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... Tóm tắt Đánh giá đa dạng và khoảng cách di truyền

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

trường bất thuận và không bất thuận

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

[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 :

phân loại các dòng thuần phù hợp với phả

hệ của chúng

( 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

tương quan giữa con lai F1, SCA, MPH

và HPH,

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:

Vật liệu và phương pháp

Entry Line Pedigree Principal criteria of selection Across 7643 P1 17 Short anthesis-silking interval

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

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

 4 dòng từ Tuxpẽno Sequía 6 C1 ( TS)

 7 dòng ngô CIMMYT ( CMLs) đã được

chọn lọc trên cơ sở KNKH của chúng

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)

 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

hiện cho mối thí nghiệm và mức hạn

băng phương pháp PROCMIXED của

chương trình SAS ( Viện SAS, 1997)

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

 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

 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)

 Giá trị lượng đa hình PIC trong phạm vi 0,28 của lớp locus

có 2 allel

 đến 0,82 của lớp locus có 9 allel

 Giá trị PIC tối thiểu là 0,11 của chỉ thị do ( RFLP probe)

 RFLP probe có giá trị PIC thấp nhất ở mỗi lớp locus đã

được nhận biết và đưa vào bản đồ di truyền ngô ( bảng 6)

 Locus biểu hện PIC thấp nhất có thể liên quan đến

và

và TS)

Bảng 5: Đặc điểm 8 lớp chỉ thị DNA khác nhau trên cơ sở số allel Chúng đã nhanạ biết gồm số lallel và locus trên một lớp, trung bình

và giá trị đa hình polymorphism information content (PIC ) tối thiểu

và số allel trên lớp với tần suất lớn hơn50%

 Bảng 6: Vùng bin cua các locus có giá PIC

thấp nhất (gạch chân) trong môi lớp khác

nhau như đã trình bày trong bảng 5

 Mồi RFLP dò, mỗi locus khác nhau trên bản

đồ gen ngô DB cũng được trình bày

 Các chữ cái trong ngoặc chỉ locus theo ký

hiệu tên locus trên bản đồ gen ngô DB và

(c) chỉ là locus này chưa được báo cáo trong bản đồ gen ngô DB, nhưng đã được nhận

biết trong bản đồ liên kết của CIMMYT (next slide )

Khoảng cách di truyền giữa các dòng tự phối

 Trung bình khoảng cách di truyền giữa các

 Các dòng tự phối CML247 và P1 có khoảng

cách di truyền GD lớn nhất bằng 0,84

 Hai dòng này có thể sử dụng phát triển quần

thể phân ly để lập bản đồ QTL vê năng suất hạt và chênh lệch trỗ cờ - phun râu

 Để cải tiến thêm CML 247 sử dụng lai trở lại

và chọn lọc MAS (Ribaut et al., 2002) phân tích thành phần chủ yếu trình bày hình 1

 Sự tương ứng giữa khoảng cách di truyền với nguồn gốc

và phả hệ của các dòng ngô tự phối nhiệt đới này

 Phù hợp với các nghiên cứu khác phân loại các dòng ngô

ôn đới ( Mumm và Dudley,1994; Burstin et al., 1994 và Dubreuil et al., 1996).

 Kết quả nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng

các dòng ngô tự phối nhiệt đới phát triển từ các nhóm vật liệu đa dạng di truyền

 Tương quan giữa khoảng cách di truyền ( GD) và ưu thế

lai ( UTL)

 Khoảng chách di truyền tương quan dương

với F1,SCA, MPH , HPH ở tất cả các môi

trường khi có mặt các tổ hợp lai ( THL)

KẾT LUẬN

 UTL có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường, có

thể ảnh hưởng khác nhau đến các dòng bố

mẹ và THL

 Trong bộ 17 dòng ngô nhiệt đới, ưu thế lai

lớn hơn dưới điều kiện hạn và nhỏ hơn dưới điều kiện đạm thấp ở môi trường không bất thuật

 Kết quả cho thấy răng cần phải nghiên cứu

bổ sung ảnh hưởng của bất thuận phi sinh học đến biểu hiện UTL

 Mức độ tự phối của các dòng bố mẹ có thể

ảnh hưởng tới phản ứng của chúng với bất

thuận, sau đó tới ưu thế lai

 Do vậy các dòng có mức độ tự phối khác

nhau và tổ hợp lai tương ứng nên thử dưới

điều kiện môi trường bất thuận và tối ưu để ước lượng ưu thế lai.

 KNKH riêng không ảnh hưởng bởi biểu hiện

dòng tự phối bố mẹ và có thể dự đoán giá trị của năng suất hạt F1 hơn UTL, cho chương

trình tạo giống ưu thế lai.

 Khả năng tạo tổ hợp lai đơn tốt nhất trênb cơ

sở biểu hiện của THL tối đa trong môi trường mục tiêu

 Khoảng cách di truyền dựa trên chỉ thị

RFLP phân nhóm các dòng ngô nhiệt

đới thống nhất với nguồn gốc và phả hệ của chúng

cứu trước đó với ngô ôn đới

DNA để đánh giá khoảng cách di truyền

và phân nhóm các dòng ngô nhiệt đới

 Có tương quan dương giữa

 khoảng cách di truyền và F1,

 khả năng kết hợp riêng (SCA),

 ưu thế lai trung bình (MPH) và

 ưu thế lai thực (HPH) ở tất cả các môi trường

 Nhưng nó ảnh hưởng mạnh nhất với tổ hợp

lai dòng chị em

 Khả năng kết hợp riệng có tương quan rất

chặt với khoảng cách di truyền ( GD), đặc biệt khi SGD