nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn giống bông (năng suất cao, chất lượng xơ tốt và kháng sâu) bằng kỹ thuật ssr

1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM
===================




VIỆN NGHIÊN CỨU BÔNG VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG NGHIỆP NHA HỐ
***




BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI



Tên đề tài
:

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA
TẬP ĐOÀN GIỐNG BÔNG (NĂNG SUẤT CAO, CHẤT LƯỢNG
XƠ TỐT, KHÁNG SÂU) BẰNG KỸ THUẬT SSR

Chủ nhiệm đề tài: ThS. Thái Thị Lệ Hằng





9047



Ninh Thuận, tháng 01/2012

2
MỞ ĐẦU
Chọn giống là một khâu kỹ thuật quan trọng trong nghiên cứu cây trồng
nói chung và cây bông nói riêng. Trong những năm gần đây bằng con đường
chọn tạo giống truyền thống ngành bông đã chọn tạo được một số giống bông
lai có năng suất cao, kháng sâu, kháng thuốc trừ cỏ cơ bản đáp ứng được
nhu cầu sản xuất như VN15, VN01-2, VN02-2, VN04-3, VN04-4, VN04-5
Sử dụng giống bông lai đã mang lạ
i nhiều thành tựu to lớn cho ngành
bông trong những năm gần đây như năng suất, chất lượng được cải thiện rõ
rệt, chống chịu với điều kiện ngoại cảnh, kháng sâu Theo nghiên cứu của
một số nhà khoa học Ấn Độ cho thấy, cải tiến năng suất bông bằng cách sử
dụng giống bông thường có thể gia tăng 5 – 10% trong vòng năm năm hoặc
dài hơn nữ
a. Trong khi đó, bằng phát triển các giống bông lai trong một thời
gian ngắn Ấn Độ đã thành công trong việc tăng năng suất trung bình cả nước
lên gấp đôi (Patel, 1990 [58]). Với những đặc tính ưu việt của giống bông lai
có thể nhanh chóng mở rộng diện tích trồng bông kể cả những vùng khó khăn.

Tuy nhiên, để tạo được các giống bông đạt được những yêu cầu của sản xuất
bằng con đường lai tạ
o và chọn lọc truyền thống phải được tiến hành trên quy
mô lớn, tốn rất nhiều thời gian và chi phí lớn. Hơn nữa, sử dụng các chỉ thị
hình thái để đánh giá nguồn vật liệu bố mẹ đôi lúc còn mang tính chủ quan và
các đặc tính này biến động lớn trong các điều kiện ngoại cảnh, canh tác khác
nhau vì thế hiệu quả đạt được chưa cao.
Hiện nay, với sự phát triển mạ
nh mẽ của công nghệ sinh học đã mang lại
nhiều thành tựu to lớn trong nông nghiệp. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ
sinh học trong chọn giống cây trồng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Bằng con đường này đã tạo ra được nhiều giống cây trồng mới như lúa, ngô,
đậu tương, bắp cải, khoai tây Trong đó, việc sử dụng các chỉ thị phân tử
khác nhau được nghiên cứu và phát triển đã trở thành công c
ụ mạnh mẽ để
phân tích đa dạng di truyền và xác định các mối quan hệ giữa các giống cây

3
trồng, vật nuôi như RAPD, SSR, STS, AFLP Trong đó, chỉ thị SSR (Simple
Sequence Repeats) là một loại chỉ thị được sử dụng khá phổ biến, chính xác
và hữu hiệu trong nghiên cứu đa dạng di truyền, xây dựng bản đồ liên kết,
phân lập (gen), xác định quan hệ di truyền giữa các giống, dòng cây trồng, vật
nuôi và chẩn đoán cặp lai cho ưu thế lai. Tuy nhiên, hướng nghiên cứu này rất
ít được triển khai ở Việt Nam (Muhanad Walid Akash, 2003 [56]).
Vì vậy, để
nâng cao hiệu quả trong công tác chọn giống bông nói chung
và bông lai nói riêng, ngoài việc sử dụng phương pháp truyền thống kết hợp
với sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống là yêu cầu cấp thiết. Trên cơ sở
đó chúng tôi tiến hành “Nghiên cứu đánh giá tính đa dạng di truyền của tập
đoàn giống bông (năng suất cao, chất lượng xơ tốt và kháng sâu) bằng kỹ

thuật SSR” nhằm mục
đích xác lập được đa dạng di truyền của tập đoàn giống
bông làm cơ sở cho công tác bảo tồn, duy trì và khai thác tập đoàn giống bông
phục vụ công tác lai tạo giống mới.
* Mục tiêu của đề tài
Đánh giá tính đa dạng di truyền và xây dựng cây chủng loại cho tập đoàn
giống bông làm cơ sở cho công tác bảo tồn, duy trì và khai thác tập đoàn giống
bông phục vụ công tác lai tạo giống mới.

4
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
TÓM TẮT ĐỀ TÀI 6
Chương 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7
1.1. Cơ sở khoa học 7
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông vải 7
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông trên thế giới 7
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuât bông ở Việt Nam 9
1.3. Chọn giống ưu thế lai 12
1.3.1. Lai giống và nguyên tắc chọn cặp bố mẹ 12
1.3.2. Xác định mức độ biểu hiện ưu thế lai 15
1.4. Một số đặc điểm chính của giống bông lai F
1
16
1.5. Đa dạng di truyền và khái niệm về chỉ thị di truyền 17
1.5.1. Đa dạng di truyền 17
1.5.2. Khái niệm về chỉ thị phân tử 17
1.5.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng 19
1.5.4. Một số chỉ thị ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật 20
1.6. Một số thành tự

u ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng 22
1.7. Một số thành tựu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống bông vải 26
Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 30
2.2. Vật liệu nghiên cứu 30
2.3. Nội dung nghiên cứu 30
2.4. Phương pháp nghiên cứu 31
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 35
3.1. Hoàn thiện quy trình PCR-SSR trên bông 35
3.2. Sàng lọc, xác định mồi ngẫu nhiên cho tính đa hình ADN cao 37
3.3. Phân tích đa hình bằng chỉ thị SSR 37
3.4. Hệ số tương đồng và cây phát sinh chủng loại 38

5
3.5. Thiết lập sơ đồ lai thế lai giữa các giống bông 46
3.6. Kết quả đánh giá một số đặc điểm hình thái của các tổ hợp lai 47
3.6.1. Thời gian sinh trưởng và một số đặc điểm thực vật học chính 47
3.6.2. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai 48
3.6.3. Một số chỉ tiêu chất lượng xơ bông của các giố
ng/tổ hợp lai 50
3.7. Kết quả ưu thế lai của các tổ hợp lai trên một số tính trạng chính 52
3.7.1. Ưu thế lai tính trạng số quả/m
2
và khối lượng quả 52
3.7.2. Ưu thế lai tính trạng năng suất lý thuyết và năng suất thực thu 54
3.7.3. Ưu thế lai tính trạng chiều dài xơ và độ bền xơ 55
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59
4.1. Kết luận 59
4.2. Đề nghị 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 68


6
TÓM TẮT ĐỀ TÀI

STT Nội dung công việc Kết quả dự kiến Kết quả đạt được
1
Hoàn thiện quy trình
PCR-SSR
Quy trình
1 quy trình PCR-SSR sử dụng
được cho đánh giá đa dạng di
truyền tập đoàn giống bông
(phụ lục 4)
2 Mồi ngẫu nhiên
20 – 30 cặp mồi cho
tính đa hình ADN cao
(tên và trình tự mồi)
20 mồi cho tính đa hình ADN
cao
3
Hệ số tương đồng di
truyền, cây chủng loại
Bảng hệ số, cây phát
sinh
01 bảng hệ số, cây phát sinh
phản ảnh được mối quan hệ và
khoảng cách di truyền của các
giống bông nghiên cứu

4
Báo cáo phân tích tích
đa dạng di truyền
Báo cáo
1 báo cáo phân tích được mối
quan hệ di truyền của các giống
bông nghiên cứu
5
Sơ đồ các cặp lai và
hạt lai F1
Sơ đồ, hạt
Sơ đồ định hướng cho lai tạo
cặp lai. Hạt lai 0,3 kg/cặp đủ
số lượng và chất lượng cho so
sánh (phụ lục 5)
6
Đặc tính nông sinh
học và ưu thế lai của
các cặp lai
Bảng số liệu
Các bảng số liệu thể hiện được
các đặc tính nông sinh học và
ưu thế lai của các cặp lai.
7 Báo cáo tổng kết Báo cáo 01 báo cáo tổng kết
8 Các bài báo và đào tạo
1-2 bài báo công bố
trong nước
1-2 kỹ sư hoặc kỹ
thuật viêt
- 1 bài báo công bố trong

nuớc
- 2 kỹ sư



7
Chương 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học
Hệ gen sinh vật Eukaryote có mặt các trình tự nucleotid lặp lại, có kích
thước khác nhau đặc trưng cho loài. SSR (Simple Sequence Repeats) gồm 2 – 5
nucleotid lặp lại nhiều lần (TG)n hoặc (AAT). Ở lúa, đã phát hiện ra các nhóm
GA, GT, CAT, CTT (Z. Li, 1991). Các đoạn này được gọi là SSR, SSLPs
(Single Sequence length Polymorphims) và gọi chung là microsatellite (vi vệ
tinh). Các đoạn ADN nhắc lại này có trình tự hai đầu rất đặc trưng cho từng loài
nên được sử dụ
ng để thiết kế mồi cho PCR. Do có sự sai khác về kích thước của
các đoạn lặp lại nên kỹ thuật SSR rất thích hợp cho nghiên cứu đa hình, lập bản
đồ và phân lập gen cũng như giám định giống (C. J. Bell, 1994 [30]; D. Tautz
[68], 1984 và Nguyễn Quang Thạch, 2005 [15]).
Cây bông thuộc chi Gosypium, họ Malvaceae. Chi bông gồm nhiều loài
khác nhau trong đó có 04 loài bông trồng phổ biến và rộng rãi khắp nơi trên thế
giới (Gosypium arborium L., Gosypium herbaceum L., Gosypium hirsutum L. và
Gosypium Barbadense L.). L
ịch sử phát triển của chi bông của các loài có sự
biến đổi rất lớn về di truyền, từ nguồn gốc cây lâu năm qua quá trình tiến hóa đã
hình thành nhiều nhóm khác nhau (dạng lâu năm, dạng thường niên). Các dạng
thường niên cũng phân thành nhiều nhóm khác nhau từ chín cực sớm đến chín
rất muộn và mang nhiều dạng hình khác nhau (dạng lá, độ lông, màu sắc ). Đó
là cơ sở cho chọn giống bông ưu thế lai (Lê Quang Quyến, 1996 [14]).
1.2. Tình hình nghiên cứu và sả

n xuất bông vải
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông trên thế giới
Trong những năm gần đây, diện tích trồng bông trên thế giới có xu
hướng ổn định. Cho đến nay, trên thế giới có khoảng 80 quốc gia sản xuất
bông vải với diện tích hàng năm khoảng 30-35 triệu ha và tập trung chủ yếu ở
các nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo công bố mới nhất
c
ủa IACA, 3/2011 cho thấy ở niên vụ 2000/2001 diện tích trồng bông trên thế

8
giới là 33,5 triệu ha thì ước tính vào niên vụ 2010/2011 diện tích trồng bông
trên thế giới cũng nằm trong khoảng 33.6 triệu ha. Tuy nhiên, năng suất bông
xơ có xu hướng tăng từ 6,4 tạ/ha niên vụ 2001/2002 lên 7,26 tạ/ha trong niên
vụ 2009/2010, do đó góp phần làm tăng sản lượng bông trên thế giới. Tính
đến niên vụ 2009/2010, Trung Quốc là nước đứng đầu thế giới về sản lượng
bông xơ (6,85 triệu tấn), thứ hai là Ấn Độ (trên 5 triệu tấn), M
ỹ (2,6 triệu
tấn), Pakistan (trên 2 triệu tấn), Brazil (khoảng 1,2 triệu tấn) (IACA, 2011).
Tổng giá trị sản xuất bông hàng năm trên hế giới đạt 21 tỷ USD, trong đó các
nước đang phát triển chiếm 70% giá trị. Sản xuất bông ở Châu Á chiếm
khoảng 65% sản lượng toàn cầu, Châu Phi chiếm 15% và Châu Mỹ Latinh
chiếm khoảng < 5% (IACA, 2011).
Trong các nước sản xuất bông chủ yếu, Ấn Độ là quốc gia đầu tiên
trên thế giới khai thác và sử
dụng các giống ưu thế lai với mục đích thương
mại. Giống bông lai đầu tiên của thế giới Hybrid 4 (H
4
) đã được đưa vào sản
xuất tại Ấn Độ từ năm 1970, kể từ đó nhiều giống bông lai mới lần lượt ra
đời và việc sử dụng các giống bông lai trong sản xuất gia tăng một cách

nhanh chóng. Nghiên cứu khai thác ưu thế lai trên cây bông rất thành công ở
Ấn Độ, nhiều giống bông lai cùng loài hay khác loài đã ra đời và chứng tỏ
ưu thế lai về khả năng cho năng suất, khả năng thích nghi v
ới điều kiện
ngoại cảnh, chống chịu được với sâu bệnh, đặc biệt là ưu thế lai về chất
lượng xơ bông. Hiện tại, Ấn Độ là một trong những quốc gia đứng đầu thế
giới về sản xuất bông vải, trong đó hơn 40% diện tích trồng bông của Ấn Độ
sử dụng giống bông lai kinh tế. Diện tích sản xuất hàng nă
m chiếm 21%
diên tích bông toàn thế giới, sản lượng chiếm khoảng 12%. Mặc dù giá
thành hạt giống bông lai còn cao hơn hạt giống bông thuần nhưng các giống
bông lai cho năng suất cao hơn nhiều (năng suất bông xơ bình quân khoảng
0,8 tấn/ha) và mang được nhiều đặc tính mong muốn nên vẫn được sử dụng
rộng rãi trong sản xuất và xu thế ngày càng phát triển mạnh (Bhagirath
Choudhary and Gaurav Laroia, 2001 [31]).

9
Trung Quốc hiện là một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về sản
xuất và tiêu thụ bông vải với đa phần diện tích sử dụng chủ yếu là các giống
bông lai (khoảng 50% diện tích) (Hsu và Gale, 2001 [42] và ICAC, 2005).
Việc sản xuất hạt giống bông lai ở Trung Quốc được tiến hành chủ yếu bằng
phương pháp lai thủ công với chi phí sản xuất và chế biến cho 1 ha giống lai
F
1
khoảng từ 11.000-12.000 USD (tương đương 180-200 triệu VND) với giá
bán 1 kg hạt giống bông lai thương mại trong nước của Trung Quốc khoảng
9,8 USD (tương đương 156.8 VND), (Hezhong Dong và cộng sự, 2005 [41]).
Theo thống kê của Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ, Trung Quốc và Ấn Độ là
hai quốc gia có năng suất bông đạt mức khá cao trung bình đạt mức từ 22 –
23 tạ/ha. Các nước khác như Uzbekistan và Thổ Nhĩ Kỳ có năng suất bông

cũng đạt ở mức cao.
1.2.2. Tình hình nghiên cứ
u và sản xuât bông ở Việt Nam
Việt Nam cũng nằm trong quy luật chung của thế giới, đó là trong những
năm gần đây diện tích bông của nước ta không tăng, thậm chí còn giảm mạnh.
Niên vụ 2006/2007 là 17300 ha (chỉ bằng >50% diện tích năm 2002/2003) và ở
niên vụ 2009/2010 chỉ còn 8000 ha. Theo đánh giá của Công ty Bông Việt
Nam, diện tích trồng bông giảm do nhiều nguyên nhân nhưng tập trung chủ
yếu ở một số nguyên nhân sau: i) Năng suất thấp và giá mua bông h
ạt cũng
thấp; ii) Khí hậu, thời tiết thay đổi thất thường đối với vụ trồng bông nhờ nước
trời; iii) Hạn chế về kỹ thuật và lao động; iv) Một số hạn chế trong thực hiện
các dự án quy hoạch phát triển bông và v) Chính sách chưa khuyến khích sản
xuất bông phát triển.
Ở Việt Nam, nghiên cứu sử dụng ưu thế lai trên cây bông mới chỉ bắt
đầu vào những nă
m 1980, trước đó sản xuất bông của nước ta chủ yếu sử dụng
các giống bông luồi hoặc các giống bông địa phương có năng suất và chất
lượng xơ bông thấp. Đến năm 1986, một số con lai khác loài (Luồi x Hải đảo)
đã được lai tạo và thử nghiệm, trong đó nổi bật nhất là tổ hợp lai MCU9 x

10
Menoufi. Giống này có ưu thế lai cao về năng suất và chất lượng xơ nhưng
không thích nghi với điều kiện ẩm độ cao trong sản xuất bông vụ mưa ở Việt
Nam nên tỷ lệ quả lép cao, nhiễm bệnh giác ban nặng do đó giống này không
phổ biến được cho sản xuất.
Từ những năm 1990 trở đi, Việt Nam kết hợp nhập nội và thử nghiệm một
số giống bông lai từ Ấn Độ, Trung Quốc, Úc, Mỹ đồng thời đẩy mạnh nghiên
cứu sử dụng ưu thế lai, chủ yếu tập trung vào các giống lai cùng loài bông Luồi
(intra-hirsutum). Kết quả sử dụng giống bông lai nhập nội như Bioseed 7 và các

giống lai nội địa đầu tiên như L18, VN20 và VN35 thành công trong sản xuất đã
góp phần mở rộng diện tích đáng kể và tăng năng suất từ
1,5 - 2,0 lần (0,6 - 0,7
tấn/ha lên 1,0 - 1,2 tấn/ha). Mặt khác, sử dụng hệ thống sản xuất hạt giống lai
theo phương pháp thủ công hiện tại đã cơ bản đáp ứng được nhu cầu hạt giống
với chất lượng đảm bảo cho sản xuất trong nước, giảm đáng kể chi phí khi phải
nhập khẩu hạt giống bông lai từ nước ngoài.
Mặc dù các giống bông lai L18, VN20 và VN35 có ưu thế lai về
năng
suất, chất lượng, có khả năng kháng rầy xanh chích hút (Amrasca devastans)
từ trung bình đến khá nhưng các giống này không có khả năng kháng sâu
xanh đục quả (Helicoverpa armirega) nên năng suất thường bấp bênh. Do đó,
sản xuất bông trong giai đoạn này mặc dù có tăng nhưng còn chậm, tổng diện
tích sản xuất bông trong cả nước trong những năm 1996-1997 khoảng hơn
10.000 ha, sản lượng chỉ đáp ứng khoảng 7 - 10% nhu cầu nguyên li
ệu cho
ngành Dệt trong nước.
Trong những năm gần đây, việc nhập nội nhiều vật liệu có nguồn gen
quý như kháng sâu, kháng rầy, chất lượng xơ tốt đã giúp cho công tác
nghiên cứu chọn tạo giống bông ở trong nước có nhiều bước đột phá mới.
Nhiều giống bông lai mới (cùng loài bông Luồi) lần lượt ra đời và được ứng
dụng vào sản xuất, đáp ứng cơ bản và kị
p thời nhu cầu đa dạng hoá bộ giống
sản xuất trên nhiều vùng sinh thái trồng bông của Việt Nam, Trong những

11
giống tạo được nổi bật nhất là 3 giống bông lai VN15, VN01-2 và VN02-2.
Các giống bông lai này bên cạnh có khả năng cho năng suất với ưu thế lai khá
cao (20 - 30%) chúng còn có khả năng kháng sâu xanh tốt. Trong đó, giống
VN01-2 bên cạnh có khả năng kháng sâu xanh tốt còn kết hợp được khả năng

kháng rầy xanh chích hút; giống VN02-2 kết hợp được khả năng kháng sâu
xanh và kháng thuốc trừ cỏ. Chính nhờ việc áp dụng nhanh những tiến bộ về
giống, kỹ thuật canh tác, bảo vệ thực vật đã góp phần rất quan trọng giúp
cho sản xuất bông hàng hoá trong nước có những bước đột phá. Hiện tại, diện
tích sản xuất bông của Việt Nam hàng năm dao động từ 25 - 30 nghìn ha, tăng
gần 2 lần so với thời điểm 1997. Các giống mới đã có vai trò quan trọng trong
việc ổn định sản xuất, tăng năng suất và sản lượng bông
đồng thời cải thiện
đáng kể về mặt chất lượng xơ sợi (Viện nghiên cứu và Phát triển cây bông
năm 2004, 2005).
Kết quả nghiên cứu và chọn tạo giống bông trong những năm gần đây
đã xác định được nhiều giống bông lai có triển vọng, kết hợp được nhiều đặc
tính quan trọng như có khả năng cho năng suất cao, kháng được một số loài
sâu bệnh đồ
ng thời cho chất lượng xơ bông tốt. Trong đó nổi bật nhất là các
giống bông lai mới VN04-3, VN04-4 và VN04-5 (đang tiến hành so sánh và
sản xuất thử nghiệm tại các vùng bông chính từ năm 2003). Kết quả khảo
nghiệm và sản xuất thử trong năm 2003 đã được đánh giá cao tại Hội đồng
Khoa học Công ty bông Việt Nam (tại thành phố Hồ Chí Minh, 8/2004), do
đó các giống bông lai mới này được kiến nghị nhân nhanh giống đư
a vào sản
xuất thử nghiệm trên diện rộng làm cơ sở cho việc phóng thích giống mới đưa
vào phục vụ sản xuất (Viện nghiên cứu và Phát triển cây bông năm 2004).
Hiện nay, việc sản xuất hạt giống bông lai ở nước ta cũng giống như
Trung Quốc nhưng giá thành thấp hơn, giá 1kg hạt giống bông lai thương mại
trong nước hiện nay khoảng 8,2 USD rẻ hơn Trung Quốc 1,6 USD. Mặt khác,
chi phí hạt gi
ống cho sản xuất bông ở Việt Nam hiện nay khoảng 40,9

12

USD/ha (thấp hơn Trung Quốc từ 10-20 USD/ha). Bên cạnh đó, việc sử dụng
các giống bông lai trong sản xuất ở Việt Nam trong những năm qua đã chứng
tỏ những đặc điểm ưu việt của nó so với các giống bông thuần như ưu thế lai
về năng suất cao hơn 20-30 %; khả năng kháng sâu bệnh cải thiện đáng kể,
qua đó giảm chi phí phòng trừ sâu bệnh giảm 1/3 l
ần; các đặc tính về chất
lượng xơ được cải thiện rất nhiều đáp ứng yêu cầu về phẩm chất xơ sợi cho
công nghiệp Dệt trong nước. Do đó, việc sản xuất và sử dụng hạt giống bông
lai trong nước là một yêu cầu không thể thiếu, hợp lý và có cơ sở.
Tuy nhiên, chọn tạo giống bông lai ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử
dụng ph
ương pháp lai truyền thống mất nhiều thời gian, công lao động và
hiệu quả chưa cao. Ngày nay, việc ứng dụng công nghệ sinh học nói chung và
việc chọn giống bằng marker phân tử nói riêng đã mang lại hiệu quả lớn trong
công tác chọn giống cây trồng. Chính vì thế, với điều kiện hiện nay việc
nghiên cứu sử dụng kết hợp phương pháp chọn giống theo phương pháp
truyền thống và chỉ thị phân t
ử là yêu cầu cấp thiết của các nhà chọn giống.
1.3. Chọn giống ưu thế lai
1.3.1. Lai giống và nguyên tắc chọn cặp bố mẹ
Lai giống là sự giao phối giữa hai hay nhiều dạng bố mẹ có tính di truyền
khác nhau để tạo ra biến dị tổ hợp. Các dạng thực vật do sự giao phối tự nhiên
hoặc nhân tạo đã kết hợp được những tính trạng di truyền của b
ố mẹ và tạo ra
các cây (con) lai.
Lai giống là phương pháp cơ bản để tạo ra biến dị tổ hợp phục vụ cho
chọn lọc. Thông qua quá trình lai giống mà có thể phối hợp được các đặc tính
và tính trạng có lợi của các dạng bố mẹ vào con lai. Tuy nhiên, bố mẹ truyền
cho con cái bộ gen của chúng và kết quả của quá trình tái tổ hợp mà nhiều
kiểu gen mới đã được tạo ra, sau khi tương tác với môi tr

ường đã tạo ra các
kiểu hình mới rất có ích cho chọn giống (Nguyễn Văn Hiển, 2000 [9]).

13
Thành tựu của chọn giống là chọn lọc được kiểu gen mong muốn vì thế kết
quả của phương pháp lai là điều quyết định. Chọn được bố mẹ để thoả mãn các yêu
cầu đặt ra là cơ sở để tạo ra các biến dị tổ hợp mong muốn. Dựa vào kinh nghiệm
và thành tựu của các nhà chọn giống thế giới, trên cơ sở di truyền học người ta đ
ã
đưa ra các nguyên tắc cơ bản để chọn cặp bố mẹ khi lai như nguyên tắc khác nhau
về kiểu sinh thái địa lý, các yếu tố cấu thành năng suất, thời gian các giai đoạn sinh
trưởng, tính chống chịu và các tính trạng bổ sung đặc biệt.
1.3.1.1. Nguyên tắc khác nhau về kiểu sinh thái địa lý
Kiểu hình của một dạng thực vật là kết quả tương tác giữa kiểu gen và
môi trường. Các giống và dạng thự
c vật trong quá trình chọn lọc tự nhiên và
chọn lọc nhân tạo được hình thành thích nghi với một điều kiện đất đai, khí
hậu nhất định.
Thực chất của nguyên tắc chọn cặp bố mẹ theo loại hình sinh thái địa lý
là liên kết các tính trạng và đặc tính của các dạng hoặc giống xa về địa lý,
sinh thái vào một giống mới. Các dạng lai xa nhau về địa lý là sự tổ hợp các
gen khác nhau của b
ố mẹ. Sự khác biệt về mặt di truyền được biểu hiện ra
bên ngoài bằng các tính trạng và đặc tính như chịu hạn, chịu úng, chịu chua,
chịu rét, thời gian sinh trưởng ngắn, dài Việc chọn bố mẹ xa nhau về địa lý
nhằm tổ hợp được các gen kiểm tra tính trạng khác nhau do đó kết quả của lai
giống sẽ chắc chắn hơn và vật liệu cung cấp cho quá trình chọn lọc sẽ
phong
phú hơn, xác suất chọn được giống tốt phù hợp với điều kiện sinh thái địa
phương cao hơn.

Ở Việt Nam, bằng nguyên tắc này các nhà chọn giống đã tạo ra được nhiều
giống có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao như giống lúa NN1 do Bác sĩ Lương Đình
Của tạo ra bằng lai giữa giống Ba Thắc của Nam Bộ và Bunco của Nhật Bản, Giống
VN10 do Trần Nh
ư Nguyện lai tạo giữa hai dạng xa nhau về địa lý (A5 là dòng đột biến
có nguồn gốc Đông Nam Á và Rumani 45 có nguồn gốc Châu Âu ôn đới) có khả năng
chịu rét tốt, trồng vụ xuân cho năng suất cao và ổn định (Nguyễn Văn Hiển, 2000 [9]).

14
1.3.1.2. Nguyên tắc khác nhau về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
Khi chọn bố mẹ nhằm nâng cao năng suất ở các thế hệ lai thì bố và mẹ phải có
sự khác nhau về các yếu tố cấu thành năng suất. Sự khác nhau này cần có khả năng bổ
sung lẫn nhau, phối hợp với nhau để tạo ra một giống mới hoàn chỉnh hơn.
Các yếu tố cấu thành năng su
ất là các tính trạng số lượng. Các tính trạng này
hầu hết do hệ thống đa gen quyết định. Cụ thể, khi xét năng suất của một cây trồng
thì năng suất trên một đơn vị diện tích do năng suất từng cá thể và số cá thể trên đơn
vị diện tích đó quyết định. Năng suất cá thể cao và trồng được nhiều cá thể trên đơn
vị diện tích là mục tiêu phấ
n đấu của nhà chọn giống. Năng suất cá thể được tạo nên
bởi các yếu tố cấu thành năng suất. Ví dụ, ở nhóm cây ngũ cốc là số lượng bông, số
hạt trên bông, khối lượng 1000 hạt.
1.3.1.3. Nguyên tắc khác nhau về thời gian các giai đoạn sinh trưởng
Tùy thuộc vào mục đích của nhà chọn giống và nhu cầu của sản xuất mà
phải tạo ra các giống có thời gian sinh trưởng khác nhau từ
ngắn, trung bình đến
dài. Đặc biệt để tăng vụ tránh các điều kiện thời tiết bất lợi gây thiệt hại cho sản
xuất cần có các giống có thời gian sinh trưởng từ ngắn đến cực ngắn, song năng
suất và chất lượng phải đảm bảo yêu cầu.
Để phát huy tối đa tự do tổ hợp của các kiểu gen quyết định các pha sinh trưởng

của cây trồ
ng nhằm tạo ra giống mới có thời gian sinh trưởng như ý muốn thì bố và
mẹ dùng trong các phép lai cần có cấu trúc thời gian các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau. Vì vậy, khi nghiên cứu nguồn vật liệu khởi đầu của nguồn gen cần có các quan
sát tỉ mỉ về thời gian hoàn thành các giai đoạn sinh trưởng.
1.3.1.4. Nguyên tắc khác nhau về tính chống chịu sâu bệnh
Cây trồng vốn có tính chống chịu sâu bệnh nhờ thừa hưởng tính di truyền củ
a
tổ tiên chúng. Tính chống chịu này dần yếu đi do có sự bảo vệ của con người trong
quá trình canh tác. Việc chọn tạo ra các giống vừa có năng suất cao vừa chống chịu tốt
với các loài sâu bệnh gây hại là mục tiêu của bất kỳ chương trình chọn giống nào.

15
Mặt khác ở mỗi vùng sinh thái đặc thù có các nòi sâu bệnh khác nhau. Vì
thế một giống hoàn toàn kháng bệnh ở vùng này nhưng khi chuyển sang vùng
khác lại bị nhiễm bệnh. Một giống cây trồng có khả năng thích ứng rộng cần có
phổ kháng sâu bệnh rộng, cùng lúc có thể chống được nhiều nòi sinh lý khác
nhau. Vì vậy, khi chọn các dạng bố mẹ cần chú ý sự khác nhau về tính kháng
bệnh ngang để tổ hợp được một phổ kháng sâu bệnh rộ
ng vào giống lai.
Ví dụ CR203 là giống chống rầy với cả 3 biotype nên được trồng ở rất
nhiều vùng khác nhau từ vĩ tuyến 17 trở ra, giống IRI352 kháng đạo ôn tổng
hợp. Các giống lúa này đều được tạo ra nhờ phép lai các dạng bố mẹ có tính
kháng rầy và kháng đạo ôn khác nhau (Nguyễn Văn Hiển, 2000 [9]).
1.3.1.5. Nguyên tắc bổ sung các tính trạng cần thiết
Giống cây trồng là sản phẩm của toàn thể loài người. Một giống cây tr
ồng
tốt sẽ được con người nhân rộng ra nhiều vùng địa lý khác nhau. Nhập nội giống
cây trồng có các tính trạng tốt là phương pháp nhanh để đưa giống vào sản xuất.
Tuy nhiên, các giống cây trồng mới tạo ra khi di chuyển từ vùng sinh thái này

sang vùng sinh thái khác tỏ ra còn khiếm khuyết hoặc thiếu một số tính trạng
quan trọng nào đó như kém chịu rét, chống đổ không tốt, chất lượng không
cao Do vậy, các giống mới được tạ
o ra bằng các phương pháp hiện đại đều là
các kiểu gen tốt, chúng chỉ còn thiếu một số tính trạng mà nếu được bổ sung sẽ
thành một giống hoàn chỉnh.
1.3.2. Xác định mức độ biểu hiện ưu thế lai
- Ưu thế lai giả định (heterosis): con lai biểu hiện sự hơn hẳn trên tính
trạng nghiên cứu so với số đo trung bình của bố mẹ trên cùng tính trạng.
1
F
1
-
2
* (P
1
+ P
2
)
1
Hm% =

2
* (P
1
+ P
2
)
* 100
Trong đó: Hm%: Ưu thế lai giả định hay ưu thế lai trung bình

16
F
1
: Số đo trung bình của tính trạng ở con lai F
1

P
1
: Số đo trung bình của tính trạng ở P
1

P
2
: Số đo trung bình của tính trạng ở P
2

- Ưu thế lai thực (heterobeltiosis): Con lai biểu hiện sự hơn hẳn tính trạng
nghiên cứu so với bố mẹ có số đo tốt nhất.

F
1
- P
b

Hb% =
P
b

* 100

Trong đó: Hm%: Ưu thế lai thực
F
1
: Số đo của tính trạng ở con lai F
1

P
b
: Số đo tính trạng ở bố hoặc mẹ tốt nhất
- Ưu thế lai chuẩn (standard heterosis): Con lai biểu hiện sự hơn hẳn trên
tính trạng nghiên cứu so với một giống đang phổ biến rộng trong vùng.

F
1
- S
H
s
% =
S
* 100

Trong đó: Hm%: Ưu thế lai thực
F
1
: Số đo của tính trạng ở con lai F
1

S: Số đo tính trạng ở giống chuẩn
1.4. Một số đặc điểm chính của giống bông lai F

1

Giống lai F
1
là giống được tạo ra do giao phối giữa hai giống bố mẹ,
mang được nhiều đặc tính tốt của bố mẹ. Ở đời thứ nhất, con lai được tạo ra
có ưu thế về sinh trưởng, phát dục, tính chống chịu và kết quả giống F
1
có
năng suất cao hơn bố (mẹ) cho năng suất cao nhất, phẩm chất tương đương
hoặc cao hơn bố mẹ.
Thông thường các con lai cùng loài H x H có thể cho năng suất tăng từ 30
- 60%, thậm chí tăng gấp 2 - 3 lần bông thường. Ở Ấn Độ, bình quân năng suất
bông lai trên toàn quốc gấp 1,5 - 1,6 lần bông thường.

17
Nhìn chung các giống ưu thế lai F1 có xu hướng làm tăng chiều dài xơ
(khoảng 9%), tăng độ bền xơ (6 - 7%), chống chịu tốt, sinh trưởng mạnh, các
tính trạng khác giữ nguyên hoặc có phần cải tiến.
Trong giai đoạn đầu cây mọc nhanh, đều, khỏe. Giai đoạn trước khi nở
hoa cây to khỏe, nhiều cành lá, lá dày. Với mật độ thưa 20 - 25 ngàn cây/ha cây
phát triển cân đối, bón nhiều phân nhưng không bị lốp, duy trì bộ lá lâu. Ưu
đ
iểm này đã làm cho giống F1 có năng suất rất cao, có cơ hội để thâm canh tăng
hiệu quả trồng trọt (Phan Thanh Kiếm, 1998 [11]).
1.5. Đa dạng di truyền và khái niệm về chỉ thị di truyền
1.5.1. Đa dạng di truyền
Đa dạng di truyền là sự thể hiện phong phú ở mức độ gen. Các gen đa
hình là nguyên nhân dẫn đến sự tồn tại các kiểu gen dị hợp trong quần thể. Sự
khác bi

ệt về kiểu gen của các cá thể trong quần thể cho phép các quần thể này
thích nghi hơn quần thể khác khi chịu những thay đổi của môi trường.
Đa dạng di truyền là cơ sở để tạo nên ưu thế lai. Trong một chừng mực nhất
định, nếu tính đa dạng di truyền giữa các bố mẹ càng lớn thì ưu thế lai càng cao.
Nghiên cứu đa dạng di truyền có ý nghĩa rất lớn trong chọn gi
ống. Đó
là nhân tố giúp cho sinh vật di truyền được nòi giống, kháng với các loại
dịch bệnh và thích nghi với những thay đổi của điều kiện ngoại cảnh (La
Tuấn Nghĩa, 2004 [13]).
1.5.2. Khái niệm về chỉ thị phân tử
Chỉ thị di truyền là một thuộc tính hay một đặc điểm có thể đo đếm
được và có khả năng di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Theo Paterson
và cs, 1991 [62] một đặc điểm được coi là chỉ thị di truyền nhất thiết phải
đảm bảo hai tiêu chuẩn: (i) phải khác biệt giữa bố và mẹ; (ii) phải được
truyền lại chính xác cho thế hệ sau.

18
Các nhà nghiên cứu di truyền và chọn giống luôn quan tâm đến chỉ thị di truyền
vì tính ưu việt của nó trong việc nghiên cứu sự kế thừa dấu hiệu di truyền và những
biến đổi của chúng trong quần thể, đặc biệt là các tính trạng nông sinh học có lợi cho
con người. Chỉ thị di truyền cho phép phát hiện sự sai khác về mặt thông tin di truyền
giữa hai hay nhiều cá thể. Sự sai khác này có thể được phát hiện bằng các chỉ th
ị như:
chỉ thị sinh hóa, chỉ thị hình thái, chỉ thị phân tử… Những chỉ thị này từ lâu đã là
những công cụ hữu hiệu trong chương trình chọn giống.
Chỉ thị sinh hóa là loại chỉ thị có bản chất là đa hình protein gồm isozyme
và các loại protein dự trữ. Những chỉ thị sinh hóa chỉ thể hiện ở những giai đoạn
nhất định của quá trình phát triển cá thể tùy vào c
ơ chế phức tạp của sự đóng mở
gen. Cơ chế này được điều chỉnh bởi vật chất di truyền là ADN. Một protein có

mặt trong cơ thể sinh vật dù ở giai đoạn nào của phát triển cá thể thì cũng chỉ là
sản phẩm của gen thông qua dòng thông tin di truyền từ ADN – ARN – Protein.
Tuy nhiên, do có số lượng không nhiều và phụ thuộc vào các giai đoạn phát
triển của cá thể nên chỉ thị sinh hóa h
ạn chế về mặt ứng dụng.
Chỉ thị hình thái là loại chỉ thị có thể nhìn thấy và đo đếm được; chúng được
sử dụng như là một chỉ thị di truyền và dễ dàng nhận biết được ở dạng trội lặn. Tuy
nhiên, chỉ thị hình thái chịu ảnh hưởng của quá trình tương tác gen, điều kiện ngoại
cảnh và chỉ thể hiện ở nhữ
ng giai đoạn nhất định của quá trình phát triển cá thể (Bùi
Chí Bửu và cs, 1995). Vì thế, cần kết hợp chỉ thị hình thái và các chỉ thị khác nhằm
mang lại hiệu quả cao trong quá trình chọn giống.
Chỉ thị phân tử ADN là những chỉ thị có bản chất đa hình ADN, nó có thể
là một đoạn gen hoặc một đoạn ADN có vị trí xác định trên nhiễm sắc thể (NST)
di truyền theo quy luật Menden.
Trong những n
ăm gần đây, các chỉ thị phân tử đã được ứng dụng rất lớn trong
nghiên cứu hệ gen của nhiều loại cây trồng. Các nhà khoa học đã thiết lập được bản đồ
chi tiết về các chỉ thị phân tử liên kết với các tính trạng. Trên cơ sở đó tiến hành chọn

19
lọc gián tiếp trên các chỉ thị này, đây được gọi là phương pháp chọn lọc dựa vào chỉ thị
ADN – Marker Assisted Selection (MAS) (Phan Hữu Tôn, 2004 [18]).
1.5.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng
Trước đây, việc ứng dụng các chỉ thị hình thái liên kết với một số tính trạng nông
sinh học quan trọng đã được nhiều nhà chọn giống quan tâm và sử dụng, nó được xem
như một phươ
ng tiện hữu ích trong quy trình chọn tạo giống mới. Tuy nhiên, việc ứng
dụng còn gặp nhiều hạn chế. Vì thế chỉ thị phân tử ra đời đã trở thành công cụ đắc lực
hỗ trợ phương pháp truyền thống, giải phóng cho các nhà chọn giống một lượng lớn

công việc khi phải tiến hành chọn lọc. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra những
ưu thế của chỉ th
ị phân tử so với chỉ thị hình thái như sau:
1. Chỉ thị phân tử có thể xác định kiểu gen của các locus tại bất kỳ giai
đoạn nào và bất cứ mức độ nào (tế bào, mô hay toàn bộ cơ thể).
2. Số lượng các chỉ thị ADN là rất lớn, trong khi đó số lượng các chỉ thị
hình thái rất hạn chế.
3. Các alen khác nhau thường không liên kết với các hiệu ứng có hại,
trong khi việc đánh giá các ch
ỉ thị hình thái thường hay đi kèm với những hiệu
ứng kiểu hình không mong muốn.
4. Các alen của các chỉ thị phần lớn là đồng trội, vì thế cho phép phân biệt mọi
kiểu gen ở bất kỳ thế hệ phân ly nào. Các alen của các chỉ thị hình thái thường tương
tác theo kiểu trội – lặn, do đó bị hạn chế sử dụng trong nhiều tổ hợp lai.
5. Đối với chỉ thị hình thái các hiệu ứng lấn át thường làm sai lệch việc
đánh giá các cá thể trong quần thể phân ly. Trong khi đó, chỉ thị phân tử hiệu
ứng lấn át hoặc cộng tính rất ít gặp.
Ngày nay, phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử là một phương
pháp hữu hiệu trợ giúp đắc lực cho chọn giống truyền thống nhằm khắc phục
những trở ngại mà chọn giống truyền thống không hoặc rấ
t khó giải quyết.
Ngoài ra, phương pháp này còn giúp ta chọn lọc những cá thể mang những tổ

20
hợp gen cần thiết và loại bỏ các nhiễu do các tương tác trong cùng alen hay giữa
các alen gây ra.
Gần đây, các nhà khoa học đã phân tích cặn kẽ một số mô hình MAS.
Theo đó, chỉ cần trải qua 3 - 4 thế hệ chứ không phải 6 – 8 thế hệ (ngay cả khi
quần thể chọn giống có kích thước nhỏ và các dữ liệu về chỉ thị phân tử bị hạn
chế) là có thể đạt được mục tiêu của mình (Frey và cs, 2004 [58]).

1.5.4. M
ột số chỉ thị ứng dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền thực vật
1.5.4.1. Chỉ thị RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphims) – Đa hình
độ dài các đoạn cắt hạn chế
RFLP là kỹ thuật nhận dạng ADN bằng cách lai acid nucleic dựa trên sự
phân cắt ADN bằng các enzyme giới hạn (Restriction enzymes) và kỹ thuật lai
ADN với mẫu dò. Kỹ thuật này tạo nên các đoạn cắt khác nhau được phân biệt
bằng điệ
n di đồ, các đoạn cắt được gọi là “dấu vân tay” đặc trưng cho từng phân
tử ADN. Ở thực vật, chỉ thị này lần đầu tiên được áp dụng trong nghiên cứu gen
tổng hợp ARN ribosome trong vùng cấu trúc nhân của lúa mỳ. Từ đó chỉ thị này
được ứng dụng để lập bản đồ di truyền trên một số đối tượng khác như cà chua,
ngô, lúa (Leister và cs, 1999 [49]).
Chỉ thị RFLP là chỉ thị đồng tr
ội, có khả năng biểu hiện trong tất cả các
alen của cùng một locus gen. Vì thế, có thể phân biệt các cá thể đồng hợp tử
(AA hoặc aa) và các cá thể dị hợp tử (Aa), đây là đặc điểm ưu việt của chỉ thị
RFLP. Tuy nhiên, kỹ thuật RFLP vẫn còn nhiều hạn chế do lượng mẫu lớn,
kỹ thuật phức tạp, thời gian kéo dài và đầu tư trang thiết bị kỹ
thuật lớn.
1.5.4.2. Chỉ thị AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphims) – Đa hình độ
dài các đoạn ADN được khuếch đại
Chỉ thị AFLP là sự khuếch đại có chọn lọc các đoạn ADN được cắt bởi
enzyme giới hạn. AFLP phát hiện đa hình qua sự khác nhau về độ dài của các

21
đoạn ADN được nhân lên. Kỹ thuật này linh hoạt, có thể phát hiện được sự có
mặt của những mảnh cắt giới hạn trong bất kỳ loại ADN nào.
Kỹ thuật này có nhiều ưu điểm như cho độ đa hình cao, lượng ADN tổng số
tiêu tốn rất ít, dễ dàng lặp lại và có thể phân tích ADN ở bất kỳ nguồn gốc hay mức độ

phức tạp nào. Tuy nhiên chỉ thị
này không có khả năng phân biệt giữa thể đồng hợp tử
và dị hợp tử, kỹ thuật phức tạp và đòi hỏi đầu tư trang thiết bị lớn.
1.5.4.3. Chỉ thị RAPD (Random Amplified Polymorphims) – Đa hình các đoạn
ADN nhân ngẫu nhiên
Chỉ thị RAPD là kỹ thuật được dựa trên cơ sở PCR với các đoạn mồi đơn
có trình tự ngẫu nhiên (khoảng 10 nucleotid). Sự nhân ADN chỉ xảy ra khi vị
trí
mồi ở hai điểm có sự định hướng ngược nhau trong khoảng tối đa 2000 base dọc
theo nhiễm sắc thể. Do mồi ngắn nên phản ứng RAPD sẽ tạo ra nhiều đoạn
ADN có kích thước và trình tự khác nhau.
Kỹ thuật RAPD có nhiều ưu điểm như phát hiện đa hình đáng tin cậy, phương
pháp tiến hành đơn giản, dễ sử dụng, thời gian ngắn, giá thành thấp, sử
dụng lượng
ADN khuôn ít, không cần trang thiết bị phức tạp Nhưng chỉ thị này không phân biệt
được thể dị hợp tử, độ nhạy của RAPD phụ thuộc nhiều vào điều kiện của phản ứng,
không chắc chắn các đoạn có cùng kích thước từ 2 mẫu ADN khác nhau thực sự tạo ra
từ cùng một vị trí trên hệ gen và đôi khi không lặp lại được, đặc biệt là nhữ
ng cơ thể
có bộ gen lớn như lúa mỳ (Devos K. M. và cs, 1992 [37]).
1.5.4.4. SSR (Simple Sequence Repeats) – Đa hình các trình tự lặp lại đơn giản
Kỹ thuật SSR (Simple Sequence Repeats) là kỹ thụât khuếch đại các đoạn
lặp lại đơn giản còn được gọi là phương pháp vi vệ tinh (microsattellite). Các
đoạn lặp lại gồm từ 2 đến 6 cặp nucleotit được lặp đi lặp lại nhiều lần trong hệ
gen. Đoạn SSR đ
iển hình là đoạn trình tự gồm 2 - 3 cặp nucleotit, lặp lại từ 9 -
30 lần. Các đoạn trình tự bảo thủ thường dùng trong kỹ thuật SSR là ATT, AT,

22
CTT, CT Các đoạn lặp lại có kích thước dài ngắn khác nhau tuỳ theo từng

loài, từng giống cây trồng và vật nuôi.
Ngay trong một genome cũng có mức độ lặp lại ở các nhiễm sắc thể khác
nhau. Ở các động vật có vú, một đoạn trình tự lặp lại một vài lần chiếm >50%,
còn đoạn lặp lại hàng trăm nghìn lần chỉ chiếm khoảng 20 - 25%. Các đoạn SSR
thường ở vùng g
ần tâm động hoặc đầu mút của NST và có vai trò điều hoà hoạt
động của gen.
Kỹ thuật SSR là một loại marker chính xác và hữu hiệu trong nghiên
cứu đa dạng di truyền, phân loại các giống cây trồng, vật nuôi khác nhau
trong cùng một loài động vật hay thực vật. Ngày nay sử dụng kỹ thuật SSR
để xây dựng bản đồ liên kết, phân lập (gen), xác định quan hệ di truyền giữa
các dòng, giống cây trồng, vật nuôi và chẩn đoán cặ
p lai cho ưu thế lai (C. J.
Bell, 1994 [30] và D. Tautz, 1984 [68]).
1.6. Một số thành tựu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng
* Trên thế giới
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học
công nghệ nói chung và công nghệ sinh học nói riêng. Ứng dụng chỉ thị phân tử
đã được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong việc đánh
giá mối quan hệ di truyền và lập bản đồ
liên kết gen. Qua đó, đã tạo ra nhiều
giống mới thuộc nhiều loài cây trồng khác nhau, mang các đặc tính mong muốn
phù hợp với nhu cầu của sản xuất.
Những nghiên cứu gần đây sử dụng chỉ thị SSR nghiên cứu đa dạng di truyền
của nhiều loại cây trồng khác nhau như lúa, lúa mỳ, cà chua, khoai tây, đậu tương
đã mang lại nhiều thành công lớn cho các nhà chọn giống. Dao Li Cheng và cs, 2001
[32] đã sử dụng 28 cặ
p mồi SSR phân tích 90 giống đậu đũa nhân được 128 allen
với mức tương đồng di truyền giữa các giống trung bình là 44%.

23
Zhao yong, 2002 [74] phân tích đa dạng di truyền của 23 giống lúa từ 5
quốc gia khác nhau trên thế giới với 16 cặp mồi SSR. Kết quả thu được số alen
trên locus dao động từ 2 đến 10 (trung bình 5,2). Tương đồng di truyền của 23
giống lúa dao động từ 0,13 đến 0,64. Phân tích sơ đồ hình cây cho thấy 23 giống
nghiên cứu được phân thành 2 nhóm chính. Qua đó một lần nữa khẳng định rằng
có thể sử dụng chỉ thị SSR để đánh giá đ
a dạng di truyền của các giống lúa ở các
điều kiện sinh thái, địa lý khác nhau và mối quan hệ trong phả hệ.
Theo Li Z. C và cs, 2004 [51] nghiên cứu đa hình của 113 dòng/giống lúa
vùng Yunnan đã đưa ra kết luận rằng sự đa dạng của loài phụ Japonica cao hơn
Indica. Trước đó, Song Z. P. và cs, 2003 [66] đã sử dụng 23 cặp mồi SSR phân tích
đa hình của 232 cá thể thuộc 6 quần thể lúa (03 quần thể từ Jiangxi và 03 quần thể từ
Hunan – Trung Quố
c). Kết quả thu được tổng số 115 alen, qua đó các nhà nghiên
cứu cho rằng quần thể lúa ở Jiangxi có mức độ đa hình cao hơn ở Hunan.
Yang Xinquan và cs, 2005 [71] đã sử dụng 2 chỉ thị genomic-SSR và EST-
SSR phân tích 3 loài lúa mỳ lục bội gồm 28 common wheat (Triticum aestivum L.),
13 spelt (Triticum spelta L.) và 11 compactum (Triticum compactum Host.). Kết quả
cho thấy đa hình di truyền của các giống common wheat cao nhất tiếp đến là spelt và
compactum. Khoảng cách di truyền giữa các quần thể cao hơn trong cùng quần thể
và xu thế tương tự
được khám phá cho các genome A, B và D. Chính vì thế, spelt và
compactum có thể sử dụng làm tập đoàn giống cho chọn giống lúa mỳ đặc biệt là
tăng cường gen D. Qua kết quả này một lần nữa nhóm tác giả khẳng định rằng chỉ thị
EST-SSR là chỉ thị lý tưởng để đánh giá đa dạng di truyền cũng như nghiên cứu
nguồn gốc và sự tiến hoá cây lúa mỳ.
Đối với cây ăn quả, sử d
ụng kết hợp kỹ thuật SSR và AFLP phân tích đa dạng
di truyền của tập đoàn giống bưởi chùm cho thấy gần 99,1% của 335 SSR loci, 72%

của 343 AFLP loci là đa hình và 9,85 alen/SSR locus được phát hiện. Giá trị đa dạng
di truyền thay đổi từ 0,19 đến 0,91. Tỷ lệ dị hợp tử dao động từ 0,13 đến 0,29. Phân
tích sơ đồ hình cây cho thấy tập đoàn giống bưởi chùm phân thành 8 nhóm, gồm một

24
số nhóm chính như nhóm bưởi Shatain, Wendan và các giống lai. Kết quả phân loại
cho phép mở rộng các giống bưởi này làm genotyp nền để sử dụng cho mục tiêu
chọn giống (Liu Yong và cs, 2005 [54]).
* Ở Việt Nam
Trong nghiên cứu chọn giống cây trồng, việc xác định cấu trúc di truyền,
đánh giá đa hình và phân nhóm di truyền của quần thể bố mẹ là việc làm cần
thiết và có ý nghĩa. Ứng dụng chỉ thị phân tử vào công tác chọn tạo giố
ng cây
trồng là một hướng đi mới tại Việt Nam. Song song với các phương pháp chọn
tạo giống truyền thống thì đây được coi là một công cụ hữu ích làm tăng hiệu
quả và góp phần rút ngắn thời gian chọn tạo giống. Tuy nhiên, việc ứng dụng
công nghệ sinh học nói chung và chỉ thị phân tử nói riêng trong chọn giống cây
trồng ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, phần lớn các kết quả
đạt được chỉ ở mức
độ phòng thí nghiệm.
Trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 19 dòng/giống lúa bố mẹ và con
lai F
1
trong sản xuất lúa lai hai dòng bằng chỉ thị phân tử, Nguyễn Văn Đồng và
cs, 1999 [7] đã dùng 15 cặp mồi SSR nghiên cứu đa hình. Kết quả thu được cho
thấy, mức độ đa hình giữa chúng rất lớn, dao động từ 0,06 – 1,00. Trên cơ sở đó
tác giả đã lựa chọn và đưa ra tổ hợp lai TGMS-VN1 x D24 dự đoán cho ưu thế
lai cao với khoảng cách di truyền 0,67 – 0,90.
Bùi Mạnh Cường và cs, 2003 đã sử dụ
ng chỉ thị RAPD đánh giá 29

dòng ngô thuần với 60 mồi ngẫu nhiên. Kết quả cho thấy khoảng cách di
truyền biến động từ 0,47 - 0,77 chứng tỏ giữa các vật liệu nghiên cứu có sự đa
hình rất lớn. Phân nhóm ưu thế lai (ƯTL) theo phương pháp PCO (Principal
coodinate analysis - Gower, 1966) xác định hai nhóm chính, tồn tại tương
quan tuyến tính dương với r = 0,61 - 0,67 giữa năng suất và GD bố mẹ, xác
định được 03 tổ hợp lai có năng suất cao h
ơn bố mẹ từ 9 - 14%. Tương tự,
Bùi Văn Thắng và cs, 2003 sử dụng kỹ thuật RAPD với 11 mồi ngẫu nhiên
đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn 33 giống lạc chống chịu bệnh gỉ sắt,

25
thu được 109 phân đoạn ADN, trong đó có 66 phân đoạn đa hình (chiếm
60,6%) cho thấy có sự khác biệt di truyền từ 4 - 18%. Phân nhóm theo GD
cho thấy các giống có cùng vùng địa lý, sinh thái ở cùng nhóm; có thể chọn
làm các bố mẹ phụ vục cho công tác lai tạo giống.
Sử dụng chỉ thị SSR đánh giá đa dạng di truyền của tập đoàn 35 giống lạc
có phản ứng khác nhau với bệnh héo xanh vi khuẩn. Lê Thị Muội và cs, 2005
[12] đã sử d
ụng 20 cặp mồi SSR để đánh giá. Kết quả cho thấy, có 19 cặp mồi
cho đa hình với hệ số sai khác di truyền giữa các giống khá lớn, dao động từ 12
– 49%. Kết quả đã ghi nhận các giống lạc có cùng nguồn gốc hoặc cùng mức độ
kháng bệnh đều được xếp vào một nhóm nhỏ.
Ngoài ra, sử dụng chỉ thị SSR nghiên cứu 10 dòng/giống lúa có nguồn gốc
khác nhau đã xác định được t
ương đồng di truyền dao động từ 0,49 - 0,96. Qua
kết quả nghiên cứu đã phân loại các giống lúa thành các nhóm có khoảng cách
di truyền khác nhau, đó là cơ sở để chọn bố mẹ cho chọn giống lúa lai (Võ Thị
Minh Tuyền, 2007 [21]).
Trong những năm gần đây, việc sử dụng chỉ thị phân tử ở nước ta tập
trung chủ yếu vào các tính trạng kháng sâu bệnh, chống chịu điều kiện bất lợi

của môi trường, các tính trạng chất lượng…
Lưu Ngọc Huyền, 2005 [8] sử dụng 50 cặp mồi SSR xác định tính
kháng rầy nâu ở một số dòng/giống lúa. Kết quả đã xác định được 15 chỉ thị
SSR nằm ở NST số 4 của hệ gen lúa và sử dụng làm chỉ thị trợ giúp để chọn
lọc các cá thể mang gen kháng rầy nâu. Trong khi đó, Trương Bá Thảo và cs,
2005 [17] phân tích đa dạng di truyền về tính trạ
ng protein của 50 giống lúa
mùa tại 31 loci khác nhau. Các SSR marker có mức độ đa hình tốt là RM335,
RM272, RM180, RM183. Marker RM234 liên kết với gen điều khiển tính
trạng hàm lượng protein (GPC) trong gạo được xác định trên NST số 7. Sự
liên kết marker RM234 với gen điều khiển GPC cao biểu hiện độ chính xác
93,33% QTL điều khiển tính trạng này.