Thạc Sĩ Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của một số giống đậu tương (Glycine Max (L.) Merrill) địa phương

MỞ ĐẦU




1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Đậu tương là loại cây trồng chiến lược của nhiều quốc gia trên thế giới. Hạt đậu tương có hàm lượng các chất dinh dưỡng cao: 40% - 50% protein, 18% -25% lipit, chứa nhiều loại axit amin cần thiết (lizin, triptophan, metionin, xystein, lozin .) và nhiều loại vitamin (B1, B2, C, D, E, K .), là nguồn năng lượng cần thiết cho cuộc sống con người.
Cây đậu tương có thời gian sinh trưởng ngắn, hệ rễ có nốt sần mang vi khuẩn cố định đạm nên cây đậu tương thường được trồng luân canh với lúa và ngô để tăng vụ và cải tạo đất bạc màu. Với những giá trị to lớn đó mà cây đậu tương được trồng phổ biến ở nhiều nơi từ vùng ôn đới đến vùng nhiệt đới, từ 550 vĩ Bắc đến 550 vĩ Nam, từ vùng thấp hơn mực nước biển cho đến vùng cao trên 2000m so với mực nước biển với diện tích khoảng hơn 74,4 triệu ha [3], [8]. Trong đó, chúng được trồng nhiều nhất ở Mỹ, Braxin, Argentina, Trung Quốc, Ấn Độ.
Ở Việt Nam cây đậu tương được gieo trồng ở cả 7 vùng nông nghiệp trên cả nước. Các giống đậu tương ở nước ta hiện nay rất phong phú gồm các giống đậu tương nhập nội, giống lai tạo, giống đậu tương đột biến và tập đoàn các giống đậu tương địa phương. Các giống này đa dạng và phong phú cả về kiểu hình và kiểu gen, đây là nguồn nguyên liệu để chọn tạo giống đậu tương mới cho năng suất và chất lượng phù hợp với mục tiêu chọn giống [8].
Đậu tương là cây tương đối mẫm cảm với điều kiện ngoại cảnh và thuộc vào nhóm cây chịu hạn kém. Vì vậy đánh giá sự đa dạng di truyền của các giống đậu tương địa phương để tạo cơ sở cho công tác lai tạo giống và đề xuất biện pháp nâng cao tính chịu hạn là vấn đề rất được quan tâm nghiên cứu. Hiện nay có rất nhiều phương pháp được ứng dụng trong phân tích sự đa dạng di truyền của các giống cây trồng nói chung và cây đậu tương nói riêng như RFLP, AFLP, SSR, RAPD . Các phương pháp này không những phát huy hiệu quả mà còn khắc phục nhược điểm của các phương pháp chọn giống truyền thống bởi hiệu quả sàng lọc cao, nhanh, và tin cậy.

Trong số những phương pháp kể trên thì RAPD là phương pháp được sử dụng rộng rãi bởi đây là phương pháp dễ thực hiện và ít tốn kém mà vẫn đánh giá được sự đa dạng di truyền và mối quan hệ di truyền ở mức độ phân tử. Chỉ thị RAPD cho độ đa hình cao nên được sử dụng để nghiên cứu đa dạng sinh học, sự liên kết giữa các tính trạng số lượng, đánh giá sự sai khác hệ gen của các dòng chọn lọc ứng dụng trong chọn tạo giống cây trồng.
Chính vì vậy việc nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở mức ADN và sự phản ứng đối với hạn ở giai đoạn hạt nảy mầm, giai đoạn cây non là cơ sở khoa học để đề xuất việc chọn những giống đậu tương có khả năng chịu hạn góp phần bảo tồn, phát triển nguồn gen cây đậu tương, tuyển chọn giống đậu tương thích hợp làm vật liệu chọn giống là những vấn đề rất được quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ lý do như vậy chúng tôi chọn đề tài:
“Nghiên cứu sự đa dạng di truyền của một số giống đậu tương (Glycine Max (L.) Merrill) địa phương”.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định sự đa dạng di truyền của các giống đậu tương địa phương ở mức kiểu hình và mức phân tử ADN.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Khảo sát sự đa dạng kiểu hình của các giống đậu tương thông qua các đặc điểm

hình thái, hóa sinh.

- Xác định hàm lượng protein, hàm lượng đường, hoạt độ enzym amylase, enzym protease ở giai đoạn hạt nảy mầm.
- Phân tích sự phản ứng đối với hạn của các giống đậu tương trong điều kiện hạn nhân tạo.
- Sử dụng kỹ thuật RAPD với 10 mồi ngẫu nhiên để nhân bản các đoạn ADN từ

ADN hệ gen của các giống đậu tương địa phương.

- Thiết lập sơ đồ hình cây và xác định khoảng cách di truyền giữa các giống đậu

tương nghiên cứu.



MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Những chữ viết tắt iii Mục lục . iv Danh mục các bảng .vii Danh mục các hình .ix
MỞ ĐẦU 1

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1. Đặc điểm thực vật học và hóa sinh học hạt đậu tương .3

1.2. Nghiên cứu khả năng phản ứng của cây đậu tương đốivới hạn .4

1.2.1. Sự phản ứng của cây đậu tương đối với hạn ở giai đoạn hạt nảy mầm .4

1.2.2. Sự phản ứng của cây đậu tương đối với hạn ở giai đoạn cây non .7

1.3. Sử dụng kỹ thuật RAPD trong nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở mức phân tử 8

1.3.1. RAPD 8

1.3.2. Nghiên cứu sự đa dạng di truyền bằng RAPD 10

Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHưƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1. Vật liệu nghiên cứu .12

2.1.1.Vật liệu thực vật .12

2.1.2. Các hoá chất và thiết bị .12

2.2. Phương pháp nghiên cứu 13

2.2.1. Phương pháp xác định sự sinh trưởng của rễ mầm và thân mầm .13

2.2.2. Phương pháp hóa sinh .14

2.2.2.1. Phân tích hoá sinh giai đoạn hạt tiềm sinh .14

2.2.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn thông qua phân tích một số chỉ tiêu hoá sinh ở giai đoạn hạt nảy mầm 15


2.2.3. Phương pháp sinh lý 17

2.2.3.1. Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây non bằng phương pháp gây hạn nhân tạo .17
2.2.3.2. Xác định hàm lượng proline .18

2.2.4. Phương pháp sinh học phân tử 19

2.2.4.1. Phương pháp tách ADN tổng số từ mầm đậu tương 19

2.2.4.2. Phản ứng RAPD .19

2.2.4.3. Phân tích số liệu RAPD 19

2.2.5. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu 20

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

3.1. Kết quả phân tích tính đa dạng kiểu hình của các giống đậu tương nghiên cứu .21

3.1.1.Đặc điểm hình thái, kích thước khối lượng và hóa sinh hạt của 16 giống đậu tương 21
3.1.1.1. Hình thái, kích thước và khối lượng hạt .21

3.1.1.2. Hàm lượng protein, lipit .23

3.1.2. Khả năng phản ứng của 16 giống đậu tương ở giai đoạn hạt nảy mầm 26

3.1.2.1. Kích thước rễ mầm và thân mầm .26

3.1.2.2. Hoạt độ enzym α - amilase và hàm lượng đường trong hạt nảy mầm của các giống đậu tương dưới tác động của sorbitol 7 % 28
3.1.2.3. Hoạt độ enzym protease và hàm lượng protein trong hạt nảy mầm của các giống đậu tương dưới tác động của sorbitol 7 % 33
3.1.2.4. Nhận xét . 38

3.1.3. Khả năng phản ứng đối với hạn của 16 giống đậu tương ở giai đoạn cây non 3 lá 39

3.1.3.1 Tỷ lệ thiệt hại . .39

3.1.3.2. Chỉ số chịu hạn tương đối 41

3.1.3.3. Hàm lượng protein và prolin 42

3.1.3.4. Nhận xét .46

3.1.4. Sự phân bố của các giống đậu tương nghiên cứu 46


3.2. Kết quả phân tích tính đa dạng di truyền ở mức phân tử ADN của các giống đậu tương nghiên cứu .48
3.2.1. Kết quả tách chiết ADN tổng số .48

3.2.2. Phân tích sự đa hình ADN bằng kỹ thuật RAPD .49

3.2.3. Nhận xét về kết quả phân tích đa hình ADN trong hệ gen của 16 giống đậu tương địa phương . .60
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .61

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN .63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64