Đánh giá một số dòng lúa có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mặn (Nacl)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (472.14 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN MẠNH QUỲNH
ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ DÒNG LÚA
CÓ NGUỒN GỐC TỪ MÔ SẸO CHỊU MẶN (NaCl)
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Thái Nguyên, năm 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU......................................................................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU................................................................................................................... 2
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.................................................................................................................. 2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................................................3
1.1. CÂY LÚA ................................................................................................................................ ........................3
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa ................................................................................................3
1.1.2. Đặc điểm sinh học............................................................................................................................. ....4
1.1.3. Đặc tính sinh thái ................................................................................................................................. 5
1.1.4. Giá trị kinh tế............................................................................................................................. ................6
1.1.5. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam..................................................7
1.2. MẶN VÀ CƠ CHẾ CHỊU MẶN..................................................................................................8
1.2.1. Các kiểu đất mặn............................................................................................................................. ........8
1.2.2. Tác hại của mặn................................................................................................... ....................................8
1.2.3. Các phản ứng thích nghi của thực vật đối với môi trường mặn ......................9
1.3. MỘT SỐ THÀNH TỰU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU VÀ
CHỌN DÒNG TẾ BÀO SOMA BẰNG KỸ THUẬT NUÔI CẤY IN
VITRO.................................................................................................................................................. ..............12
1.4. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT RAPD (Random Amplified Polimorphic DNA)
TRONG PHÂN TÍCH HỆ GEN CỦA CÂY TRỒNG................................................13
Chƣơng 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP.........................................................17
2.1. Nguyên liệu ........................................................................................................... .......................................17
2.1.1. Nguyên liệu thực vật ............................................................................. 17
2.1.2. Hóa chất và thiết bị ............................................................................... 17
2.2. Phương pháp nghiên cứu...................................................................................................................17
2.2.1. Phương pháp phân tích hoá sinh.............................................................................................18
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.2.2. Phương pháp phân tích sinh lí..................................................................................................21
2.2.3. Phương pháp sinh học phân tử.................................................................................................23
2.2.4. Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng................................................................. 24
2.2.5. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu.........................................................24
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................................. 25
3.1. Đặc điểm nông học các dòng lúa chọn lọc ở thế hệ R2, R3 có nguồn gốc
từ mô sẹo qua xử lí chịu mặn.........................................................................................................25
3.1.1.Đặc điểm nông học các dòng lúa chọn lọc ở thế hệ R2........................................25
3.1.2.Đặc điểm nông học của các dòng chọn lọc ở thế hệ R3.......................................29
3.1.3. Nhận xét về một số đặc điểm nông học ở các dòng chọn lọc........................31
3.2. Phân tích hóa sinh các dòng chọn lọc.....................................................................................31
3.2.1. Đánh giá khả năng chịu mặn ở giai đoạn hạt nảy mầm.......................................32
3.2.1.1. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hàm lượng đường khử ở giai đoạn hạt
nảy mầm...................................................................................................................................................................... 32
3.2.1.2. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hoạt độ của α - amylase ở giai đoạn
hạt nảy mầm............................................................................................................................................................ 35
3.2.1.3. Mối tương quan giữa hoạt độ của - amylase và hàm lượng đường
khử................................................................................................................................................................................... 37
3.2.1.4. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hàm lượng protein tan ở giai đoạn hạt
nảy mầm...................................................................................................................................................................... 38
3.2.1.5. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hoạt độ của protease ở giai đoạn hạt
nảy mầm......................................................................................................................................................................40
3.2.1.6. Tương quan giữa hoạt độ protease và hàm lượng protein tan ...................42
3.2.1.7. Nhận xét về khả năng chịu mặn của các dòng chọn lọc ở giai đoạn hạt
nảy mầm...................................................................................................................................................................... 43
3.3. Đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng chọn lọc ở giai đoạn cây
mạ..................................................................................................................................................... ................................43
3.3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua xác định hàm lượng proline.......43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3.3.2. Đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng chọn lọc qua gây hạn nhân
tạo bằng xử lí NaCl 0,1M.............................................................................................................................46
3.3.3. Xác định chỉ số chịu mặn tương đối ở mức độ cây mạ.......................................47
3.3.4. Nhận xét về khả năng chịu mặn của các dòng chọn lọc ở giai đoạn cây
mạ...................................................................................................................................................... ...............................48
3.4. Đánh giá sự thay đổi ADN hệ gen của một số dòng lúa chọn lọc qua xử lí
chịu mặn. ...................................................................................................................................................................49
3.4.1 Kết quả tách chiết ADN tổng số ............................................................................................49
3.4.2 Phân tích đa hình ADN bằng kỹ thuật RAPD..............................................................51
3.4.2.1. Số phân đoạn ADN xuất hiện và đa hình về phân đoạn ADN được
nhân bản......................................................................................................................................................................51
3.4.2.2. Sự khác nhau của các dòng chọn lọc so với giống gốc ở mức độ phân
tử ................................................................................................................................................................................................ 59
3.4.3. Nhận xét sự thay đổi ADN trong hệ gen của các dòng lúa chọn lọc và
giống gốc.............................................................................................................................................................................61
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ............................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................64
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1. Hạt các dòng chọn lọc thế hệ R1 và giống gốc............................................. 17
Bảng 2.2. Trình tự các nucleotit của 10 mồi RAPD được sử dụng trong
nghiên cứu................................................................................................................................................. .............. 23
Bảng 3.1. Đặc điểm nông học và mức độ biến dị các dòng lúa chọn lọc thế hệ
R2............................................................................................................................. ....................................................... 27
Bảng 3.2. Đặc điểm nông học các dòng chọn lọc từ giống CR203..........................30
Bảng 3.3. Hàm lượng protein, đường khử trong hạt của các dòng chọn lọc và
giống gốc.................................................................................................................................................................. 32
Bảng 3.4. Hàm lượng đường khử của các dòng chọn lọc ở giai đoạn hạt nảy
mầm khi xử lí bằng dùng dịch NaCl 0,1M............................................................................... 33
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hoạt độ của α - amylase trong giai
đoạn hạt nảy mầm............................................. ............................................. ............................................
35
Bảng 3.6. Tương quan giữa hoạt độ của - amylase và hàm lượng đường khử
ở giai đoạn hạt nảy mầm ............................................. ............................................................................ 37
Bảng 3.7. Hàm lượng protein tan trong giai đoạn hạt nảy mầm của các dòng
chọn lọc khi xử lí NaCl 0,1M............................................. ..............................................................
38
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của NaCl 0,1 M đến hoạt độ protease trong giai đoạn
hạt nảy mầm............................................. ............................................. ............................................................ 41
Bảng 3.9. Tương quan giữa hoạt độ protease và hàm lượng protein tan ở giai
đoạn hạt nảy mầm............................................. ............................................. .............................................
43
Bảng 3.10. Hàm lượng proline của các dòng lúa chọn lọc khi xử lí NaCl 0,1M
ở giai đoạn mạ 3 lá............................................. ............................................. ................................. ........... 44
Bảng 3.11. Một số chỉ tiêu chịu ảnh hưởng của mặn ở giai đoạn mạ 3 lá...... 46
Bảng 3.12. Chỉ số chịu mặn tương đối của các dòng chọn lọc ở giai đoạn cây
mạ............................................. ............................................. .................................................................................... 48
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Bảng 3.13. Độ tinh sạch và hàm lượng ADN của các dòng lúa chọn lọc........ 50
Bảng 3.14. Tổng số phân đoạn ADN được nhân bản từ hệ gen của các dòng
lúa chọn lọc khi phân tích với 10 mồi ngẫu nhiên..........................................................
51
Bảng 3.15. Phân tích đa hình về phân đoạn ADN được nhân bản với 10 mồi
ngẫu nhiên............................................................................. ............................................. ............................................. 52
Bảng 3.16. Hệ số sai khác di truyền của các dòng chọn lọc và giống gốc ....... 59
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Sơ đồ thí nghiệm tổng quát........................................................................................... 18
Hình 3.1. Hàm lượng đường khử của các dòng chọn lọc ở giai đoạn hạt nảy
mầm khi xử lí bằng dùng dịch NaCl 0,1M............................................................................... 34
Hình 3.2. Ảnh hưởng của NaCl 0,1M đến hoạt độ của α - amylase trong giai
đoạn hạt nảy mầm ............................................. ........................................................ .................................................. 36
Hình 3.3. Hàm lượng protein tan trong giai đoạn hạt nảy mầm của các dòng
chọn lọc khi xử lí NaCl 0,1M............................................. ................................................................. 39
Hình 3.4. Ảnh hưởng của NaCl 0,1 M đến hoạt độ protease trong giai đoạn
hạt nảy mầm............................................. ............................................. ............................................................ 42
Hình 3.5. Hàm lượng proline của các dòng lúa chọn lọc khi xử lí NaCl 0,1M
ở giai đoạn mạ 3 lá............................................. ............................................. ............................................ 45
Hình 3.6. Khả năng chịu mặn của các dòng lúa chọn lọc................ ............................ 48
Hình 3.7. Kết quả điện di ADN tổng số tách từ dòng lúa chọn lọc .................... 50
Hình 3.8. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M1............ 53
Hình 3.9. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M2............ 54
Hình 3.10. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M3......... 54
Hình 3.11. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M4..........55
Hình 3.12. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M6..........55
Hình 3.13. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M7...........56
Hình 3.14. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M8..........57
Hình 3.15. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M10 ......57
Hình 3.16. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M11 ... 58
Hình 3.17. Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD của 6 mẫu lúa với mồi M14...... 58
Hình 3. 18. Sơ đồ hình cây thể hiện mối quan hệ di truyền giữa các dòng chọn
lọc và giống gốc..................................................................................................................................................... 59
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Lúa gạo là nguồn lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số trên thế giới.
Ở Việt Nam, lúa là cây nông nghiệp có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân. Theo số liệu thống kê năm 2008, nước ta có 7,4 triệu ha đất trồng lúa, sản
lượng thóc đạt 38,6 triệu tấn, bình quân năng suất đạt 6,2- 6,3 tấn/ha. Việt Nam
là một trong hai nước xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới [50].
Cây lúa (Oryza sativa L.) là loại cây trồng rất mẫn cảm với các điều
kiện ngoại cảnh [9]. Nhiều yếu tố sinh thái bất lợi đã tác động lên quá trình
sinh trưởng và phát triển của cây lúa như nhiệt độ cực đoan, ánh sáng bất lợi,
lượng mưa không phù hợp...[7], [8]. Đối với cây lúa nước, ở những vùng ven
biển một trong những nguyên nhân quan trọng làm giảm năng suất là mặn.
Đứng trước những diễn biến ngày càng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu,
Việt Nam là một trong số các nước chịu ảnh hưởng của nước biển dâng, đặc
biệt là vùng đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Theo đánh
giá của ngân hàng thế giới, nếu nước biển dâng 1m, Việt Nam sẽ có 10% dân
số chịu ảnh hưởng trực tiếp và làm tổn thất khoảng 10% GDP [16]. Theo
“Nghiên cứu điển hình phục vụ báo cáo phát triển con người 2007-2008” của
UNDP, hiện nay đồng bằng sông Cửu Long có 1,77 triệu ha đất nhiễm mặn
(chiếm 45% diện tích). Một số địa phương khác như Nam Định và Thanh Hoá
diện tích nhiễm mặn là 7600 ha [16]... Lúa nước là loại cây kém chịu mặn [3].
Vì vậy, nghiên cứu khả năng chịu mặn và tăng cường khả năng chịu NaCl của
các giống lúa nhằm nâng cao và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện nhiễm
mặn là một đòi hỏi thực tiễn trong sản suất nông nghiệp.
Trong những năm gần đây, công nghệ sinh học phát triển đã đóng góp
nhiều ứng dụng quan trọng trong công tác chọn tạo giống. Bằng kỹ thuật chọn
dòng biến dị soma và kỹ thuật gen có thể tạo ra các cây trồng có khả năng
chống chịu cao [13]. Kỹ thuật nuôi cấy mô, tế bào thực vật đã mở ra một
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
1
hướng mới trong công tác cải tạo giống cây trồng và góp phần làm phong phú
thêm nguồn vật liệu khởi đầu trong công tác chọn giống [1], [12], [14], [15],
[17]. Từ nguồn nguyên liệu thực vật được tạo ra nhờ kỹ thuật nuôi cấy mô
đến khi tạo thành dòng, giống mới đòi hỏi trải qua quá trình đánh giá, thử
nghiệm trên đồng ruộng cũng như trong phòng thí nghiệm qua nhiều thế hệ.
Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Đánh giá một
số dòng lúa có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mặn (NaCl)” .
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Tuyển chọn được dòng lúa ưu việt về đặc điểm nông học, chất lượng
hạt và khả năng chịu mặn.
- Xác định sự sai khác hệ gen của các dòng lúa chịu mặn.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3.1. Phân tích đặc điểm nông học của các dòng lúa có nguồn gốc từ mô sẹo
chịu mặn (NaCl) ở thế hệ R2, R3.
3.2. Đánh giá chất lượng hạt thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh:
protein, đường tan.
3.3. Đánh giá khả năng chịu mặn (NaCl) của một số dòng chọn lọc thế hệ R3
- Đánh giá ở giai đoạn hạt nảy mầm thông qua xác định ảnh hưởng của
NaCl đến hàm lượng đường tan, hoạt độ của - amylase, hàm lượng protein
tan và hoạt độ của protease.
- Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn (NaCl) của các giống nghiên cứu ở
giai đoạn mạ ba lá bằng phương pháp gây mặn nhân tạo. Xác định hàm lượng
proline sau khi xử lý mặn cây mạ ba lá bằng dung dịch NaCl.
3.4. Xác định sự sai khác ADN genome của một số dòng lúa chịu mặn bằng
kỹ thuật RAPD.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. CÂY LÚA
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa
Cây lúa (Oryza Sativa L.) là cây trồng có từ lâu đời, phân bố từ 30 0 vĩ
Bắc đến 400 vĩ Nam và gắn liền với lịch sử phát triển của loài người. Tổ tiên
của loài lúa hiện nay là lúa dại Oryza Fatua, Oryza Zaoffcinacis, Oryza
Minuta [8].
Khoảng năm 2800 – 2700 TCN, ở Trung Quốc đã có nghề trồng lúa
[8]. Vavilov (1926) cho rằng nguồn gốc của cây lúa trồng là ở Ấn Độ [6].
Nhiều tài liệu cho rằng, nguồn gốc của cây lúa trồng là ở miền nam Việt
Nam và Campuchia [7], [8]. Có giả thuyết lại cho rằng, tổ tiên của chi lúa
Oryza là một loại cây hoang dại trên siêu lục địa Gondwana cách đây ít
nhất 130 triệu năm và phát tán khắp các châu lục trong qúa trình trôi dạt
lục địa. Khi phát hiện có nhiều loài lúa dại thuộc nhóm Euoryza ở châu
Phi, Chang (1976) đã cho rằng nguồn gốc của loài lúa trồng là ở châu Phi.
Sampath và Rao (1951) cho rằng cái nôi của nghề trồng lúa là ở chân dãy
Himalaya đổ xuống các vùng đồng bằng Bengale Assam, Thái Lan vì ở
vùng này có nhiều loại lúa hoang dại và các giống lúa trồng phong phú [8].
Tuy chưa thống nhất nhưng đã có nhiều tài liệu
, di tích khảo cổ học
chứng minh nguồn gốc của cây lúa ở vùng đầm lầy Đông Nam Á
, có thể
thuộc nhiều quốc gia khác nhau rồi từ vùng nhiệt đới nóng ẩm này cây lúa
mới lan rộng ra khắp nơi [7], [8], [9].
Theo hệ thống phân loại học thực vật, cây lúa thuộc ngành thực vật có hoa
(Angios Permes), lớp một lá mầm (Mono Cotyledones), bộ hoà thảo
(Graminales), họ hoà thảo (Graminae), chi lúa (Oryza) và loài Oryza Sativa [8].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
