Bài thuyết trình 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
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.79 MB, 42 trang )
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. 43:797806
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, anthesissilking interval •
CML, CIMMYT maize line •
DT, drought tolerance •
GD, genetic distance •
HPH, highparent 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
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
17
CML258
P1
21C5HC218-2-3-B-###-B-1-BBB-f)-B
Across 7643
Stability, combining ability
Short anthesis-silking interval
Vật liệu và phương pháp
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
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 (digoxigenindUTP) 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 p2i 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
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).
