A9- KHOANG CACH DI TRUYEN VA UU THE LAI ppt

Đa dạng di truyền, khả năng kết hợp riêng và
ưu thế lai ở ngô nhiệt đới dưới điều kiện môi
trương bất thuận và không bất thuận
F.J. Betran, J.M. Ribaut, D. Beck và Gonzalez de
Leon, 2003 Crop Sci. 43:797-806

Tóm tắt

Đánh giá đa dạng và khoảng cách di truyền
giữa các dòng ngô nhiệt đới ( Zea mays L) và

Tương quan giữa khoảng cách di truyền (GD)
và biểu hiện ưu thế lai có thế xác định được
chiến lược tạo giống,

phân loại các dòng thuần, xác định nhóm ưu thế
lai và dự đoán các tổ hợp lai.


Mục tiêu của nghiên cứu là ước lượng ưu thế
lai và khả năng kết hợp riêng ( SCA),

Đa dạng di truyền và chiều dài đoạn đa hình
giới hạn (RFLPs) trong 1 bộ các dòng ngô
nhiệt đới,

Đa dạng di truyền và loại các dòng ngô theo
GD,

Nghiên cứu tương quan đa dạng di truyền

và các tổ hợp lai, ưu thế lai, KNKH riêng


17 dòng ngô trắng nhiệt đới đất thấp đưa vào
lai diallel.

Các dòng và tổ hợp lai được đánh giá ở 2 môi
trường bất thuận và không bất thuận.

Biểu hiện ưu thế lai lớn hơn dưới điều kiện
hạn và nhỏ hơn ở môi trường nghèo đạm ở
môi trường không hạn.


Một bộ chỉ thị DNA nhận biết 81 locus đã
được sử dụng để nhận biết 17 dòng.

Mức độ đa dạng di truyền cao với 4,65
allel/locus

Giá trị lượng thông tin đa hình (PIC)
[polymorphism information content]

trong phạm vi từ 0,11 đến 0,82.


Vùng genome có locus tính trạng số lượng
(QTL) cho chịu hạn đã được nhận biết trước
đó cho thấy :


đa dạng di truyền thấp hơn,

khoảng cách di truyền trên cơ sở RFLPs
phân loại các dòng thuần phù hợp với phả
hệ của chúng.

Tương quan dương giữa đa dạng di truyền
( GD) và con lai F1 về ưu thế lai trung bình
và ưu thế lai thực.


Khả năng kết hợp riêng có tương quan
rất chặt với đa dạng di truyền.

Môi trường ảnh hưởng có ý nghĩa đến
tương quan giữa con lai F1, SCA, MPH
và HPH,

Biểu hiện có giá trị thấp hơn của đa
dạng di truyền trong điều kiện bất thuận


Nhận biết các dòng bố mẹ để tự phối phát triển các
THL ưu tú là

giai đoạn tốn kém kinh phí và thời gian trong bất kỳ
một chương trình tạo giống ngô uu thế lai nào.

Trước khi biểu hiện không thế dự đoán các dòng tự
phối nào có thể cho UTL năng suất hạt ( Hallauer và

Miranda,1988).

Nếu dự đoán giá trị UTL đơn hoặc UTL giữa các dòng
bố mẹ có thể tăng hiệu quả của chương trình tạo
giống ngô UTL.


Khoảng cách di truyền đa được sử dụng
để dự đoán ưu thế lai

Hiệu quả dự đoán chính xác hơn với lai
giữa các dòng tự phối trong cùng một
nhóm UTL

Hiệu quả của cấu trúc quần thể đến mối
quan hệ giữa khoảng cách di truyền GD
và UTL đã được Charcosset và Essioux
mô tả năm 1994


Abbreviations:

ASI, anthesis-silking interval •

CML, CIMMYT maize line •

DT, drought tolerance •

GD, genetic distance •


HPH, high-parent heterosis •

IS, intermediate stress •

LP, ‘La Posta Sequía’ •

MPH, midparent heterosis •

PCA, principal component analyses •

PIC, polymorphism information content •

QTL, quantitative trail locus(i) •

RFLP, restriction fragment length polymorphism •

SCA, specific combining ability •

SGD, specific genetic distances •

SS, Severe stress •

TS, ‘Tuxpeño Sequía’ • WW, well watered

Vật liệu và phương pháp
EntryLinePedigreePrincipal criteria of selection17P1Across 7643Short anthesis-silking interval
line Pedigree Pricipal criteria of selection
1 LP1 La Posta SEQC3-H16-3-2-4-1-1-# Drought tolerance
2 LP2 (CML339) La Posta SEQC3-H297-2-1-1-1-3-# Drought tolerance
3 LP3 (CML340) La Posta SEQC3-H20-4-1-1-2-3-# Drought tolerance

4 LP4 (CML341) La Posta SEQC3-H1-2-2-2-1-1-# Drought tolerance
5 LP5 (CML342) La Posta SEQC3-H1-2-2-3-1-1-# Drought tolerance
6 TS1 TS6c1-F228-2-2-3-1-2-# Drought tolerance
7 TS2 TS6c1-F208-2-3-5-2-# Drought tolerance
8 TS4 (CML344) TS6c1-F118-1-2-3-1-2-# Drought tolerance
9 TS5 TS6c1-F208-2-3-2-2-1-# Drought tolerance
10 CML247 P24F119*P24F54)-6-4-1-1-BB-f)-B Stability, combining ability
11 CML254 TUXSEQ-149-2-BBB-##-1-BB-B Stability, combining ability
12 CML273 (AC7643*43F7)-2-3-2-1-BB-f Stability, combining ability
13 CML264 Pob21C5F219-3-1-B-##-8-1-3-BBB-f Stability, combining ability
14 CML268 Pob23STEC1HC45-1-1-1-2-3-BB-f Stability, combining ability
15 CML274 (AC7643*43F7)-2-3-4-3-BB-f Stability, combining ability
16 CML258 21C5HC218-2-3-B-###-B-1-BBB-f)-B Stability, combining ability
17 P1
Across 7643
Short anthesis-silking interval


17 dòng ngô nhiệt đới hạt trắng sử dụng
nghiên cứu diallel ( bảng 1),

Những dòng này đại diện cho một phạm vi
chống chịu và mẫm cảm với hạn phi sinh
học.

9 dòng tiến bộ chọn lọc chu kỳ thứ nhất phát
triển từ quần thể cải tiến cho chịu hạn bằng
chọn lọc chu kỳ trong môi trường hạn
( Edmeades et al.,1997),


5 dòng của 9 dòng từ La posta Sequía C3
( LP) còn lai
Vật liệu và phương pháp


4 dòng từ Tuxpẽno Sequía 6 C1 ( TS).

7 dòng ngô CIMMYT ( CMLs) đã được
chọn lọc trên cơ sở KNKH của chúng.

Thí ngiệm dòng AC7643 (P1) là bố mẹ
chịu hạn đại diện cho quần thể phân ly
để

17 dòng gồm bộ 3 cặp dòng chị em LP4-
LP5; TS2 – TS5 và CML 273 – CML 274.

Hạt từ lai thuận nghịch giữa 17 THL đã
hỗn để hình thành một bộ 136 con lai F1

Đánh giá và quản lý môi trường hạn

Đánh giá và quản lý môi trường hạn

Các dòng và THL đã được đánh giá riêng ở thí nghiệm trồng
cạnh nhau ở 2 môi trường là :

(i) hạn và đam thấp ;

(ii) điều kiện tối ưu ở 1 môi trường như bảng 2.


Thiết kế thí nghiêm α(0,1) lattice ( Patterson và
Williams,1976).

Các THL và dòng gieo 2 hạt/hốc cách nhau 20 cm và hàng
cách hàng 75 cm,

Tỉa bỏ những cây không mong muốn để đảm bảo mật độ.

Tất cả thí nghiệm áp dụng kỹ thuật chăm sóc tiêu chuẩn.

6 điểm thí nghiệm dưới điều kiện bón phân và tưới nước tối
ưu


Đồng thời và thí nghiệm liền kề được thực
hiện trong vụ đông 1996

với 3 phương thức tưới :

(i) tưới tốt TL96A WW( điều kiện bình thường với
định kỳ xấp xỉ 10 ngày tưới 1 lần);

(ii) hạn giữa TL 96AIS ( không tuới nước từ 2 tuần
trước khi phun râu đến khi kết thúc trỗ cờ);

(iii) hạn gay gắt TL 96ASS ( không tuới nước từ 4
tuần trước khi phuân râu đến kết thúc trỗ cờ)

Phân tích RFLP


DNA trong genome của ngô được chiết xuất
từ 17 dong tự phối ngô nhiệt đới sử dụng
trong nghiên cứu này.

DNA tinh khiết, xác định khối lượng, xắp xếp
với 1 trong 2 enzim (Eco RI hoặc HindIII),

phân tích trên gel agarose (0,7%,w/v)

Gắn nhãn dò (digoxigenin-dUTP) sử dụng để
do đa hình

Với phản ứng phát quang của
antidigoxigenin-alkaline phosphatasse –
AMPPD .


Chi tiết của phương pháp (protocol) này đã
được Hoisington et al. đưa ra năm 1994.

Một bộ 55 đoạn dò RFLP trải qua ngang
genome (trường đại học Missouri Columbia
( UMC),

Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven
(BNL) và chương trình thực vật tự nhiên
(NPI) đã sử dụng đã phân giải các thực liệu ở
81 locus.


Công thưc RFLP ghi nhận cho mỗi tổ hợp liên
kết enzyme –đầu do ghi nhận 1 là có mặt
band và 0 là vắng mặt

Phân tích thống kê

Phân tích riêng rẽ biến động được thực
hiện cho mối thí nghiệm và mức hạn
băng phương pháp PROCMIXED của
chương trình SAS ( Viện SAS, 1997).

Các kiểu gen được tính toán ảnh hưởng
cố định .


Phân tích lai Diallel Griffing 4 sử dụng ước lượng
KNKH riêng SCA chó các THL ở tất cả các môi trường
và ngang qua các môi trường.

Tính ưu thế lai UTL trung bình, UTL thực


Số trung bình của các allel trên 1 locus
được tính cho tất cả tổ hợp enzyme thử,
biến động của mỗi locus được ước
lượng bằng PIC ( Anderson et al., 1993)
Trong đó p
2
i là tấn suất của allel thứ i trong một locus có I allel

Khoảng cách di truyền được tính giữa các cặp
dòng trên cơ sở phát triển phương pháp của Nei
và Li,1979

Trong đó Nij là số band chung của dòng I và j, Ni và Nj là
tổng số band của dòng I và j.

Khoảng cách di truyền có thể nằm trong phạm vi giữa 0
( tất cả các band chung) đến 1 ( không có band chung).

Phân tích thành phần nguyên lý ( PCA) và cluster, sử
dụng thuật toán liên kết trung bình ( Romesburg,1984)
đã tính trên ước lượng khoảng cách di truyền


Khoảng cách di truyền đặc thù (SGD) đã được tính bằng mô hình
Griffing 1 và 4 ( Grifing 1956) như đề nghị của Melchinger et
al.,1990.
GD = GGD1 + GGDj + SGDij

Trong đó GGD là khoảng cách di truyền chung và SGD là khoảng cách
di truyền riêng.

Hệ số tương quan Pearson giữa khoảng cách di truyền và năng
suất hạt lai đơn ( F1),

MP,HP, MPH và SCA được tính bằng giá trị trung bình trên một
môi trường và qua các môi trường.

Khoảng cách di truyền riêng được tính tương quan với SCA và F1

Tính toán thống kê được thực hienẹ băng chưonưg trình SAS

Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Năng suất hạt, SCA và ưu thế lai ( UTL)

Năng suất hạt trung bình 6,01 t/ha, phạm vi
1,14 t/ha( TL96ASS0 đến 9,18t/ha tại
TL96BWW( bảng 2).

Năng suất hạt của các dòng tự phối trung
bình 2,27t/ha, phạm vi 0,15 t/ha(TL96ASS)
đến 3,95 t/ha (PRR96AWW).

Kiểu gen và tương tác kiểu gen x môi trường
đã ảnh hưởng có ý nghĩa đến phân tích biến
động năng suất hạt của các dòng và THL

Đa dạng di truyền

Từ 55 chỉ thị dò RFLP ( RFLP probes),

35 trong chúng nhận biết ở 1 locus,

14 nhận biết 2 locus và

6 nhận biết 3 locus ( bảng 5).



Trong 81 locus, tổng số 377 alell khác nhau
đã được nhận biết với giá trị trung bình
khoảng 4,65 alell/locus.

Trung bình số alell /locus tương tự như kết
quả nghiên cứu trước đây ở ngô ôn đới đã báo
cáo là 4,2 ( Melchinger et al.,1991

và 4,6 allel ( Burstin et al.,1994) và

5,9 allel ( Dubreuil et al., 1996) và 4,9 allel
( Lu và Bernardo,2001).