Ứng dụng DNA marker trong lai tạo lúa

Ứng dụng DNA marker
trong lai tạo lúa


Những thách thức đối với sản xuất lúa

2


Các phương pháp chọn tạo giống






Chọn lọc cổ điển,
Phương pháp đột biến,
Nuôi cấy in vitro,
Chuyển gene,
Sử dụng DNA marker (thị phân tử để) lập
bản đồ gene phục vụ lai tạo


Marker

DNA marker


Trình tự DNA đặc
trưng, liên kết chặt

và phân ly cùng với
một tính trạng/ gene
Gene quan tâm

Marker

Có sự hiện diện của marker -> hiện diện của tính trạng/gene


Ứng dụng của DNA marker




Lập bản đồ các tính trạng số lượng trên cây
lúa (QTL: Quantitative Trait Loci mapping),
Tạo giống lúa mới nhanh và chính xác
(MAS: Marker-Assisted Selection)


Lập bản đồ QTL trong genome (QTL
mapping)


QTL (Quantitative Trait Loci): một gene hoặc vùng
nhỏ của nhiễm sắc thể ảnh hưởng tới tính trạng số
lượng,



QTL mapping: Xác định vị trí và mức độ ảnh hưởng
của các QTL tới tính trạng nhờ các DNA marker
Marker A

Marker B

5 cM

QTL

5 cM

6


Nguyên lý QTL mapping
1. Lai hai dòng bố mẹ
khác nhau về tính
trạng quan tâm,
2. Đánh giá kiểu hình
con lai,
3. Đánh giá kiểu gene,
4. Sử dụng máy tính
để phân tích mối liên
hệ giữa kiểu hình và
kiểu gene

/>
7

Một số QTL của các tính trạng tiêu biểu

Kháng mặn

Kháng ngập

Chịu thiếu lân
8


QTL mapping có thể sử dụng:


Xác định vị trí QTL trong genome,



Nghiên cứu cấu trúc di truyền của tính trạng,



Xác định sự đóng góp của từng QTL đến tính trạng,



Giúp tạo dòng gene mới thuận lợi,



Cải tiến giống nhờ DNA marker (MAS: MarkerAssisted Selection)


Ưu điểm DNA marker trong chọn giống






Hiệu quả cao hơn so với phương pháp lai tạo
truyền thống;
Không phải cây chuyển gene;
Rút ngắn thời gian tạo giống mới;
Giảm thiểu sự liên kết với những tính trạng không
mong muốn…

10


Phương pháp truyền thống

P1 x

P2

Sử dụng DNA marker

P1 x

P1 x F1

P1 x F 1

BC1

BC1

Dựa vào kiểu hình

BC2

P2

Dựa vào kiểu gene

BC2


 />
12


Quá trình phục hồi genome của cây nhận
Thế hệ

Tỉ lệ phục hồi
genome cây nhận (%)

BC1

75,0

BC2

87,5

BC3

93,8

BC4

96,9

BC5

98,4

BC6

99,2

Chú ý: theo lý thuyết tỉ lệ phục hồi genome của cá thể
mẹ ở BC1 là 75%, trên thực tế một số cá thể có tỉ lệ
phục hồi ít hơn hoặc nhiều hơn tỉ lệ này.
 />
13

Sử dụng DNA marker có thể giúp hồi phục nhanh số
lượng nhiễm sắc thể của cây nhận
Phương pháp truyền thống

Gene mục
tiêu

F1

BC1

c

c

BC2

BC3

BC10

Sử dụng MAS

Gene mục
tiêu

c

Ribaut, J.-M. & Hoisington, D. 1998.

F1

BC1

BC2

BC20


Các bước tiến hành của MAS
 Xác

định gene mục tiêu thông qua marker,
 Xác định sự tái tổ hợp xung quanh gene mục tiêu,
 Phục hồi genome của cây nhận
1

2

3

4

1

2

3

4

1

2

3

4

Target
locus

TARGET LOCUS
SELECTION

FOREGROUND
SELECTION

RECOMBINANT
SELECTION

BACKGROUND
SELECTION

BACKGROUND SELECTION


Kết quả đạt được ở BC3F2 Swarna-Sub1

Cây nhận ở đời BC3F2 chứa khoảng 2,9 Mb DNA từ cây cho

Một số thành tựu

Swarna

IR 64-Saltol

Swarna-Sub1

IR 64

IR 64-DTY

IR 64


Tạo giống lúa lý tưởng tích hợp nhiều gene quý

18


Xin cám ơn
sự chú ý lắng nghe