dạng di truyền: Nhiều công trình công bố cơ sở di truyền hẹp của bông Luồi và bông Hải đảo do hiện tượng "nút cổ chai" trong quá trình thuần hóa (Kebede và cs., 2007; Rahman và cs., 2008; Kantartzi và cs., 2009; Boopathi và cs., 2008; De Almeida và cs., 2009; Sun và cs., 2009; He và cs., 2010).
- Kỹ thuật chỉ thị phân tử: Sự phát triển từ các chỉ thị thế hệ đầu như RFLP (Reinisch và cs., 1994; Shappley và cs., 1998; Brubaker và cs., 1999), RAPD (Williams và cs., 1990), AFLP (Vos và cs., 1995) sang chỉ thị đồng trội SSR (Litt và cs., 1989; Reddy và cs., 2001; Nguyen và cs., 2004; Han và cs., 2006) và các hệ thống cơ sở dữ liệu quốc tế như Cotton Marker Database (CMD) với hơn 17.448 SSRs, CottonGen.
- Lập bản đồ liên kết và QTL: Bản đồ liên kết di truyền đầu tiên bằng RFLP do Reinisch và cs. (1994) xây dựng với 705 locus (4.675 cM). Sau đó, các bản đồ SSR và bản đồ mật độ cao kết hợp nhiều loại chỉ thị (SRAP, TRAP, REMAP, SNP) liên tiếp được công bố (Rong và cs., 2004; Song và cs., 2005; Park và cs., 2005; Guo và cs., 2007; Yu và cs., 2007; He và cs., 2007; Ma và cs., 2008).
- Các công trình phát hiện QTL chất lượng xơ trên các quần thể F2, BC, RIL, BIL và NAM được thực hiện bởi Lacape và cs. (2005), Shen và cs. (2005, 2007), Wu và cs. (2009), Chee và Campbell (2009), Kumar và cs. (2012), Zhang và cs. (2012, 2013), Sun và cs. (2012), Wang và cs. (2013), Yang và cs. (2014), Shao và cs. (2014), Gore và cs. (2014).
3. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và vị trí của luận án
Tại Việt Nam, các nghiên cứu chọn giống truyền thống của Viện Nghiên cứu Bông và Phát triển Nông nghiệp Nha Hố đã tạo ra các giống bông lai (L18, VN20, VN35, VN15, VN01-2, VN01-4, GL03) và giống bông Luồi thuần (TH1, TH2, M45610, TM1, MCU9, LRA5166, D162, C118). Các nghiên cứu kỹ thuật thâm canh cũng được Dương Xuân Diêu (2013) thực hiện. Về công nghệ sinh học, Hoàng Hà và cs. (2010) nghiên cứu RNAi kháng virus xanh lùn; Trịnh Minh Hợp (2012) chuyển gen kháng sâu xanh (Helicoverpa armigera); Nguyễn Thị Lan Hoa và cs. (2010, 2013) lập bản đồ liên kết hệ gen A ở cây bông Cỏ (G. arboreum) và định vị gen kháng xanh lùn Kxl trên nhiễm sắc thể số 10 liên kết với NAU1169 và BNL3646.
Tuy nhiên, do bông Cỏ là dạng lưỡng bội ($2n=26$, AA) có bất thụ lai khi chuyển gen sang bông tứ bội ($2n=52$, AADD), nên việc ứng dụng trực tiếp gặp nhiều rào cản. Luận án của Nguyễn Thị Minh Nguyệt lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách tập trung trực tiếp vào đối tượng cây bông tứ bội ($G. hirsutum \times G. barbadense$), lập bản đồ liên kết hệ gen AD và xác định các chỉ thị SSR liên kết với QTL kiểm soát chất lượng xơ phục vụ công tác chọn giống có sự trợ giúp của chỉ thị phân tử (MAS).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
1. Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
- Di truyền học số lượng: Các tính trạng chất lượng xơ bông (chiều dài xơ, độ bền xơ, độ mịn xơ, độ đều xơ, độ giãn xơ, tỷ lệ xơ, chỉ số xơ ngắn) là các tính trạng số lượng do đa gen kiểm soát, chịu tương tác cộng gộp và chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường.
- Nguyên lý lập bản đồ liên kết và phân tích QTL: Dựa trên hiện tượng trao đổi chéo và tái tổ hợp di truyền trong giảm phân ở thế hệ con lai phân ly (F2). Tần số tái tổ hợp giữa các locus chỉ thị phân tử được dùng để tính khoảng cách di truyền (đơn vị CentiMorgan - cM). Phân tích QTL sử dụng phương pháp lập bản đồ kết hợp khoảng (Composite Interval Mapping - CIM) và ngưỡng LOD (Log of Odds) để xác định vị trí cũng như tỷ lệ giải thích biến dị kiểu hình ($R^2$) của locus kiểm soát tính trạng.
2. Nguồn vật liệu nghiên cứu
- 32 mẫu giống bông thuộc tập đoàn công tác (gồm các giống bông Luồi G. hirsutum và bông Hải đảo G. barbadense).
- Cặp bố mẹ lai khác loài: Dòng mẹ L591 (G. hirsutum, năng suất cao, thích nghi tốt) và dòng bố HD138 (G. barbadense, chất lượng xơ cao, xơ dài và bền).
- Quần thể phân ly F2 tạo ra từ phép lai L591 $\times$ HD138 phục vụ lập bản đồ liên kết và bản đồ QTL.
- Quần thể hồi giao thế hệ BC4F2 phục vụ đánh giá và chọn lọc dòng mang QTL mục tiêu.
- Hệ thống chỉ thị phân tử SSR: Sử dụng các nhóm mồi công bố từ cơ sở dữ liệu CMD gồm BNL, CIR, JESPR, NAU, STV, TMB.
3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Theo dõi, đánh giá đồng ruộng: Bố trí thí nghiệm theo quy chuẩn khảo nghiệm DUS và VCU (QCVN 01-123:2013/BNNPTNT, QCVN 01-84:2012/BNNPTNT, TCCS-2006). Đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học, thời gian sinh trưởng, năng suất bông hạt, năng suất bông xơ, các yếu tố cấu thành năng suất và chất lượng xơ bông.
- Phân tích khả năng kết hợp và ưu thế lai: Xác định khả năng phối hợp chung (GCA) của bố mẹ, khả năng phối hợp riêng (SCA) của các tổ hợp lai F1 và mức độ ưu thế lai thực tế.
- Phân tích di truyền phân tử:
- Tách chiết ADN tổng số từ lá non bằng phương pháp CTAB cải tiến (sử dụng đệm chiết và đệm rửa chuẩn).
- Phản ứng chuỗi trùng hợp PCR với các cặp mồi SSR.
- Phân tách và hiện hình sản phẩm PCR bằng phương pháp điện di trên gel agarose SFR 3,5% trong đệm TBE, nhuộm ethidium bromide và chụp ảnh dưới ánh sáng tử ngoại.
4. Phương pháp xử lý số liệu và phân tích tin sinh học
- Phân tích đa dạng di truyền: Tính toán số lượng alen, tần số alen, hệ số thông tin đa hình (Polymorphism Information Content - PIC), ma trận tương đồng di truyền theo hệ số Dice và hệ số Jaccard; phân nhóm di truyền bằng phương pháp UPGMA.
- Phân tích phân ly di truyền: Kiểm tra tỷ lệ phân ly kiểu gen ở quần thể F2 theo quy luật phân ly Mendel bằng tiêu chuẩn Khi bình phương ($\chi^2$).
- Lập bản đồ liên kết di truyền: Xây dựng bản đồ các nhóm liên kết (Linkage Groups - LG) tương ứng với 26 nhiễm sắc thể của hệ gen dị tứ bội AD.
- Lập bản đồ QTL: Sử dụng phần mềm WinQTLCart 2.5 với thuật toán CIM để xác định vị trí QTL, giá trị LOD, hiệu ứng cộng gộp và tỷ lệ biến dị kiểu hình ($R^2$). Kiểm chứng tương tác môi trường bằng phần mềm QTLNetwork-2.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương này tổng thuật toàn diện về vị trí phân loại học của chi Gossypium (50 loài, các mức bội thể $2n=26$ và $2n=52$), lịch sử tiến hóa hình thành hệ gen dị tứ bội AD từ các tổ tiên A và D cách đây 1-2 triệu năm. Phân tích quá trình phát triển xơ bông từ tế bào biểu bì noãn hạt (giai đoạn giãn xơ, kéo dài xơ và tích lũy vách thứ cấp) quyết định các đặc tính chất lượng xơ chính: chiều dài xơ, độ bền xơ, độ mịn xơ, độ đều xơ và độ giãn xơ.
Chương 1 cũng tổng kết quá trình phát triển của các kỹ thuật chỉ thị ADN từ RFLP, RAPD, AFLP đến SSR, các cơ sở dữ liệu mồi SSR (CMD với 17.448 chỉ thị SSR; CottonGen), cùng lịch sử lập bản đồ liên kết và bản đồ QTL chất lượng xơ trên thế giới. Đồng thời, chương này phân tích thực trạng sản xuất bông tại Việt Nam qua các giai đoạn, nêu rõ tình trạng suy giảm diện tích và sản lượng nội địa:
| Năm |
Diện tích (nghìn ha) |
Năng suất bông hạt (tấn/ha) |
Năng suất bông xơ (tấn/ha) |
Sản lượng (nghìn tấn) |
| 2010 |
9,80 |
1,31 |
0,53 |
12,84 |
| 2011 |
10,60 |
1,34 |
0,48 |
14,20 |
| 2012 |
9,60 |
1,31 |
0,46 |
12,58 |
| 2013 |
2,50 |
1,39 |
0,46 |
3,47 |
| 2014 |
2,70 |
1,38 |
0,46 |
3,74 |
| Trung Quốc (2014) |
4.890,00 |
- |
- |
- |
(Nguồn số liệu: Bộ Nông nghiệp & PTNT; Tổng cục Thống kê; USDA - trích dẫn trong Bảng 1 của luận án)
Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 trình bày chi tiết về 32 mẫu giống bông nghiên cứu, các nhóm mồi SSR (BNL, CIR, NAU, JESPR, STV, TMB), hóa chất, thành phần đệm chiết CTAB, đệm rửa và thiết bị thí nghiệm. Trình bày chi tiết quy trình bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo dõi các tính trạng nông sinh học và chất lượng xơ; quy trình tách chiết ADN; chu trình nhiệt PCR và kỹ thuật điện di trên gel agarose SFR 3,5%.
Chương này cũng mô tả các công thức toán học và quy trình xử lý dữ liệu di truyền: tính hệ số PIC, hệ số tương đồng di truyền Dice, phân cụm UPGMA, thuật toán CIM trong phần mềm WinQTLCart 2.5 và phần mềm QTLNetwork-2 để xây dựng bản đồ liên kết di truyền và bản đồ QTL.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Nội dung kết quả nghiên cứu và thảo luận của luận án được triển khai qua 4 nội dung chính:
1. Đánh giá nguồn gen bông làm vật liệu phục vụ nghiên cứu
- Đa dạng hình thái và nông sinh học: Phân tích 32 giống bông thuộc hai nhóm G. hirsutum và G. barbadense về các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất và chất lượng xơ. Kết quả cho thấy sự biến dị rõ rệt giữa các giống: nhóm bông Luồi có ưu thế về năng suất và tỷ lệ xơ, trong khi nhóm bông Hải đảo vượt trội về chiều dài và độ bền xơ.
- Đa dạng di truyền phân tử bằng chỉ thị SSR: Sử dụng 38 chỉ thị SSR để phân tích kiểu gen của 32 giống bông. Các locus SSR cho thấy mức độ đa hình cao với sự biến động về số lượng và kích thước alen. Hệ số thông tin đa hình (PIC) và ma trận tương đồng di truyền Dice phản ánh rõ khoảng cách di truyền giữa hai nhóm loài G. hirsutum và G. barbadense, cung cấp cơ sở khoa học chính xác cho việc chọn cặp bố mẹ lai.
2. Lựa chọn bố mẹ, lai tạo và đánh giá tổ hợp lai F1
- Đánh giá khả năng kết hợp chung (GCA) của các giống bố mẹ và khả năng kết hợp riêng (SCA) của các tổ hợp lai khác loài giữa bông Luồi G. hirsutum và bông Hải đảo G. barbadense.
- Phân tích mức độ ưu thế lai về năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất và các chỉ tiêu chất lượng xơ.
- Lựa chọn tổ hợp lai triển vọng nhất giữa dòng mẹ L591 (G. hirsutum) và dòng bố HD138 (G. barbadense) để tạo quần thể con lai F2 phục vụ cho công tác lập bản đồ phân tử.
3. Xây dựng bản đồ liên kết di truyền trên hệ gen cây bông tứ bội bằng chỉ thị SSR
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học và đa dạng di truyền của hai giống bố mẹ L591 và HD138.
- Sàng lọc các cặp mồi SSR cho đa hình rõ rệt giữa hai giống bố mẹ L591 và HD138. Phân tích phân bố số lượng locus SSR đa hình trên các nhiễm sắc thể thuộc hệ gen bông tứ bội.
- Gieo trồng, theo dõi kiểu hình và phân tích kiểu gen của quần thể con lai F2 (L591 $\times$ HD138) trên gel agarose SFR 3,5% với các chỉ thị SSR; kiểm tra sự phân ly di truyền theo tỷ lệ phân ly lý thuyết.
- Xây dựng thành công bản đồ liên kết di truyền hệ gen cây bông tứ bội gồm 26 nhóm liên kết tương ứng với 26 nhiễm sắc thể của hệ gen dị tứ bội AD ($2n=52$).
- So sánh vị trí của các chỉ thị SSR trên bản đồ liên kết xây dựng được với các bản đồ đối chiếu quốc tế (đặc biệt là sự bảo tồn trật tự chỉ thị trên nhiễm sắc thể số 6 và số 12).
4. Xác định các QTL chất lượng xơ và các chỉ thị SSR liên kết gần
- Theo dõi, đánh giá số liệu kiểu hình về năng suất và các chỉ tiêu chất lượng xơ bông chính (chiều dài xơ, độ bền xơ, độ đều xơ, độ giãn xơ, tỷ lệ xơ, chỉ số xơ ngắn) trên các cá thể thuộc quần thể F2 (L591 $\times$ HD138).
- Sử dụng phần mềm WinQTLCart 2.5 xây dựng bản đồ QTL chất lượng xơ của quần thể F2 (L591 $\times$ HD138). Luận án đã phát hiện và định vị được 14 QTL liên quan đến các tính trạng chất lượng xơ:
- QTL chiều dài xơ (qFL)
- QTL độ bền xơ (qFS)
- QTL độ đều xơ (qFU)
- QTL độ giãn xơ (qFE)
- QTL tỷ lệ xơ (qLP)
- QTL chỉ số xơ ngắn (qSF)
- Xác định các chỉ thị SSR liên kết gần và tính toán khoảng cách di truyền (cM) tới các QTL chất lượng xơ.
- Đánh giá tiềm năng ứng dụng của các QTL và chỉ thị SSR liên kết trong công tác chọn giống; khảo sát và chọn lọc các cá thể mang QTL mục tiêu (như QTL độ bền xơ qFS-3 liên kết với chỉ thị BNL3989) trên thế hệ con lai BC4F2 nhằm chọn lọc các dòng bông xơ rất dài, bền và năng suất cao.
Kết quả và những đóng góp mới
1. Đóng góp về mặt khoa học
- Luận án đã xây dựng được bản đồ liên kết di truyền các locus SSR của cây bông tứ bội gồm 26 nhóm liên kết bao phủ hệ gen dị tứ bội AD ($2n=4x=52$).
- Phát hiện và định vị được 14 QTL kiểm soát các chỉ tiêu chất lượng xơ chính bao gồm: độ đều xơ (qFU), độ bền xơ (qFS), chiều dài xơ (qFL), tỷ lệ xơ (qLP), độ giãn xơ (qFE) và chỉ số xơ ngắn (qSF).
- Xác định được các chỉ thị phân tử SSR liên kết gần với các QTL chất lượng xơ quan tâm, đóng góp dữ liệu đối chiếu quan trọng cho các nghiên cứu di truyền học và hệ gen học cây bông.
2. Đóng góp về mặt thực tiễn
- Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam xác định được vị trí các QTL chất lượng xơ và các chỉ thị SSR liên kết nhằm định hướng ứng dụng trong chọn tạo giống bông có chất lượng xơ tốt thông qua chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử (MAS).
- Tạo lập và cung cấp nguồn vật liệu di truyền quý giá gồm các dòng con lai F2 và các dòng lai trở lại thế hệ BC4F2 mang các QTL chất lượng xơ mục tiêu (như dòng mang QTL độ bền xơ qFS-3 được kiểm tra bằng chỉ thị BNL3989), phục vụ trực tiếp cho chương trình chọn tạo giống bông thuần và bông lai năng suất cao, xơ dài và bền cho ngành sản xuất bông Việt Nam.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Do giới hạn thời gian thực hiện luận án tiến sĩ, bản đồ liên kết di truyền và bản đồ QTL kiểm soát tính trạng chất lượng xơ mới được xây dựng trên quần thể phân ly sớm F2; việc ứng dụng chỉ thị SSR liên kết chặt mới được khảo sát bước đầu trên thế hệ hồi giao BC4F2 để phát hiện các cá thể mang QTL mục tiêu.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục tăng mật độ chỉ thị phân tử trên bản đồ liên kết bằng cách bổ sung thêm các mồi EST-SSR hoặc chỉ thị SNP; đánh giá tính ổn định của các QTL đã phát hiện qua nhiều vụ và ở các vùng sinh thái khác nhau; tiếp tục triển khai chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS/MABC) để quy tụ nhiều QTL chất lượng xơ ưu tú vào các dòng giống bông thuần thương phẩm có năng suất cao.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với:
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Di truyền học, Công nghệ Sinh học Nông nghiệp, Chọn giống Cây trồng: Tham khảo phương pháp luận về tách chiết ADN thực vật, kỹ thuật PCR-SSR, phân tích điện di gel agarose SFR 3,5%, phân tích di truyền số lượng và quy trình sử dụng các phần mềm lập bản đồ liên kết, bản đồ QTL (WinQTLCart, QTLNetwork).
- Cán bộ nghiên cứu và nhà chọn giống tại các Viện nghiên cứu nông nghiệp (như Viện Nghiên cứu Bông và PTNN Nha Hố, Viện Di truyền Nông nghiệp): Tham khảo hệ thống chỉ thị phân tử SSR đa hình, các nhóm liên kết hệ gen AD và các chỉ thị liên kết chặt với QTL chất lượng xơ (như BNL3989 liên kết với qFS-3) để ứng dụng chọn giống bông cải tiến chất lượng xơ.
Câu hỏi thường gặp
1. Đối tượng và cặp bố mẹ được sử dụng để tạo quần thể lập bản đồ trong luận án là gì?
Luận án sử dụng cặp bố mẹ lai khác loài giữa dòng mẹ L591 thuộc loài bông Luồi (Gossypium hirsutum, có năng suất cao, khả năng thích ứng rộng) và dòng bố HD138 thuộc loài bông Hải đảo (Gossypium barbadense, có chất lượng xơ vượt trội về chiều dài và độ bền). Quần thể con lai F2 từ cặp lai này được sử dụng để xây dựng bản đồ liên kết di truyền và bản đồ QTL.
2. Luận án đã phát hiện được bao nhiêu QTL chất lượng xơ và thuộc những nhóm tính trạng nào?
Luận án đã phát hiện được 14 QTL liên quan đến chất lượng xơ bằng phần mềm WinQTLCart 2.5, thuộc 6 nhóm tính trạng:
- Chiều dài xơ (qFL)
- Độ bền xơ (qFS)
- Độ đều xơ (qFU)
- Độ giãn xơ (qFE)
- Tỷ lệ xơ (qLP)
- Chỉ số xơ ngắn (qSF)
3. Bản đồ liên kết di truyền xây dựng trong luận án bao gồm bao nhiêu nhóm liên kết?
Bản đồ liên kết di truyền được xây dựng trên hệ gen cây bông tứ bội ($G. hirsutum \times G. barbadense$) sử dụng chỉ thị phân tử SSR bao gồm 26 nhóm liên kết (Linkage Groups), tương ứng đầy đủ với 26 nhiễm sắc thể của hệ gen dị tứ bội AD ($2n = 4x = 52$).
4. Chỉ thị SSR nào được tác giả ứng dụng để khảo sát và chọn lọc trên quần thể con lai hồi giao BC4F2?
Chỉ thị phân tử SSR BNL3989 được tác giả sử dụng trên gel agarose SFR 3,5% để phân tích kiểu gen của các dòng con lai hồi giao thế hệ BC4F2, nhằm phát hiện và chọn lọc các cá thể mang QTL kiểm soát độ bền xơ qFS-3 trên nhiễm sắc thể số 3 phục vụ chọn giống bông chất lượng xơ tốt.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Minh Nguyệt đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu đặt ra, xây dựng thành công bản đồ liên kết di truyền gồm 26 nhóm liên kết trên hệ gen cây bông tứ bội bằng chỉ thị SSR. Công trình đã phát hiện và định vị 14 QTL kiểm soát các chỉ tiêu chất lượng xơ chính (qFL, qFS, qFU, qFE, qLP, qSF) cùng các chỉ thị SSR liên kết gần. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu di truyền phân tử và nguồn vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống bông có chất lượng xơ tốt, năng suất cao cho ngành sản xuất bông tại Việt Nam.
