Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Để Chọn Tạo Các Dòng Đậu Tương Kháng Bệnh Gỉ Sắt Phakopsora Pachyrhizi

• Tác giả: Nguyễn Văn Khởi
• Người hướng dẫn: GS. Phan Hữu Tôn
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
• Đề tài: Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn tạo các dòng đậu tương kháng bệnh gỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi Sydow)
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Tính mới và những đóng góp của luận án
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tình hình sản xuất đậu tương
• 2.1.1. Tình hình sản xuất trên thế giới
• 2.1.2. Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam
• 2.1.3. Một số yếu tố hạn chế sản xuất đậu tương ở Việt Nam
• 2.2. Bệnh gỉ sắt, phân bố và tầm quan trọng
• 2.2.1. Triệu chứng bệnh
• 2.2.2. Phạm vi và tác hại của bệnh gỉ sắt
• 2.2.3. Tương tác ký chủ - thể gây bệnh
• 2.2.4. Đa dạng và tính biến chủng của nấm Phakopsora pachyrhizi Sydow
• 2.2.5. Các phương pháp đánh giá bệnh
• 2.3. Đánh giá nguồn gen đậu tương
• 2.4. Di truyền tính kháng bệnh gỉ sắt ở đậu tương và chỉ thị phân tử liên kết
• 2.4.1. Di truyền tính kháng và hiệu lực kháng của các gen
• 2.4.2. Chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bệnh gỉ sắt ở đậu tương
• 2.5. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống cây trồng
• 2.5.1. Chỉ thị phân tử ADN
• 2.5.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử ADN trong chọn tạo giống cây trồng
• 2.5.3. Một số thành tựu trong chọn tạo giống đậu tương kháng bệnh gỉ sắt
• 3. PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.3. Vật liệu nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.4.1. Đánh giá vật liệu khởi đầu phục vụ công tác lai tạo và chọn lọc các dòng đậu tương năng suất cao, kháng bệnh gỉ sắt
• 3.4.2. Lựa chọn chỉ thị phân tử ADN liên kết chặt với gen kháng bệnh gỉ sắt ở đậu tương
• 3.4.3. Lai tạo và chọn lọc dòng đậu tương kháng bệnh gỉ sắt
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.1. Đánh giá vật liệu khởi đầu phục vụ công tác lai tạo và chọn lọc các dòng đậu tương năng suất cao, kháng bệnh gỉ sắt
• 3.5.2. Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen kháng bệnh gỉ sắt
• 3.5.3. Lai tạo và chọn lọc dòng đậu tương kháng bệnh gỉ sắt
• 3.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả đánh giá vật liệu khởi đầu phục vụ công tác lai tạo và chọn lọc dòng đậu tương năng suất cao, kháng bệnh gỉ sắt
• 4.1.1. Đặc điểm hình thái, nông sinh học và năng suất các mẫu giống đậu tương
• 4.1.2. Phát hiện nguồn gen đậu tương kháng gỉ sắt bằng chỉ thị phân tử ADN
• 4.1.3. Xác định gen kháng hữu hiệu với bệnh gỉ sắt đậu tương Việt Nam
• 4.1.4. Lựa chọn bố mẹ trong định hướng lai tạo
• 4.1.5. Kết quả lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen quy định tính kháng
• 4.1.6. Đa hình các mẫu giống đậu tương sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen quy định tính kháng bệnh gỉ sắt
• 4.1.7. Xác định độ liên kết giữa chỉ thị phân tử ADN với gen kháng gỉ sắt
• 4.2. Lai tạo và chọn lọc dòng đậu tương theo mục tiêu
• 4.2.1. Thiết lập các tổ hợp lai đậu tương theo mục tiêu
• 4.2.2. Kết quả chọn tạo dòng đậu tương kháng bệnh gỉ sắt ứng dụng MAS
• 4.2.3. Kết quả lai backcross và chọn lọc MABC
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 5.1. Đề nghị
• Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Đậu tương là cây trồng có giá trị kinh tế cao, đóng vai trò quan trọng trong nông nghiệp Việt Nam. Tuy nhiên, sản xuất đậu tương đang gặp nhiều thách thức, đặc biệt là bệnh gỉ sắt do nấm Phakopsora pachyrhizi gây ra. Bệnh này làm giảm năng suất nghiêm trọng, ảnh hưởng đến thu nhập của nông dân. Việc chọn tạo giống đậu tương kháng bệnh là giải pháp hiệu quả, bền vững và thân thiện với môi trường. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống giúp xác định và tích hợp các gen kháng bệnh một cách chính xác và nhanh chóng.

1.1. Vai trò của đậu tương trong nông nghiệp

Đậu tương không chỉ là nguồn cung cấp protein quan trọng mà còn có khả năng cố định đạm, cải thiện độ phì nhiêu của đất. Tuy nhiên, sản lượng đậu tương ở Việt Nam vẫn thấp so với thế giới, một phần do thiếu giống kháng bệnh hiệu quả.

1.2. Tác hại của bệnh gỉ sắt

Bệnh gỉ sắt do nấm Phakopsora pachyrhizi gây ra là một trong những bệnh hại nghiêm trọng nhất trên cây đậu tương. Bệnh làm giảm năng suất và chất lượng hạt, đặc biệt trong điều kiện thời tiết ẩm ướt.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử để xác định các gen kháng bệnh trong các giống đậu tương. Các chỉ thị SSR (Simple Sequence Repeats) được sử dụng để đánh giá đa dạng di truyền và liên kết với các gen kháng bệnh. Phương pháp lai tạo và chọn lọc kết hợp với chỉ thị phân tử được áp dụng để tạo ra các dòng đậu tương kháng bệnh.

2.1. Sử dụng chỉ thị phân tử

Các chỉ thị SSR như Satt620, Satt288, và Sat_275 được sử dụng để xác định các gen kháng Rpp2, Rpp4, và Rpp5. Các chỉ thị này có liên kết chặt với các gen kháng, giúp tăng hiệu quả chọn lọc.

2.2. Lai tạo và chọn lọc

Các giống đậu tương mang gen kháng được lai tạo với các giống có năng suất cao. Quá trình chọn lọc được thực hiện qua nhiều thế hệ, kết hợp với đánh giá kiểu hình và kiểu gen để đảm bảo tính kháng bệnh và năng suất.

III. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã xác định được 28/70 mẫu giống đậu tương mang các gen kháng từ Rpp1 đến Rpp5. Ba gen kháng Rpp2, Rpp4, và Rpp5 được xác định là có hiệu quả cao với các chủng nấm gây bệnh tại Việt Nam. Các chỉ thị Satt620, Satt288, và Sat_275 được chứng minh là có liên kết chặt với các gen kháng này.

3.1. Xác định gen kháng

Kết quả phân tích chỉ thị phân tử cho thấy các gen Rpp2, Rpp4, và Rpp5 có khả năng kháng bệnh cao với các chủng nấm Phakopsora pachyrhizi tại Việt Nam.

3.2. Chọn tạo giống kháng bệnh

Hai dòng đậu tương triển vọng Đ9 và Đ10 đã được chọn tạo, mang gen kháng Rpp2, có năng suất cao và thời gian sinh trưởng ngắn, góp phần đa dạng hóa bộ giống đậu tương tại Việt Nam.

IV. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống đậu tương kháng bệnh gỉ sắt. Các chỉ thị Satt620, Satt288, và Sat_275 là công cụ hữu ích để xác định và tích hợp các gen kháng bệnh. Các dòng đậu tương triển vọng Đ9 và Đ10 là kết quả quan trọng, góp phần nâng cao năng suất và ổn định sản xuất đậu tương tại Việt Nam.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu đã cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống kháng bệnh, mở ra hướng nghiên cứu mới trong nông nghiệp bền vững.

4.2. Đề xuất ứng dụng

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giống đậu tương kháng bệnh, đồng thời đẩy mạnh ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống để đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu thụ đậu tương tại Việt Nam.