Thạc Sĩ Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của một số giống đậu tương có khả năng kháng bệnh gỉ sắt khác nhau

Luận án tiến sĩ năm 2012
Đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA MỘT SỐ GIỐNG ĐẬU TƯƠNG CÓ KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH GỈ SẮT KHÁC NHAU
Định dạng file word

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan . i
Lời cảm ơn . ii
Mục lục iii
Danh mục các từ viết tắt . v
Danh mục các bảng vii
Danh mục các hình .viii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cây đậu tương và và đặc điểm hóa sinh của cây đậu tương
1.1.1. Cây đậu tương .
1.1.2. Đặc điểm hóa sinh của cây đậu tương .
1.2. Bệnh gỉ sắt và tính kháng bệnh gỉ sắt ở cây đậu tương
1.2.1. Bệnh gỉ sắt ở cây đậu tương 9
1.2.2. Tính kháng bệnh gỉ sắt của cây đậu tương .
1.3. Các phương pháp phân tích đa dạng di truyền ở cây đậu tương
1.3.1. Phương pháp sử dụng chỉ thị hình thái
1.3.2. Phương pháp sử dụng chỉ thị hoá sinh học
1.3.3. Phương pháp sử dụng chỉ thị phân tử DNA
1.4. Các nghiên cứu về bệnh gỉ sắt ở cây đậu tương
1.5. Các nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương
Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
2.1. Vật liệu 33
2.1.1. Vật liệu và phương pháp thu thập lá bệnh
2.1.2. Hóa chất
2.1.3. Máy mọc và thiết bị .
2.1.4. Mồi của phản ứng RAPD và SSR
2.2. Phương pháp nghiên cứu .
2.2.1. Phương pháp nhiễm bệnh nhân tạo
2.2.2. Các phương pháp phân tích hóa sinh .
2.2.3. Các phương pháp phân tích đa hình di truyền DNA
2.2.4. Các phương pháp phân tích đa hình protein .
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .53
3.1. Đánh giá khả năng kháng bệnh gỉ sắt của các giống đậu tương
nghiên cứu
3.2. Phân tích đặc điể̉m hóa sinh hạt của các giống đậu tương nghiên cứu 58
3.2.1. Kết quả phân tích hàm lượng protein và lipid trong các hạt của
các giống đậu tương nghiên cứu
3.2.2. Phân tích tính hàm lượng và thành phần amino acid trong hạt của
một số giống đậu tương .
3.3. Đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống đậu tương phản ứng
khác nhau với bệnh gỉ sắt 64
3.3.1. Phân tích tính đa hình DNA của các giống đậu tương bằng chỉ thị phân
tử RAPD .
3.3.2. Phân tích tính đa hình DNA của các giống đậu tương bằng chỉ thị

phân tử SSR
.

3.4. Phân tích tính đa hình protein lá của một số giống đậu tương phản
ứng khác nhau vớ́i bệnh gỉ sắt
3.4.1. Kết quả phân tích sự đa hình protein ở lá của một số giống đậu
tương bằng kỹ thuật điện di SDS-PAGE
3.4.2. Lập bản đồ hệ protein của lá đậu tương bằng kỹ thuật điện di hai chiều
3.4.3. Nghiên cứu tính đa hình protein của các giống đậu tương bằng kỹ
thuật điện di hai chiều
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 99
1. Kết luận 99
2. Đề nghị .100
NHỮNG CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây công nghiệp ngắn ngày, có
giá trị kinh tế cao, mang ý nghĩa trong cải tạo đất trồng, dễ canh tác, đặc biệt
có khả năng thích nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau. Hạt đậu tương
chứa 30-55% protein, chứa nhiều loại amino acid không thay thế (lysine,
leucine, tryptophan, methionine, cysteine ), 12-25% lipid và các vitamin
(B1, B2, C, D, E, K ) cần thiết cho cơ thể. Các sản phẩm từ đậu tương được
sử dụng rộng rãi cho các mục đích khác nhau như làm thức ăn, dầu ăn, thực
phẩm chức năng, nguyên liệu cho y học và công nghiệp Bên cạnh giá trị
dinh dưỡng cao, cây đậu tương còn có khả năng cố định đạm nhờ vi khuẩn R.
Japonicum sống cộng sinh trên rễ cây tạo thành các nốt sần. Vì thế, việc trồng
cây đậu tương không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế cao mà còn có tác dụng cải
tạo đất. Do đó, cây đậu tương đã được quan tâm trồng và phát triển mạnh ở
nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam, đậu tương là nhóm cây trồng chính
được ưu tiên khuyến khích phát triển, sản xuất đứng sau lúa, ngô và lạc.
Việt Nam từng là một nước “xuất khẩu” đậu tương vào những năm
1980 theo hạng mục tiểu ngạch, tuy nhiên cho đến nay nước ta đã trở thành
nước nhập khẩu đậu tương với số lượng lớn hàng triệu tấn khô dầu đậu tương
đang được nhập khẩu hàng năm. Mặc dù diện tích gieo trồng có tăng hàng
năm nhưng năng suất thấp và sản lượng đạt được không ổn định, khả năng
chống chịu bệnh và các stress kém. Sâu bệnh nói chung và bệnh gỉ sắt nói
riêng là nguyên nhân trực tiếp ảnh hưởng tới diện tích gieo trồng và làm giảm
năng suất, chất lượng hạt đậu tương, gây tổn thất lớn về kinh tế.
Bệnh gỉ sắt ở đậu tương do loài nấm Phakopsora pachyrhizi gây ra và
đang được coi là một trong những mối đe dọa chính trên cây đậu tương gây
thiệt hại đáng kể, làm giảm từ 10-80% năng suất và chất lượng đậu tương ở
nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Yêu cầu đặt ra hiện nay là cần
phải chuyển giao các tiến bộ khoa học kỹ thuật đặc biệt là tạo ra những giống
cây có năng suất cao, có khả năng chống chịu bệnh để đưa vào sản xuất mở
rộng diện tích gieo trồng và nâng cao chất lượng hạt, đáp ứng được nhu cầu
đậu tương trong nước cũng như phục vụ xuất khẩu. Do đó, nghiên cứu chọn
tạo các giống đậu tương mới có khả năng kháng bệnh gỉ sắt cao là một giải
pháp mang tính chiến lược cho sự phát triển bền vững.
Trong những năm gần đây, các nghiên cứu về bệnh gỉ sắt ở đậu tương đã
được tiến hành và thu được một số kết quả đáng kể, tuy nhiên hầu hết các
nghiên cứu này mới chỉ tập trung vào việc giám sát quá trình phát triển bệnh,
nghiên cứu dịch tễ học, đánh giá sự thất thu năng suất hoặc phân tích phản ứng
bệnh mà chưa chú trọng nhiều đến việc tìm hiểu khả năng kháng bệnh gỉ sắt
cũng như đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống đậu tương có khả năng
kháng bệnh gỉ sắt cũng như cơ chế phân tử của hiện tượng này. Việc nghiên
cứu sự đa dạng di truyền của tập đoàn đậu tương có phản ứng khác nhau đối
với bệnh gỉ sắt không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo tồn các giống có khả năng
kháng bệnh mà còn có ý nghĩa quan trọng trong công tác chọn tạo giống có
chất lượng cao.
Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi lựa chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của một số giống đậu tương có khả năng
kháng bệnh gỉ sắt khác nhau”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Đánh giá được khả năng phản ứng của các giống đậu tương với bệnh gỉ
sắt nhằm phát hiện các giống kháng và nhiễm mới.
2.2. Xác định được sự đa dạng di truyền ở mức độ DNA của các giống đậu
tương nghiên cứu.
2.3. So sánh đa hình protein, lập được bản đồ điện di protein lá đậu tương, sơ
bộ rút ra được nét đặc trưng về protein giữa giống kháng và giống nhiễm.
3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá khả năng kháng bệnh gỉ sắt của các giống đậu tương.
- Xác định hàm lượng protein, lipid và thành phần amino acid trong hạt
của các giống đậu tương nghiên cứu.
- Phân tích sự đa dạng di truyền của các giống đậu tương nghiên cứu
bằng chỉ thị phân tử RAPD và SSR.
- Lập bản đồ điện di protein lá đậu tương và định danh hệ protein lá
bằng phương pháp điện di một chiều, hai chiều và nhận diện protein trên hệ
sắc ký-khối phổ. Đồng thời phân tích, so sánh sự đa dạng thành phần protein
lá của một số giống đậu tương nhiễm và kháng bệnh gỉ sắt.

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cây đậu tương và đặc điểm hóa sinh của cây đậu tương
1.1.1. Cây đậu tương
Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây thuộc họ đậu (Fabaceae).
Chi Glycine có hai chi phụ là Glycine và Soja. Chi phụ Soja có hai loài là
G.max (L.) Merrill và G. soja Sieb. et Zucc. Glycine soja là dạng mọc leo
hoang dại, hạt nhỏ, cứng và sản lượng thấp nên không được sử dụng trong
nông nghiệp. Glycine max không thấy mọc hoang dại.
Về nguồn gốc, đậu tương có nguồn gốc từ Đông Á, có thể mọc hoang
dại từ thung lũng sông Dương Tử, các tỉnh phía Bắc và Đông Bắc Trung
Quốc, hoặc các vùng kế cận của Cộng hòa liên bang Nga, Triều Tiên và Nhật
Bản. Hầu hết các giống đậu tương địa phương đang trồng tại nước ta hiện nay
đều du nhập từ Trung Quốc [8].
Về đặc điểm hình thái, cây đậu tương là cây thân thảo, lá có ba loại: lá
mầm (lá tử diệp), lá nguyên (lá đơn) và lá kép, mỗi lá kép có từ 3 - 4, thậm
chí đến 5 lá chét, mọc so le. Hoa đậu tương nhỏ không hương vị, có dạng
cánh bướm, có màu sắc tuỳ từng giống khác nhau: màu trắng, tím, tím nhạt.
Tỷ lệ đậu quả 20 - 30% tuỳ từng vụ . Quả thuộc loại quả giáp, khó tách, hơi
cong, lúc quả non có màu xanh, nhiều lông (có khả năng quang hợp do có
diệp lục) khi chín có màu nâu. Tuỳ điều kiện canh tác mỗi cây con cho từ 20 -
400 quả. Hạt có nhiều hình dạng: hình tròn, hình bầu dục, tròn dẹt . có giá trị
dinh dưỡng cao. Hạt to, nhỏ tuỳ theo các giống khác nhau, khối lượng 1000
hạt thay đổi trung bình từ 100 - 200g. Màu sắc rốn hạt ở các giống khác nhau
là một biểu hiện đặc trưng của giống [9].
Về đặc điểm di truyền, đậu tương Glycine max có bộ nhiễm sắc thể
(NST) lưỡng bội 2n = 40 là cây tự thụ phấn, ít có khả năng thụ phấn chéo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt
1. Phạm Văn Biên (1985), Một số kết quả nghiên cứu sâu bệnh hại đậu
nành, Nxb Khoa học và Kỹ thuật nông nghiệp.
2. Nguyễn Thị Bình (1990), Nghiên cứu và đánh giá khả năng chống chịu
bệnh gỉ sắt (Phakopsora pachyrhisi sydow) của tập đoàn đậu tương
Miền Bắc Việt Nam, Luận án tiến sĩ Sinh học, Hà Nội.
3. Ngô Thế Dân, Trần Đình Long, Trần Văn Lài, Đỗ Thị Dung, Phạm Thị
Đào (1999), Cây đậu tương, Nxb Nông Nghiệp, Hà Nội.
4. Vũ Anh Đào, Nguyễn Vũ Thanh Thanh, Chu Hoàng Mậu (2011), "Đánh
giá sự di truyền ở mức phân tử của một số giống đậu tương (Glycine max
(L.) Merrill) địa phương", Tạp chí Khoa học và Công nghệ 57(9): 85-90.
5. Nguyễn Hữu Hiệp, Trần Nhân Dũng, Đặng Thanh Sơn và Nguyễn Văn
Được (2004), "Nghiên cứu đa dạng sinh học của giống cây có múi ở
huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang", Tạp chí Khoa học (1): 105-114.
6. Hinson K (1992), Sản xuất đậu tương ở vùng nhiệt đới, Nxb Đại học
Giáo dục chuyên nghiệp, Hà Nội.
7. Nguyễn Huy Hoàng (1992), Nghiên cứu và đánh giá khả năng chịu hạn
của các mẫu giống đậu tương nhập nội ở miền Bắc Việt Nam. Luận án
Phó tiến sĩ, Hà Nội.
8. Nguyễn Đăng Khôi (1997), "Các cây đậu ăn hạt ở Việt Nam", Tạp chí
Sinh học, 19:5-10.
9. Trần Văn Lài (1995), Thu thập, đánh giá và bảo quản nguồn thực liệu di
truyền đậu đỗ, Kết quả nghiên cứu khoa học cây đậu đỗ 1991-1995. Hà
Nội, tr.5-6.
10. Trần Thị Phương Liên (2010), "Protein và Tính kháng bệnh ở thực vật",
Tạp chí Công nghệ sinh học, 8(3), 265-279.
11. Trần Thị Phương Liên, Nông Văn Hải, Lê Thị Muội (1996), "Nghiên
cứu thành phần điện di protein của một số giống đậu tương có khả năng
chịu hạn khác nhau", Tạp chí sinh học, 18(4):15-19.
12. Trần Thị Phương Liên, Lê Thị Muội (2003), "Nghiên cứu sự đa dạng di
truyền một số giống đậu tương bằng chỉ thị phân tử SSR", Tạp chí
Công nghệ Sinh học, 1(3):347-354.
13. Trần Thị Phương Liên, Lê Thị Muội, Trần Đình Long (2006), "Nghiên
cứu sự đa dạng di truyền một số giống đậu tương có khả năng kháng
bệnh gỉ sắt khác nhau", Tạp chí Sinh học, 28(3): 49-53.
14. Trần Thị Phương Liên, Vũ Thanh Trà, Huỳnh Thị Thu Huệ (2008),
"Nghiên cứu thành phần protein lá đậu tương nhiễm bệnh gỉ sắt bằng
phương pháp điện di một chiều và hai chiều", Tạp chí Công nghệ Sinh
học, 6(1): 91-95.
15. Chu Hoàng Mậu (2001), Sử dụng phương pháp đột biến thực nghiệm để
tạo các dòng đậu tương và đậu xanh thích hợp cho miền núi Đông Bắc
Việt Nam, Luận án tiến sĩ Sinh học, Viện Công nghệ Sinh học, Hà Nội.
16. Chu Hoàng Mậu, Nông Thị Man, Lê Xuân Đắc, Đinh Thị Phòng, Lê
Trần Bình (2002), "Đánh giá genome của một số dòng đậu tương đột
biến bằng kỹ thuật phân tích đa hình của DNA được nhân bản ngẫu
nhiên", Tạp chí Sinh học 22: 21-27.
17. Đinh Thị Phòng, Chu Thị Thuỷ, Bùi Văn Thắng, Nguyễn Văn Thắng,
Nguyễn Thị Yến, Lê Trần Bình, Lê Thị Muội (2005), "Nghiên cứu kỹ
thuật phát hiện sớm tính kháng bệnh gỉ sắt trong các dòng lạc F3 của tổ
hợp lai giữa giống ICG95016 và L12 bằng chỉ thị SSR liên kết", Tạp
chí Công nghệ Sinh học, 3(1): 89-98.
18. Đinh Thị Phòng, Ngô Thị Lam Giang (2008), "Phân tích mối quan hệ di
truyền của 19 giống đậu tương bằng chỉ thị RAPD", Tạp chí Công nghệ
sinh học, 6: 327-334