BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VN

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VN

LÊ THỊ THÀNH

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN LỌC CÁ
THỂ MANG GEN TĂNG SỐ HẠT TRÊN BÔNG PHỤC
VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CAO SẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI, 2015


BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VN

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VN

LÊ THỊ THÀNH

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN LỌC CÁ
THỂ MANG GEN TĂNG SỐ HẠT TRÊN BÔNG PHỤC
VỤ CÔNG TÁC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CAO SẢN

Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Mã số

: 60620110

Học viên

Lê Thị Thành

Học 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 của riêng tôi. Toàn bộ số liệu
và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo
vệ học vị khác.
Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày .... tháng .... năm 2015
Học viên

Lê Thị Thành

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

Page iii


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ............................................................................................................... i
Lời cam đoan.......................................................................................................... iii
Mục lục .................................................................................................................. iv
Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt ............................................................................... vi


4

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. .............................................. 3

4.1

Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 3

4.2

Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ........ 4
1.1

Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ........................................................... 4

1.1.1

Chỉ thị phân tử và những ứng dụng trong nghiên cứu di truyền ................... 4

1.1.2

Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử ................................................................... 8

1.2

Một số kết quả nghiên cứu trong nước và trên thế giới .............................. 15



Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm ngoài đồng ruộng ............................ 28

CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 31
3.1

Xác định cá thể của tổ hợp Khang Dân 18 và KC25 mang QTL/gen
quy định tính trạng tăng số hạt trên bông .................................................. 31

3.1.1

Tách chiết và tinh sạch DNA tổng số. ....................................................... 31

3.1.2

Xác định cá thể F4 của tổ hợp lai Khang Dân 18/KC25 mang QTL/gen
quy định tính trạng tăng số hạt trên bông .................................................. 32

3.2

Đánh giá các cá thể của tổ hợp Khang Dân 18 và KC25 mang
QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông trên đồng ruộng ......... 34

3.2.1

Đặc điểm sinh trưởng ở giai đoạn mạ của các dòng lúa thí nghiệm .......... 34

3.2.2

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa thí


TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 63
DANH MỤC TÀI LIỆU ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................... 67
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 68

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

Page v


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Từ/ cụm từ

ADN

: Acid Deoxyribonucleoic

Đ/C

: Đối chứng

IRRI

: Viện nghiên cứu lúa quốc tế

NSLT

: Năng suất lý thuyết

DANH MỤC BẢNG
TT
bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1

Thông tin các cặp mồi sử dụng ........................................................... 23

Bảng 2.2

Thành phần của phản ứng PCR ........................................................... 25

Bảng 3.1

Đặc điểm sinh trưởng của mạ trong vụ Xuân 2015 của các dòng,
giống lúa thí nghiệm ........................................................................... 35

Bảng 3.2

Thời gian các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa thí nghiệm
Vụ Xuân 2015 .................................................................................... 37

Bảng 3.3

Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm ................ 41


Page vii


DANH MỤC HÌNH
TT
hình

Tên hình

Trang

Hình 2.1

Sơ đồ chu trình của phản ứng PCR ..................................................... 26

Hình 3.1

Hình ảnh kiểm tra ADN tổng số tách chiết theo phương pháp
CTAB trên gel agarose 0,8%. .............................................................. 31

Hình 3.2

Hình ảnh điện di kiểm tra quần thể F4 với mồi RM21615 ................... 32

Hình 3.3

Hình ảnh điện di kiểm tra quần thể F4 với mồi RM500 ....................... 33

Hình 3.4


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong ba loại cây lương thực chính trên toàn
thế giới (lúa mì, lúa nước và ngô), khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn
lương thực chính và 25% dân số sử dụng lúa gạo trên 1/2 khẩu phần lương thực
hàng ngày (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2009) [1].
Ở châu Á và khu vực Đông Nam Á (trong đó có Việt Nam) lúa gạo là cây
trồng truyền thống. Việt Nam là một trong năm nước có diện tích trồng lúa lớn nhất
thế giới và là một trong những nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu trên thế giới, đây
là nguồn thu ngoại tệ lớn nhất của nền nông nghiệp xuất khẩu. Theo số liệu thống kê
năm 2014, Việt Nam với diện tích khoảng 7,81 triệu hecta sản xuất được 44,98 triệu
tấn thóc, không những đảm bảo an ninh lương thực Quốc gia mà còn xuất khẩu
được 6,9 triệu tấn gạo (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2014) [2].
Ngày nay, công nghệ sinh học đã tạo ra một công cụ hỗ trợ to lớn và hiệu quả
cho công tác chọn tạo giống cây trồng. Sử dụng chỉ thị phân tử ADN cho phép phân
tích di truyền và những tính trạng nông học quan trọng. Chọn giống cây trồng nhờ
chỉ thị phân tử đã trở nên hữu hiệu, không chỉ đối với các tính trạng được điều khiển
bởi các gen chính mà đối với cả những tính trạng số lượng được điều khiển bởi các
gen phụ hay các QTL. Hiệu quả đã cải tiến năng suất cây trồng tăng gấp nhiều lần
so với chọn giống cổ điển nhờ thực hiện chọn lọc không cần trực tiếp trên tính trạng
mong muốn, mà thông qua chỉ thị phân tử liên kết với kiểu gen quy định tính trạng
đó. Mặt khác, phương pháp này cho phép thanh lọc kiểu hình với một khối lượng
quần thể lớn, thông qua chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử người ta có thể xác định được
kiểu hình ở ngay thế hệ phân ly đầu tiên ở F2, F3, góp phần tiết kiệm thời gian và
công sức cho quá trình nghiên cứu. Bằng con đường chọn giống nhờ chỉ thị phân tử
nhiều gen kháng sâu bệnh và gen quy định năng suất, chất lượng đã được quy tụ
thành công vào một số giống lúa.
Trong những năm gần đây, quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa diễn ra

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

lượng (QTL) hay gen quan tâm giúp khắc phục được những hạn chế của chọn giống
truyền thống đặc biệt là đối với các gen tăng số hạt trên bông, cho phép rút ngắn
quá trình chọn lọc, giảm chi phí trong chọn giống. Làm cơ sở cho chương trình
chọn tạo giống lúa có năng suất cao ở khu vực đồng bằng sông Hồng.

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

Page 2


3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Ứng dụng chọn giống nhờ chỉ thị phân tử góp phần rút ngắn thời gian trong
quá trình chọn giống và ứng dụng nhanh vào thực tiễn sản xuất.
- Sản phẩm của đề tài: Một số dòng mang QTL/gen tăng số hạt trên bông
được chọn lọc sẽ là vật liệu khởi đầu rất tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa
thuần năng suất cao.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Quần thể F4 mang QTL/gen quy định tính trạng số hạt/bông.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
- Kiểm tra các cá thể/dòng của quần thể F4 mang QTL/gen quy định trạng số
hạt/bông nhờ ứng dụng phương pháp MAS.
- Tiến hành đánh giá các đặc điểm nông sinh học (sinh trưởng, phát triển)
của các cá thể mang QTL/gen tăng số hạt/bông trên đồng ruộng để phục vụ công tác
chọn tạo giống mới.
Đề tài thực hiện từ tháng 6/2014 đến tháng 6/2015.

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


Chỉ thị phân tử cho phép xác định được các đặc điểm trực tiếp của kiểu gen

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

Page 4


thông qua việc xác định trình tự nhất định của gen hoặc các trình tự liên kết chặt với
các gen mang tính trạng mong muốn. Bằng việc sử dụng các chỉ tiêu phân tích trực
tiếp kiểu gen trên, con người đã đi thẳng vào bản chất di truyền của các tính trạng,
khắc phục được ảnh hưởng của các yếu tố môi trường, theo dõi và phát hiện các gen
mong muốn, sự biến đổi của chúng qua các thế hệ ngay cả khi chưa có sự biểu hiện
ra kiểu hình. Vì vậy, chỉ thị phân tử được coi là chỉ tiêu phản ánh chân thật bản chất
di truyền (Nguyễn Quang Thạch và cộng sự, 2005)[10]. Các chỉ thị phân tử DNA
bao gồm:
- Chỉ thị phân tử không dựa trên cơ sở lai DNA hay chỉ thị RFLP
- Chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản DNA bằng kỹ thuật PCR như AFLP, RAPD,
STS, SSR...
Trong đó chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản DNA được sử dụng rộng rãi trong
nghiên cứu di truyền học, sinh thái học, phân loại và di truyền học tiến hoá, chọn
giống... do đặc điểm đơn giản và dễ sử dụng bởi PCR, sau đó thực hiện trên gel điện
di biến tính để xác định kích thước alen và mức độ thông tin cao được cung cấp bởi
một số lượng alen lớn trên locus.
1.1.1.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu di truyền
* Nghiên cứu đa dạng di truyền
Một trong những ứng dụng của chỉ thị phân tử trong chọn giống là phân tích
tính đa dạng di truyền. Dựa vào chỉ thị phân tử có thể xác định tính đa dạng di
truyền giữa các giống, các loài, giữa các cá thể trong cùng loài... Những chỉ thị phân
tử phản ánh những thay đổi có thể di truyền trong trình tự chuỗi ADN ở cả những
vùng mã hóa và không mã hóa. Bởi vậy nó cung cấp những công cụ hữu hiệu cho

khoảng cách di truyền, người ta thiết lập sơ đồ cây. Sơ đồ cây phản ánh trực quan
các nhóm mẫu gần nhau hay xa nhau.
Một số chương trình phân tích đa dạng di truyền
NTSYS: Rất phổ biến. Sử dụng các thông số “1” hay “+” (có mặt), và “0”
hay “-“ (vắng mặt). Có thể dùng chương trình NTSYS cho các chỉ thị phân tử
RAPD, AFLP hay các chỉ thị “trội’ khác.
PopGene: Tương đối phổ biến. Sử dụng các thông số “1” (có mặt), và “0”
(vắng mặt) trong trường hợp chỉ thị di truyền là “trội”, hoặc các thông số AA, BB,
CC, AB, AC, BC... trong trường hợp chỉ thị di truyền là “đồng trội”. Ngoài ra,
PopGene còn được sử dụng trong trường hợp cần đánh giá những mẫu vật của nhiều
quần thể hoặc nhóm các quần thể.
* Lập bản đồ phân tử
Một trong những ứng dụng quan trọng của chỉ thị phân tử là lập bản đồ di
truyền. Bản đồ di truyền hiện đại được thiết lập dựa trên cơ sở các loại chỉ thị
phân tử ADN (các chỉ thị RFLP, STS, SSR, RAPD, AFLP...). Trong quá trình
giảm phân, các gen trên cùng nhiễm sắc thể (NST) thường được phân ly cùng
nhau như một nhóm liên kết gen. Tuy nhiên, sự liên kết này không hoàn toàn do
kết quả của quá trình trao đổi chéo giữa các NST tương đồng. Kết quả của hiện
tượng này là sự tái tổ hợp giữa các gen trong một cặp NST. Tần số trao đổi chéo

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

Page 6


giữa hai gen nào đó phản ánh khoảng cách tương đối giữa chúng. Như vậy bản đồ
di truyền của NST biểu thị vị trí tương đối của các gen. Sự liên kết của những gen
nằm trên cùng một NST được trình bày thành một bản đồ liên kết hay bản đồ NST
thể hiện trình tự tuyến tính của các gen dọc theo NST với khoảng cách giữa các
gen liền kề tỉ lệ thuận với tần số tái tổ hợp giữa chúng. Đơn vị khoảng cách trong


nhất định và thường ở mức độ toàn bộ cơ thể.
b. Số lượng các chỉ thị phân tử là cực kỳ lớn, trong khi số lượng các chỉ thị
hình thái rất hạn chế.
c. 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.
d. Các alen của các chỉ thị phân tử phần lớn là đồng trội, vì thế cho phép
phân biệt mọi kiểu gen ở bất kỳ thế hệ phân ly nào, còn các alen của các chỉ thị hình
thái thường tương tác theo kiểu trội-lặn, do đó bị hạn chế sử dụng trong nhiều tổ
hợp lai.
e. Đối với chỉ thị hình thái, các hiệu ứng lấn át thường làm sai lệch việc đánh
giá các cá thể phân ly ở trong cùng một quần thể phân ly, còn đối với chỉ thị phân
tử, hiệu ứng lấn át hoặc cộng tính rất hiếm gặp (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang,
2004) [4].
1.1.2. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử
1.1.2.1. Khái niệm chọn giống nhờ chỉ thị phân tử
Trong khi các ứng dụng kỹ thuật di truyền vào chọn giống đã dành được
nhiều sự quan tâm trên thế giới, một kỹ thuật chọn giống khác hiện đại được gọi là
chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-assisted selection) có thể nói MAS đã trải
qua một cuộc cách mạng thầm lặng trong những năm gần đây.
Bert Collard, (2006) [24] đưa ra khái niệm chọn lọc giống lúa dựa trên chỉ thị
phân tử (MAS) là sử dụng chỉ thị ADN liên kết chặt với locus mục tiêu để thay cho
chọn lọc đánh giá kiểu hình với giả định chỉ thị ADN có thể dự đoán kiểu hình một
cách đáng tin cậy. Hay nói cách khác, chọn giống nhờ chỉ thị phân tử là việc sử
dụng chỉ thị di truyền để kiểm soát khu vực chứa bộ gen mã hoá cụ thể đặc điểm
của cây trồng. Sử dụng chỉ thị phân tử liên kết chặt với locus mục tiêu để xác định
tính trạng mong muốn thay cho kiểm tra hay đánh giá kiểu hình. Để việc chọn giống
có hiệu quả, phải xác định được chỉ thị phân tử đa hình giữa giống bố mẹ và các cá
thể trong quần thể phân tích. Mức độ xác định chỉ thị phân tử đa hình phụ thuộc vào

tử, không thay thế phương pháp chọn giống truyền thống, nhưng là một phương tiện
hữu hiệu, trợ giúp đắc lực cho chọn giống truyền thống nhằm khắc phục những trở
ngại mà công tác chọn giống truyền thống rất khó giải quyết.
Gần đây thuật ngữ chọn giống thông minh “Smart breeding” hàm ý chọn lọc
với chỉ thị và kỹ thuật công nghệ tiên tiến. Chọn giống bằng phương pháp MAS
mang lại hiệu quả và đáng tin cậy hơn so với chọn lọc kiểu hình. MAS cũng được
gọi là chọn giống nhờ chỉ thị (Marker assisted breeding/MAB), cho dù MAS không

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

Page 9


chắc chắn là đáp án cho tất cả cá lĩnh vực chọn giống, tuy nhiên MAS vẫn là một
bước tiếp cận hỗ trợ đầy hứa hẹn cho phương pháp chọn giống truyền thống ( Lã
Tuấn Nghĩa, 2011) [9].
1.1.2.2. Phương pháp MAS và sự sàng lọc trong các thế hệ chọn giống
Từ lâu các nhà chọn giống đã quan tâm đến các chỉ thị hình thái liên kết với
một số tính trạng nông học quan trọng và sử dụng chúng như một phương tiện hữu
ích trong quy trình chọn tạo giống mới. Ở đây, 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.
Sự phát triển của công nghệ chỉ thị phân tử đã giải phóng các nhà chọn giống
khỏi một khối lượng lớn công việc khi phải chọn lọc, phát hiện một lượng ít ỏi
những cá thể quan tâm trong số vô vàn các cá thể khác nhờ việc xác định sự có mặt
hay vắng mặt của những chỉ thị phân tử liên kết với những alen đặc hiệu mà không
cần đánh giá kiểu hình. Phương pháp này còn có thể giúp ta chọn lọc những cá thể
mang những tổ hợp gen cần thiết và loại bỏ các nhiễu do các tương tác trong cùng
alen hay giữa các alen gây ra những tương tác này thường không thể phát hiện được
bằng các phân tích kiểu hình. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong trường hợp

Sinh học phân tử là một công cụ mới trong nghiên cứu di truyền và chọn giống
cây trồng. Hiệu quả của phương pháp này trong chọn giống là rất lớn như: nhanh
chóng, mức chi phí hợp lý, chính xác, nâng cao được năng suất sản lượng.
Chỉ thị di truyền và bản đồ di tuyền cho phép nhà chọn giống thấy rõ mối quan
hệ: “Tính trạng - Gen (QTLs) - Môi trường”. Do vậy ứng dụng quan trọng nhất của
MAS là sử dụng những chỉ thị phân tử cho ba mục đích sau:
- Tìm kiếm phát hiện những biến dị di truyền, các gen quan tâm trong số các
cá thể, giữa các giống, loài.
- Phân lập nhanh các cá thể cần quan tâm trong quần thể dựa trên thành phần
của gen hay các chỉ thị liên kết với các alen quan tâm đối với các locus mong muốn.
- Chuyển một vùng gen, đối với những tính trạng quan tâm được quy
định bởi đơn gen hay một gen chịu trách nhiệm phần lớn biểu hiện kiểu hình
của tính trạng.
Trong chọn giống lúa, MAS ngày càng được sử dụng rộng rãi để rút ngắn các
quá trình phục hồi các dòng bố mẹ trong các chương trình lai trở lại. MAS sẽ giúp
lai chuyển được những gen quan tâm vào các giống có cấu trúc hệ gen khác nhau
một cách nhanh chóng do MAS cho phép tối ưu hoá số cây cần chọn, số lần lai trở
lại, hoặc loại bỏ các cá thể không liên quan đến những gen quan tâm, các chỉ thị
phân tử có thể được áp dụng chọn giống nhằm phân biệt giữa các cá thể trong một

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

Page 11


quần thể phân ly và xác định giống. Khi so sánh với chọn giống truyền thống, vai
trò trợ giúp của chỉ thị phân tử có thể cải thiện hiệu quả chọn giống ở các điểm:
- Phân biệt kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử: Để phân biệt các kiểu gen trong
phương pháp chọn giống truyền thống là dựa trên chọn lọc kiểu hình. Chọn lọc kiểu
hình ít hiệu quả hơn trong việc phân biệt kiểu gen đồng hợp tử và dị hợp tử. Khả năng


QTL thiếu các ảnh hưởng kiểu hình riêng biệt và không thể lập bản đồ QTL như thể
chúng là locus định lượng hoặc locus di truyền Menden riêng biệt. Mặc dù các công
cụ tính toán thống kê phức tạp được sử dụng, khả năng luôn tồn tại là vị trí hợp lý
tối đa theo quy định có thể không là vị trí chính xác của QTL. Một trong những
thách thức chính trong chọn giống các tính trạng định lượng là bị ảnh hưởng lớn từ
điều kiện môi trường biểu hiện lên tính trạng đó, do vậy có tính di truyền thấp. Các
nghiên cứu cũng chứng minh rằng MAS là hiệu quả nhất khi các giá trị chọn giống
dự đoán bởi chỉ số giá trị QTL kiểu gen, như từ kiểu gen chỉ thị liên kết và ước
lượng hiệu ứng QTL và các giá trị kiểu hình.
1.1.2.4. Yêu cầu cơ bản của chỉ thị phân tử để ứng dụng phương pháp MAS trong
chọn giống cây trồng
Sự thành công của hệ thống chọn giống nhờ MAS phụ thuộc vào các yếu tố
chính:
- Thể hiện tính đa hình cao: Chỉ thị được chọn cần phải phân biệt hiệu quả
giữa những biến dị di truyền hiện có trong quần thể lai tạo. Kiểm tra tính phù hợp
cần phải được thực hiện trong quần thể hợp lý.
- Đơn giản và dễ sử dụng: Khả năng đánh giá một số lượng lớn cá thể trong
một thời gian và thành hiệu quả. Phương pháp cần đơn giản, nhanh chóng sử dụng,
khả năng tự động hoá cao, dễ chấm điểm và phân tích với kết quả có khả năng tái
lặp là cần thiết.
- Bản đồ di truyền với một số lượng hợp lý các chỉ thị đa hình tại các vùng
tương đồng để định vị chính xác QTLs hay gen quan tâm.
- Mối liên kết chặt giữa chỉ thị và các gen hay QTLs.
- Sự tái tổ hợp thích hợp giữa các chỉ thị và phần còn lại của bộ gen.
- Hiệu quả chi phí: Các phương pháp xác định phải có hiệu quả chi phí hợp lý.
Hệ thống chỉ thị có thể sử dụng protein thô hoặc một lượng nhỏ DNA là thuận lợi
trong việc cắt giảm thời gian chuẩn bị trước khi thực hiện.
Khi đề cập đến ứng dụng chỉ thị PCR trong chọn giống, Kangle Zheng
(1995) [18] cũng cho rằng mức chính xác của MAS phụ thuộc vào mối liên kết chặt

của các dòng đồng hợp tử.
- Trong thế hệ F4:5 hoặc F 5:6, dựa trên dữ liệu chỉ thị các dòng tốt nhất
theo đánh giá kiểu hình của tính trạng mục tiêu và cũng như kiểu hình của các
tính trạng khác.
- Đánh giá năng suất cây trồng toàn diện để lựa chọn ra các dòng năng suất,
chất lượng và tính chống chịu cũng như các đặc tính quan tâm khác.
Trong đó, một số bước đơn giản thực hiện MAS với chỉ thị DNA như sau:

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

Page 14


- Tách DNA từ mô tế bào của mỗi cá thể trong quần thể lai
- Sàng lọc các mẫu DNA sử dụng PCR cho các chỉ thị liên kết với QTL
quan tâm
- Phân tích các sản phẩm PCR, sử dụng kỹ thuật phù hợp để phân biệt và xác
định sản phẩm chẳng hạn như điện di trên gel agarose
- Xác định các cá thể có các alen chỉ thị mong muốn liên kết với QTL mục
tiêu
- Kết hợp kết quả của chỉ thị với một số tiêu chí chọn lọc khác, chọn lọc các
con lai của quần thể tin cậy bởi sàng lọc alen chỉ thị và các cá thể trội trong các
quần thể của chương trình lai tạo.

1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong nước và trên thế giới
1.2.1. Tình hình nghiên cứu chọn giống nhờ phương pháp MAS và QTL/gen
tăng số hạt/bông trên thế giới
Từ hơn hai thập kỷ trước người ta đã dự đoán rằng công nghệ chỉ thị phân tử
sẽ định hình lại các chương trình chọn giống và thúc đẩy nhanh trong chọn lọc các
tính trạng kinh tế của cây trồng. Khoảng 14 năm trước đây, Concibido và cs (1996)

truyền của giống lúa ưu tú (Li và cs, 2004) [21]. Số lượng QTL liên quan đến tính
chịu hạn ở lúa mạch đã được lập bản đồ, bao gồm một số tính trạng sinh lý, sinh hóa
chẳng hạn như khả năng điều chỉnh thẩm thấu, hàm lượng protein, khí khổng dẫn,
hay carbonhydrate bão hòa trong nước... nhưng ứng dụng MAS vẫn còn là những
thách thức (Li và cs, 2004) [21].
Trong số các ức chế phi sinh học như hạn hán và nhiễm mặn là một trong
những ức chế chính gây thiệt hại kinh tế lớn. Một tiến bộ đạt được nhờ ứng dụng
MAS đã phát triển một số giống cây trồng chịu hạn và chịu mặn sử dụng phương
pháp lai truyền thống kết hợp với ứng dụng chỉ thị phân tử. Nhiều QTL kiểm soát
tính kháng hạn và chịu mặn đã được phân lập. Zhang và cs (2005) [32] cho thấy
ảnh hưởng của sự thay đổi trong các màng acid béo trên khả năng chịu hạn và chịu
mặn. Tuy nhiên, mức độ áo dụng của những phát hiện này đối với các chương trình
chọn giống vẫn còn bị hạn chế.
Tiến sỹ Makill của IRRI đã thành công trong việc phát triển một số giống lúa
chịu hạn ngập sử dụng locus Sub I (Septiningsih và cs, 2009) [26]. Hai giống cải
tiến mang gen Sub I đã được phóng thích gần đây. MAS được ứng dụng nhằm giảm
số lần lai hồi giao (BC) và giảm bớt các liên kết kéo theo. Giống cải tiến “SwarnaSub I” được trồng ở Ấn Độ và Bangladesh, giống IR64-Sub I được trồng ở những
vùng thường bị ảnh hưởng ngập lụt ở Philipin và Indonesia. Tiến sỹ Varshney

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

Page 16