BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ LOAN

CHỌN LỌC CÁ THỂ BC
1
F
1
, BC
2
F
2
MANG QTL/ GEN TĂNG
SỐ HẠT TRÊN BÔNG CỦA TỔ HỢP LAI KD18 X KC25
BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ
Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học
Mã số : 60.42.02.01 Người hướng dẫn khoa học

Hà N
ội, tháng năm 2015

Tác giả Nguyễn Thị LoanHọc viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Trần Đăng Khánh, TS. Nguyễn
Văn Giang
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được sử dụng công bố ở bất cứ công trình khoa học nào.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn này
đã được ghi rõ nguồn gốc.

Tác giả


1.3.1. Trên thế giới
16
1.3.2. Tại Việt Nam
21
Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. Vật liệu nghiên cứu 24
2.1.1. Các giống lúa nghiên cứu
24
2.1.2.Các chỉ thị phân tử và hóa chất thí nghiệm
24
2.2. Nội dung nghiên cứu 26
2.3. Phương pháp nghiên cứu 27
2.3.1. Phương pháp lai hữu tính - lai trở lại giữa giống cho và nhận QTL/gen
27
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page iv

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm
29
2.3.3. Phương pháp xử lý số liệu
33
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34
3.1. Kết quả lai tạo thế hệ F
1,
BC
1
F
1,
BC
1

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ADN : Axit Deoxyribonucleic
AFLP : Amplified Fragment Length Polymorphism - Đa hình chiều dài các
đoạn được nhân bản chọn lọc
RAPD : Random Amplification of Polymorphic DNA - Đa hình ADN được
nhân bản ngẫu nhiên
RFLP : Restriction Fragment Length Polymorphism – Đa hình chiều dài
mảnh phân cắt giới hạn
STS : Sequence Tagged Site – Xác định vị trí trình tự đã được đánh dấu
RGA : Resistance Gene Analog – Vùng tương đồng gen kháng
SNP : Single Nucleotide Polymorphisms – Đa hình nucleotide đơn
SSR : Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại của trình tự đơn giản
Bp : Base pair – Cặp bazơ nitơ
cDNA : Complementary DNA – Thư viện ADN bổ trợ
cs : Cộng sự
ctv : Cộng tác viên
CTPT : Chỉ thị phân tử
dNTP : Deoxynucleotide triphosphate
MABC : Marker Assisted Backcrossing – Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử kết
hợp lai trở lại
MAS : Marker Assisted Selection – Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử
NST : Nhiễm sắc thể
PCR : Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi trùng hợp
QTL/ QTLs : Quantity Trait Loci(s) - Locus kiểm soát tính trạng số lượng
TBE : Tris-Boric Acid-EDTA



DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

2.1 Các bước thí nghiệm trong chọn tạo giống lúa tăng số hạt trên bông
bằng phương pháp sử dụng chỉ thị phân tử và lai trở lại 28
3.1 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 0,8% 35
3.2 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 35
3.3 Kết quả chạy điện di trên polyacrylamide 4.5% 35
3.4 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 36
3.5 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 36
3.6 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 37
3.7 Kiểm tra cây F
1
với RM21615 37
3.8 Kết quả chạy điện di trên polyacrylamide 4.5% 38
3.9 Kết quả chạy điện di trên polyacrylamide 4.5% 39
3.10 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 40
3.11 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 40
3.12 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 40
3.13 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 41
3.14 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 41
3.15 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 41
3.16 Tỷ lệ các cá thể mang nền di truyền giống mẹ ở thế hệ BC
1
F
1
43
3.17 Biểu đồ 32 cá thể thế hệ BC

3.28 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 49
3.29 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 49
3.30 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 50
3.31 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 50
3.32 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 50
3.33 Kết quả chạy điện di trên gel Agarose 3% 50
3.34 Tỷ lệ các cá thể mang nền di truyền giống mẹ (BC
2
F
1
) 52
3.35 Biểu đồ 15 cá thể thế hệ BC
2
F
1
(KD18/KC25) trên NST số 1, 2, 3 52
3.36 Biểu đồ 15 cá thể thế hệ BC
2
F
1
(KD18/KC25) trên NST số 4, 5, 6 53
3.37 Biểu đồ 15 cá thể thế hệ BC
2
F
1
(KD18 x KC25) trên NST số 7, 8, 9 53
3.38 Biểu đồ 15 cá thể thế hệ BC
2
F
1

nhanh do sự chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp, bên cạnh quá trình đô thị hóa
và công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng. Một vấn đề đáng quan tâm là ảnh hưởng
tiêu cực của biến đổi khí hậu như lũ lụt, hạn hán, xâm nhập mặn làm sản lượng
lúa bị sụt giảm đáng kể. Để đáp ứng nhu cầu lương thực, nghiên cứu, cải tiến các
giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo an
sinh xã hội, tăng thu nhập cho người dân.
Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) đã được
ứng dụng thành công tại Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) trong việc quy tụ
QTL/gen chịu ngập và chịu mặn vào một số giống lúa trồng phổ biến ở các nước
Đông nam châu Á như: Ấn Độ, Indonesia, Bangladet. Phương pháp MABC thiết
thực, hiệu quả trong việc quy tụ locus gen quy định tính trạng di truyền số lượng
(QTL) hay gen vào giống mới cho phép rút ngắn quá trình chọn lọc, chọn lọc được
những tính trạng khó hay nhiều gen cùng một lúc. Chọn giống bằng phương pháp
MABC sẽ giảm được giá thành, thời gian và cho hiệu quả cao hơn so với phương
pháp chọn giống truyền thống. Phương pháp này cho phép chọn lọc trực tiếp hệ gen
của từng cá thể trong quần thể. Việc ứng dụng chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại từ 2
đến 3 thế hệ có thể thu được cá thể với nền di truyền của giống mẹ và mang gen
chuyển. Các dòng này có thể cho tự thụ, thu hạt để thử nghiệm trên đồng ruộng.
Kết hợp phương pháp MABC và chọn giống truyền thống để tạo ra
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 2

dòng/giống lúa có khả năng năng suất cao, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Chọn lọc cá thể BC
1
F
1
, BC
2
F

1
mang QTL/gen quy định tính
trạng tăng số hạt trên bông.
- Xác định cá thể trong quần thể BC
1
F
1,
BC
2
F
1
mang QTL/gen tăng số hạt
trên bông và có nền di truyền cao nhất giống KD18.
- Xác định cá thể trong quần thể BC
2
F
2
mang QTL/gen tăng số hạt trên bông
đồng hợp tử với KC25
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của của đề tài
+ Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Ứng dụng chỉ thị phân tử kết hợp phương pháp lai trở lại để chọn lọc nhanh và
chính xác các cá thể mang QTL/gen tăng số hạt trên bông, nhờ vậy rút ngắn thời gian,
công sức chọn lọc trên đồng ruộng, giảm số lượng lớn cá thể gieo trồng hàng vụ và
giúp khắc phục được những hạn chế của phương pháp chọn giống truyền thống.
+ Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Những thành công bước đầu trong quy tụ QTL/gen tăng số hạt trên bông nhờ
sử dụng chỉ thị phân tử ở lúa sẽ mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn
tạo giống nói chung, không chỉ đối với tính trạng năng suất mà còn đối với nhiều đặc
tính nông học đáp ứng nhu cầu lương thực con người.

- Năng suất trung bình: 220 – 280 Kg/ sào (360m
2
)
- Mật độ trung bình: 40 – 45 khóm/m2.
1.1.2.Giống cho QTL/gen KC25
KC25 là giống nhập nội từ Hàn Quốc mang QTL/gen tăng số hạt trên bông
được sử dụng làm giống cho QTL/gen.
1.2. Cơ sở khoa học trong việc ứng dụng chọn giống nhờ chỉ thị phân tử
1.2.1. Chỉ thị phân tử
Chỉ thị phân tử (hay chỉ thị phân tử ADN) là những chỉ thị có bản chất là đa
hình ADN. Nó có thể là những dòng phân tử ADN có sẵn hay dưới dạng thông tin
về trình tự được lưu giữ và chuyển tải trong những tệp dữ liệu được lưu trữ trong
máy tính hay trên mạng Internet (ví dụ như trình tự các cặp mồi SSR, STS, RAPD,
AFLP ).
Năm 1998 Bert Collard và David Mackill đã trình bày về chọn lọc dựa trên
chỉ thị phân tử, cơ sở khoa học là tất cả cơ quan sống được hình thành từ các tế
bào, các tế bào sống được điều khiển bằng vật liệu di truyền gọi là ADN. Phân tử
ADN được tạo thành chuỗi dài chứa các N (Adenin [A]; Cytosin [C]; Guanine
[G] và Thymine [T], chỉ mỗi phần nhỏ của chuỗi ADN tạo thành các gen mang mã
di truyền cho các protein, phần còn lại chủ yếu của ADN không mã hóa. Các vật
liệu di truyền tổ chức bên trong các NST (ví dụ cây Arabidopsis thaliana có 5
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 4

NST), tập hợp bộ nhiễm sắc thể gọi là genome. Trong 1 cá thể lưỡng bội (NST theo
các cặp) có 2 allen của một gen, mỗi allen có nguồn từ một bố, mẹ. Chỉ thị phân tử
không xem xét như các gen bình thường khi chúng không có ảnh hưởng sinh học
mà xem xét như các mốc điểm trong genome. Chúng ta có thể nhận biết trình tự
ADN truyền đạt di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác dựa vào kiểm tra ADN
phản ánh được chỉ thị hình thái. ADN là cơ sở nhận biết các tính trạng bằng chỉ thị

biến tự nhiên ở những điểm cắt enzym giới hạn trong ADN bộ gen như đảo đoạn,
thêm hoặc mất đoạn ADN tùy thuộc vào mỗi giống, mỗi loài thậm chí mỗi cá thể.
Mỗi loài sinh vật có một bộ gen đặc hiệu trong cấu trúc. Vì vậy khi sử dụng những
enzym giới hạn để cắt phân tử ADN của hệ gen, các đoạn cắt ra của ADN với kích
thước hay chiều dài khác nhau có thể được dùng như các dấu hiệu di truyền để xem
xét các mẫu nhiễm sắc thể. Sự nhận biết các đoạn cắt được thực hiện nhờ kỹ thuật
lai với các ADN mẫu dò.
Chỉ thị RFLP là chỉ thị đồng trội nghĩa là có khả năng biểu hiện tất cả các
alen của cùng một locus gen. Do vậy có thể phân biệt được các thể đồng hợp tử
(AA hoặc aa) và các cá thể dị hợp tử (Aa). Đây là đặc điểm ưu việt của chỉ thị
RFLP. Hạn chế của phương pháp này là tốn nhiều thời gian và công sức, đòi hỏi có
phòng thí nghiệm với nhiều trang thiết bị kỹ thuật cao, đặc biệt là tiêu hao một
lượng lớn ADN mà số lượng đa hình thu được khá ít, thậm chí ở một số loài khó
nhận được đa hình (Lưu Thị Ngọc Huyền, 2003).
1.2.1.2. Chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản ADN
Phản ứng chuỗi trùng hợp hay kĩ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction)
do Kary Mullis đưa ra, giúp phát hiện sự đa hình ADN dựa trên cơ sở nhân bản các
đoạn ADN với số lượng lớn dựa trên nguyên lí tái bản của ADN trong tự nhiên.
* Chỉ thị RAPD (RADNomly Amplified Polymorphic ADNs – Đa hình các
đoạn ADN khuyếch đại ngẫu nhiên)
Chỉ thị RAPD hay còn gọi là PCR – RAPD được hình thành dựa trên
nguyên lý của kỹ thuật PCR được William phát triển vào năm 1990. Trong chỉ thị
RAPD không cần dùng cặp mồi đặc hiệu để nhân đoạn ADN nhất định mà dùng các
mồi đơn ngẫu nhiên để nhân các đoạn ADN một cách ngẫu nhiên. Mồi ngẫu nhiên
là đoạn oligonucleotide dài khoảng từ 6 – 12 nucleotide, nhiệt độ kết cặp thấp. Do
tính ngẫu nhiên nên các đoạn mồi này vừa là mồi xuôi, vừa là mồi ngược. Các đoạn
này sẽ bắt cặp với trình tự bổ sung trong hệ gen của sinh vật để nhân bản. Sự đa
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 6


Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 7

trưng này. Các đoạn mồi STS chứa khoảng 20 nucleotide nên có tính đặc hiệu cao
với PCR. Mỗi một STS được xác định tại một điểm trên bản đồ như là một mốc
trong genom (Trịnh Đình Đạt, 2006). Ở cây lúa, các STS được coi như là mốc
chuẩn và người ta đã xác lập được các STS liên kết với một số gen kháng sâu bệnh,
sử dụng để phát hiện tính đa hình xây dựng bản đồ di truyền liên kết như STS liên
kết với gen kháng stress, chịu lạnh ở lúa (Lê Duy Thành, 2000). Nhờ đó việc tìm
kiếm các gen kiểm soát hoặc liên quan chặt chẽ đến một tính trạng di truyền nào đó
có thể được tiến hành dễ dàng. Sử dụng trong lĩnh vực chọn giống dựa vào các dấu
phân tử STS để tìm kiếm các gen quan tâm trong quần thể và phân tích nguồn gen,
nghiên cứu mối quan hệ họ hàng giữa các loài.
* Chỉ thị RGA (Resistance Gene Analog – Vùng tương đồng gen kháng)
Khi so sánh trình tự ADN của những gen kháng đã phân lập từ nhiều loài thực
vật khác nhau, các nhà khoa học đã thấy rằng những gen này có chung những vùng
lặp lại, như vùng lặp lại giàu leucin (Leucine Rich Repeat: LRR), vùng vị trí liên kết
nucleotit (Nucleotit Binding Site: NBS) và vùng protein Kinaza (PK) (Grant et al.,
1995). Bản chất của kỹ thuật RGA là những cặp mồi ADN được xây dựng dựa vào
những vùng bảo tồn nằm trong gen kháng. Bởi vậy, sản phẩm “nhận dạng” ADN có
thể là một vùng hoặc toàn bộ gen kháng. Kỹ thuật RGA đã được dùng để tách, lập
bản đồ gen kháng và phân tích đa dạng di truyền. (Chen et al., 1999). Những mồi
RGA đã sử dụng cũng tách biệt những giống lúa có hệ gen di truyền Indica từ hệ
gen di truyền japonica. Ngoài ra, mối liên kết giữa chỉ thị RGA với gen kháng bệnh
rỉ sắt cũng được phát hiện (Chen X. M et al., 1998).
* Chỉ thị SNPs (Single nucleotide polymorphism - Đa hình của các nucleotit đơn)
SNP là những biến dạng của chuỗi trình tự ADN được tìm thấy với tần suất
cao nhất trong genome người. Theo phân tích chi tiết chuỗi trình tự của những phần
nào đó trong genome, ADN từ hai cá thể khác nhau phần lớn đều giống nhau với số
cặp base khác biệt nhau nằm ở trong khoảng cho phép 500-1000bp. Một cặp base ở

là khá phổ biến, tuỳ từng loài mà số lượng nucleotide trong mỗi đơn vị lặp lại có thể
thay đổi từ một đến hàng chục và số lượng đơn vị lặp lại có thể biến động từ 2 đến
hàng trăm ngàn lần hoặc nhiều hơn (Lê Thị Ánh Hồng, 2002).
SSR là chỉ thị đồng trội có ưu điểm là dễ thực hiện, khả năng phát hiện đa
hình rất cao, nhưng quá trình thiết kế mồi rất tốn kém mà mỗi loại mồi lại chỉ đặc
trưng cho một loài. Tuy nhiên, SSR là một loại chỉ thị chính xác và hữu hiệu trong
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 9

nghiên cứu đa dạng di truyền, phân loại các giống vật nuôi, cây trồng khác nhau
trong cùng một loài động vật hay thực vật. Người ta sử dụng chỉ thị SSR trong phân
tích hệ gen để chọn giống, xây dựng bản đồ liên kết gen, chọn lọc tính kháng bệnh,
nghiên cứu một số tính trạng liên quan đến năng suất cây trồng, các bệnh hại và sử
dụng trong việc phân định sự sai khác giữa các giống trong cùng một loài phụ do
khả năng cho phép đánh giá mức độ alen thuộc một locus.
Chỉ thị SSR được nghiên cứu lần đầu tiên trên người (Hamada et al, 1982).
Sau đó chỉ thị này đựơc dùng trong nghiên cứu di truyền ở lúa (Caldo et al, 1998)
và nhiều loài sinh vật khác. Bộ gen Eukaryote có nhiều đoạn ADN lặp lại, các đoạn
lặp ADN có kích thước dài ngắn khác nhau tuỳ từng loài.
1.2.2. Tính ưu việt và những ứng dụng của chỉ thị phân tử
1.2.2.1 Tính ưu việt của chỉ thị phân tử
Trong những năm gần đây việc nghiên cứu hệ gen sinh vật sử dụng các chỉ
thị phân tử được phát triển nhanh chóng. Chỉ thị phân tử cho phép xác định được
các chỉ tiêu trực tiếp của kiểu gen thông qua việc xác định các trình tự nhất định của
các gen hay các trình tự đặc hiệu liên kết chặt với các gen mang các tính trạng mong
muốn. Bằng việc sử dụng các chỉ tiêu phân tích trực tiếp kiểu gen, khắc phục ảnh
hưởng của các yếu tố môi trường, theo dõi và phát hiện được các gen mong muốn,
sự biến đổi của chúng qua các thế hệ khi chưa có sự biểu hiện ra kiểu hình. Điều
này giúp công tác chọn tạo giống tiến hành một cách chính xác, rút ngắn thời gian
và chi phí.

dụng để nghiên cứu, xác định mối quan hệ di truyền các cá thể trong cùng một loài
hoặc giữa các loài là cơ sở cho việc phân loại dưới loài, phát hiện loài mới và mối quan
hệ tiến hoá giữa loài. Đặc biệt, nghiên cứu đa dạng di truyền có thể giúp tiên đoán
khả năng cho ưu thế lai giữa các cặp bố mẹ. (Cặp bố mẹ nào có khoảng cách di
truyền xa hơn thường sẽ cho ưu thế lai lớn hơn).
RFLP là một trong những chỉ thị hình thành sớm nhất được sử dụng trong
nghiên cứu đa hình di truyền. Năm 1992 Wangz đã sử dụng chỉ thị RFLP để thiết kế
sơ đồ cây chủng loại phát sinh ở lúa (Wangz et al. 1992). Chỉ thị RAPD đã được
dùng để xác định đa dạng cấu trúc ADN cây họ đậu (Jena et al. 2004). Lưu Minh
Cúc và cộng sự đã sử dụng SSR để khảo sát đa dạng di truyền một số giống lúa nếp
phục vụ cho xây dựng quy trình tính khác biệt của giống lúa hỗ trợ cho khảo
nghiệm DUS (Lưu Minh Cúc, 2010). Chỉ thị phân tử ADN còn được ứng dụng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 11

trong nghiên cứu sự sai khác ADN giữa các giống đột biến so với các giống gốc ở
thực vật.
* Tìm chỉ thị phân tử liên kết gen và lập bản đồ gen
Một trong những ứng dụng quan trọng của chỉ thị phân tử ADN là tìm chỉ thị
liên kết gen (Gene tagging) và lập bản đồ gen. Chỉ thị ADN cũng cho phép các nhà
chọn giống thực vật đặt chính xác các QTL vào bản đồ phân tử. Bản đồ đối với tính
trạng số lượng (QTL) thường có rất ít thông tin về sự kiểm soát của gen. Nhưng nó
vô cùng quan trọng, vì hầu như các tính trạng chống chịu với điều kiện bất lợi đều
yêu cầu bản đồ QTL. Người ta cần phải quét từ đầu đến cuối bộ genome với những
chỉ thị bao phủ toàn bộ các NST, với mật độ trung bình 10cM giữa 2 chỉ thị. Thông
qua đó, người ta xác định những khu vực giả định có chứa các gen điều khiển tính
trạng số lượng mà ta đang nghiên cứu.
Những chỉ thị được ứng dụng trong chọn giống cây trồng phải liên kết chặt
với gen mục tiêu, trên cơ sở bản đồ di truyền phân tử.
Bản đồ di truyền lúa đầu tiên được thiết lập bởi Nagao và Takashuki năm

muốn trong chọn tạo giống mới.
Thông thường, trong quy trình chọn tạo giống truyền thống, người ta đưa
nguồn gen mới có tính trạng mong muốn vào 1 giống khác bằng phương pháp lai
trở lại liên tục qua 5-6 thế hệ, hoặc chọn lọc cá thể trong quần thể phân ly từ thế hệ
F
2
đến các thế hệ tiếp theo. Bằng phương pháp này việc đưa gen lặn vào tổ hợp lai,
hoặc du nhập cùng một lúc vài gen mong muốn vào một dòng ưu việt thường gặp
rất nhiều khó khăn hoặc đôi khi không thể thực hiện được (Mohan et al., 1997). Còn
đối với quy trình chọn giống nhờ chỉ thị phân tử, nguồn gen mới nhập được phát
hiện gián tiếp thông qua các chỉ thị phân tử liên kết chặt với những gen đó.
Nguyên lý của phương pháp MABC là (Marker Assisted Backcross) chuyển
một QTL/gen từ dòng cho gen vào dòng nhận gen trong khi chọn lọc sự hội nhập
của dòng cho thông qua phần còn lại của hệ gen. (Thomson et al. 2009; Septiningsih
et al. 2009; Singh et al. 2009). Việc sử dụng các chỉ thị phân tử cho phép khảo sát di
truyền của con lai ở mỗi thế hệ, đẩy nhanh tốc độ của quá trình chọn lọc, vì thế tăng
cường nền di truyền qua mỗi thế hệ. Theo mô hình của (Jung et al. 2010) và
(Collard BCY. 2008) chỉ cần chọn lọc đến thế hệ BC3 thì tỷ lệ gen của cá thể nhận
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 13

có thể đạt 98% hệ gen của các cá thể lai trong quần thể. Từ đó có thể thấy rằng đây
là phương pháp thiết thực, hiệu quả trong việc chuyển locus gen quy định tính
trạng di truyền số lượng (QTL) hay gen vào giống mới đồng thời rút ngắn quá
trình chọn lọc. Ưu điểm chính của phương pháp MABC là: (1) Chọn lọc bằng chỉ
thị phân tử đối với locus gen đích; (2) Chọn lọc nền di truyền đối với hệ gen cây bố
mẹ tái tổ hợp, (3) Tiến gần đến locus quan tâm trên bản đồ liên kết, và (4) Chọn
giống ngẫu nhiên kiểu gen mới với một số tính trạng quan tâm. Hiệu quả của các
sản phẩm MABC sẽ được thể hiện trên đồng ruộng (Singh et al. 2009; Sarkar et al.
2009). Chọn lọc MABC có ba bước khi áp dụng:

với diện tích hàng triệu ha, đạt năng suất từ 1-3,5 tấn/ha trong điều kiện ngập hoàn
toàn trong giai đoạn lúa con gái. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai
trở lại (MABC) cũng đã thành công trong việc chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng
việc chuyển QTL Saltol có khả năng chịu mặn nằm trên nhiễm sắc thể số 1, và đã
thành công trên ba giống lúa trồng đại trà BR11, BRRI dhan28 và IR64.
Chọn giống bằng chỉ thị phân tử MAS (Marker Assisted Selection): thay vì
phải đánh giá kiểu hình của cả một quần thể nhằm phát hiện những cá thể chứa gen
mong muốn, người ta chỉ cần đi tìm những cá thể riêng biệt mang các chỉ thị hình
thái liên kết với các gen đó. Tuy nhiên các chỉ thị hình thái vốn có số lượng không
nhiều, còn những chỉ thị (liên kết với gen quan tâm) lại càng hiếm gặp, vì thế giá trị
thực tiễn của chỉ thị hình thái trong chọn giống còn gặp nhiều hạn chế (Lưu Minh
Cúc, 2009)
. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sinh học, đặc biệt là chỉ thị
phân tử, các nhà chọn giống bắt đầu quan tâm nhiều hơn tới vấn đề chọn giống nhờ
chỉ thị phân tử MAS (Marker Assisted Selection) với ý đồ sử dụng các chỉ thị phân
tử liên kết với các gen mong muốn trong chọn tạo giống mới. Khi lập bản đồ đa gen
đã nêu ra những ưu thế của chỉ thị phân tử so với chỉ thị hình thái như sau
(Tanksley. 1993):
+ Kiểu gen của các locus chỉ thị phân tử có thể được xác định tại bất kỳ giai
đoạn nào và ở bất cứ mức độ nào: Tế bào, mô hay toàn bộ cơ thể, trong khi kiểu
hình của phần lớn các chỉ thị hình thái chỉ có thể phân biệt được trong những giai
đoạn nhất định và thường ở mức độ toàn bộ cơ thể.
+ Số lượng các chỉ thị phân tử là cực kỳ lớn, trong khi số lượng các chỉ thị
hình thái rất hạn chế (Tạ Hồng
Lĩnh, 2013)
.
+ Các alen khác nhau của chỉ thị phân tử thường không liên kết với các hiệu
ứng có hại, trong khi việc đánh giá các chỉ thị hình thái thường hay đi kèm với
những hiệu ứng kiểu hình không mong muốn.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

khăn, đắt tiền, tốn thời gian (ví dụ như hình thái rễ, tính kháng hay nhiễm đối với
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp
Page 16

các dịch hại hoặc đối với những nòi, những bệnh đặc hiệu, hay tính chống chịu
những điều kiện gây sốc sinh học như hạn, mặn, các chất độc).
+ Khả năng phân biệt trạng thái đồng hợp hay dị hợp của nhiều locus trong
cùng một thế hệ mà không cần kiểm tra thế hệ sau.
+ Khả năng chọn lọc đồng thời vài đặc tính trong cùng một thời gian, do vậy
mà có thể đưa vào cùng lúc vài gen có giá trị về mặt nông học, ví dụ đưa vào cùng
một lúc nhiều gen kháng dịch hại khác nhau.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã đưa ra các phương pháp
luận và phân tích cặn kẽ một vài mô hình MAS. Theo một số mô hình thì chỉ cần
tiến hành lai trở lại qua 4 thế hệ, chứ không cần đến 6 thế hệ, ngay cả khi quần thể
chọn giống có kích thước nhỏ và các dữ liệu về chỉ thị phân tử bị hạn chế (
Frisch
etal . 1999; Hospital etal. 1992).
Trong một số trường hợp thuận lợi, đôi khi các
nhà chọn giống chỉ cần lai trở lại 3 thế hệ là có thể đạt được mục tiêu của mình.
Để đánh giá các giống lúa có mùi thơm Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu đã
nghiên cứu di truyền mùi thơm trên lúa và nhận thấy rằng gen mùi thơm được kiểm
soát bởi một gen lặn và chỉ thị ADN liên kết với gen mùi thơm từ đó có thể phát hiện
thể đồng hợp tử và dị hợp tử ngay từ thế hệ ban đầu. (Nguyễn thị Lang và cs, 2004).
Lưu Thị Ngọc Huyền đã dùng chỉ thị SSR để tạo giống lúa thuần kháng rầy
nâu cho ĐBSH và ĐBSCL (Lưu Thị Ngọc Huyền, 2010). Lã tuấn Nghĩa cũng sử
dụng chỉ thị SSR để tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn có năng suất chất lượng cao
(Lã Tuấn Nghĩa, 2011).
1.3. Những nghiên cứu chọn tạo giống lúa năng suất
1.3.1. Trên thế giới
Một trong những ứng dụng quan trọng của chỉ thị phân tử là xác định chỉ thị