Tên đề tài: “Chọn tạo giống lúa tính trạng hàm lượng amylose thấp bằng chỉ thị phân tử SSR trên quần thể lai hồi giao”.

 Tác giả: Hồ Văn Được, Khóa: 2013

  Chuyên ngành: Công nghệ sinh học; Mã số: 62420201. Nhóm ngành: Khoa học sự sống.

 Người hướng dẫn chính: GS.TS. Nguyễn Thị Lang - Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long

1. Tóm tắt nội dung luận án

Gạo chất lượng cao đang là nhu cầu cấp thiết cho nội tiêu và xuất khẩu của vùng đồng bằng Sông Cửu Long. Hàm lượng amylose là một tính trạng quan trọng liên quan trực tiếp đến phẩm chất của hạt gạo. Nghiên cứu giống lúa có hàm lượng amylose thấp thông qua sự kết hợp giữa phương pháp lai tạo truyền thống và chọn lọc hiện đại bằng chỉ thị phân tử cho phép rút ngắn thời gian và tăng hiệu quả tạo chọn giống lúa có chất lượng ngon dẻo. Trong nghiên cứu này, vật liệu bố mẹ được đánh giá đầu tiên sử dụng phương pháp phân tích kiểu hình dựa trên hàm lượng amylose và năng suất kết hợp đánh giá kiểu gen với gen mục tiêu waxy. Các quần thể lai hồi giao được tạo ra từ các bố mẹ được lựa chọn. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) được ứng dụng trong chọn lọc các tổ hợp lai với chỉ thị Wx cho gen mục tiêu, RM240, RM162, RM256 và RM257 cho gen được đánh dấu trên các cá thể mẹ (gen tái tổ hợp). Các cá thể/dòng phù hợp sẽ được chọn cho tự thụ đến thế hệ thứ hai (F2). Ở thế hệ này, bản đồ GGT được thiết lập trên 12 nhiễm sắc thể để đánh giá mối quan hệ di truyền của các cá thể chọn và qua đó tuyển lựa các cá thể có nền tảng di truyền thích hợp nhất với mục tiêu chọn giống. Các cá thể triển vọng nhất cuối cùng được chọn lọc dựa vào hàm lượng amylose thấp (~20%) và năng suất cao (~7,0 tấn/ha) trên đồng ruộng. Kết quả chọn lọc vật liêu lai cho thấy các giống bố cho gen (donor) thích hợp là Jasmine85, KDML105 và OM7347, và các giống mẹ nhận gen (recipient) bao gồm OM6976, OM5930 và OM6073. Khi phân tích hệ số di truyền (h²BS) cũng như hiệu quả chọn lọc (GA) ở thế hệ F2, chỉ có 3 tổ hợp lai OM6976/Jasmine85, OM6976/KDML105 và OM5930/OM7347 được đánh giá là có tiềm năng nhất để tiếp tục phát triển. Ba tổ hợp lai hồi giao (OM6976/Jasmine85//OM6976, OM6976/KDML105//OM6976 OM5930/OM7347//OM5930) được chọn lọc đến thế hệ BC4. Ở thế hệ BC4F1, 10 cá thể của tổ      hợp OM6976/Jasmine85//OM6976, 2 cá thể của tổ hợp OM6976/KDML105//OM6976 và 1 cá thể của tổ hợp OM5930/OM7347//OM5930 được chọn vì các dòng này vừa mang gen waxy dị hợp tử và vừa mang 4 gen tái tổ hợp đồng hợp tử. Phân tích bản đồ GGT ở thế hệ BC4F2 cho thấy tổ hợp OM6976/Jasmine85//OM6976 có 4 dòng (BC4F2-1, BC4F2-3, BC4F2-20 và BC4F2-25), tổ hợp OM6976/KDML105//OM6976 có 1 dòng (BC4F2-44) và tổ hợp OM5930/OM7347//OM5930 có 2 dòng (BC4F2-16 và BC4F2-40) mang gen waxy đồng hợp và 100% đồng hợp tử gen tái tổ hợp trên cả 12 nhiễm sắc thể. Ở thế hệ BC4F3, các dòng lúa trên tiếp tục được lựa chọn trên đồng ruộng,trong đó, các dòng lúa D75, D131, D142, D150, D296, D233, D230 và D397 là triển vọng nhất. Các dòng này có tiềm năng phát triển ở vùng đồng bằng Sông Cửu Long cũng như là nguồn vật liệu quý cho các nghiên cứu tiếp theo.

2. Những kết quả mới của luận án

 Đề tài đã đánh giá và khai thác hiệu quả nguồn vật liệu bố mẹ mà các nghiên cứu trước đây ở Việt Nam còn nhiều hạn chế.

Bên cạnh mục tiêu chọn tạo giống có hàm lượng amylose thấp, đề tài còn chú ý đến năng suất cao và thời gian sinh trưởng phù hợp. Điều này là điều kiện quyết định để các sản phẩm giống lúa có thể ứng dụng và phát triển rộng khi đề tài kết thúc.

Kết hợp giữa lai tạo truyền thống, sinh học phân tử và tin sinh học trong nghiên cứu.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu

- Khả năng ứng dụng trong thực tiễn:

Đề tài được thực hiện thông qua phương pháp lai tạo truyền thống kết hợp phương pháp chọn lọc hiện đại bằng chỉ thị phân tử. Thông qua kết quả đề tài cũng cho thấy tính hiệu quả của việc ứng dụng các kỹ thuật mới vào chọn tạo giống truyền thống.

Sản phẩm giống lúa của đề tài góp phần bổ sung vào cơ cấu giống phẩm chất cao hiện nay cho vùng đồng bằng Sông Cửu Long, phục vụ sản xuất và xuất khẩu của vùng. Ngoài ra, sản phẩm đề tài còn là nguồn vật liệu về giống và chỉ thị phân tử cho các chương trình lai tạo giống kế tiếp.

Đề tài cung cấp một chương trình chọn tạo giống hiệu quả, mang giá trị tham khảo cao.

- Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Tiếp tục phát triển các dòng lúa triển vọng mang gen mục tiêu “waxy” trên nhiễm sắc thể số 6, với các nội dung khoa học sâu hơn về đánh giá kiểu gen nhờ giải trình tự (GBS: genotyping by sequencing), để kết quả chọn dòng chính xác hơn trong tương lai.

Thực hiện thêm về tính trạng mùi thơm, trên nhiễm sắc thể số 8 của những giống cho nguồn alen lặn fgr (Jasmine85, KDML105, OM7347); nghiên cứu điều kiện để promoter nhận tín hiệu điều khiển alen này, và cách điều tiết gen thơm trong quần thể con lai hồi giao cải tiến.

1. Thesis summary

High quality rice is an imperative demand for domestic consumption and export of the Mekong Delta. Amylose content is an important trait that directly relates to the quality of rice grains. Research on the low amylose content in rice through a combination of traditional crossing and modern selection methods by molecular markers to shorten the time and increase the efficiency of selecting good quality rice varieties. In this study, parent materials were firstly evaluated through phenotypic analysis based on amylose content and yield combined with genotypic analysis of the target gene “waxy”. Backcross populations were generated from selected parents. Marker-assisted selection (MAS) was applied in choosing individuals with Wx marker for the waxy gene, and 4 markers, RM240, RM162, RM256 and RM257, for recombinant genes. Selected individuals were selfed to the second generation (F2). In this generation, the GGT map was established on 12 chromosomes to assess the genetic relationships among selected individuals, and thereby candidating individuals with the most genetic background to match the breeding objective. Finally, the most elite individuals were selected based on low amylose content (~ 20%) and high yield (~ 7.0 tons/ha) in the field. As a result, the suitable donor genotypes were Jasmine85, KDML105 and OM7347, and recipient genotypes included OM6976, OM5930 and OM6073. Based on heritability (h²BS) as well as genetic advance (GA) in the F2 generation, three hybridizations, OM6976/Jasmine85, OM6976/KDML105 and OM5930/OM7347, were most potential to grow. The three backcross populations (OM6976/Jasmine85//OM6976, OM6976/KDML105//OM6976 and OM5930/OM7347//OM5930) were selected untill to BC4 generation. In the BC4F1 generation, 10 individuals of OM6976/Jasmine85/OM6976, 2 individuals of OM6976/KDML105//OM6976 and 1 individual of OM5930/OM7347//OM5930 were selected because these lines carried the heterozygote waxy gene and four homozygous recombinant genes. The analysis of the GGT map at BC4F2 showed that the population of OM6976/ Jasmine85//OM6976 with 4 lines (BC4F2-1, BC4F2-3, BC4F2-20 and BC4F2- 25), the population of OM6976/KDML105//OM6976 with 1 line (BC4F2-44), and the population of OM5930/OM7347//OM5930 with (BC4F2-16 and BC4F2-40) carried both of the target gene and 100% homozygous recombinant genes in all 12 chromosomes. In the BC4F3 generation, the rice lines were selected on the field, in which, the eight best lines were D75, D131, D142, D150, D296, D233, D230 and D397. These rice lines were considered to be ability to develop in the Mekong Delta as well as a valuable resource for.

2. Novel Achievement

Parent materials were evaluated and effectively exploited that previous studies in Vietnam are still limited.

In addition to the low amylose content, the research also focused on high yield and suitable duration. This facilitates the product varieties to be widely applied and developed when the thesis finished.

Combination of traditional breeding, molecular biology and bioinformatics was in the same research.

3. Practical applications and further research

- Practical applications:

The thesis was done through traditional breeding method combined with modern selection method by molecular markers. The results of the study also show the effectiveness of applying new techniques in traditional breeding.

The rice varieties of thesis contributed to enrich the source of high quality rice for the Mekong Delta, serving for domestic and export demand. In addition, the products from thesis also have offerred a source of seed materials and molecular markers for further breeding programs.

The thesis provides an typically effective breeding program with a high significance.

- Further research:

The elite rice lines carrying the target gene "waxy" on chromosome 6 may be continue to develop with further scientific contents on genotyping by sequencing (GBS) so that selections in the next research are better.

Research should be continued to do on the trait of aroma in rice. The aroma genes locate on chromosome 8. Varieties for recessive allele "fgr" include Jasmine85, KDML105, and OM7347. The conditions of promoters to receive signals for control and regulation of this alelle in the improved backcross populations may also be considered.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)