ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
--------------------------------

TRẦN THỊ NGỌC DIỆP

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN
CỦA MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L.)

luËn v¨n th¹c sÜ sinh häc

Thái Nguyên: 2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
------------------------------

TRẦN THỊ NGỌC DIỆP

NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN CỦA
MỘT SỐ GIỐNG NGÔ (ZEA MAYS L.)

Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 60.42.70

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

học Thái nguyên, Ban chủ nhiệm Khoa Sinh – KTNN và các thầy cô giáo, cán
bộ trong khoa đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn
thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện
của Ban giám hiệu Trường Đại học Hùng Vương, Ban chủ nhiệm khoa Nông
– Lâm – Ngư, cùng các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã tạo mọi điều kiện
và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Tác giả

Trần Thị Ngọc Diệp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan……………………………………………………….........

i

Lời cảm ơn………………………………………………………………

ii

Mục lục……………………………………………………………….....

iii


3

1.1.3.Vai trò cây ngô trong nền kinh tế………………………………….

5

1.1.4.Đặc điểm hóa sinh hạt ngô………………………………...............

7

1.1.5.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam………............

8

1.1.5.1.Tình hình sản xuất ngô trên thế giới……………………….........

8

1.1.5.2.Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam…………………………......

12

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH ĐA DẠNG DI TRUYỀN Ở
THỰC VẬT………………………………….........................................

13

1.2.1.Một số phương pháp sinh học phân tử sử dụng trong nghiên cứu
quan hệ di truyền thực vật……………………………….........................



1.2.2. Nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở thực vật bằng kỹ thuật RAPD...............

20

1.2.3.Tình hình nghiên cứu sự đa dạng di truyền của ngô bằng kỹ thuật RAPD.......

22

1.3. NHẬN XÉT CHUNG……………………………………...............

24

Chƣơng 2 . VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP………………………......

25

2.1.VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU………………………………………..

25

2.1.1.Vật liệu thực vật…………………………………………………...

25

2.1.2.Hoá chất…………………………………………………...............

25

2.1.3.Thiết bị……………………………………………………….........


2.2.2.2.Phương pháp xác định hàm lượng và độ tinh sạch DNA tổng số.............

28

2.2.2.3.Phản ứng RAPD............................................................................

29

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

30

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................

31

3.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, HÓA SINH HẠT CỦA CÁC GIỐNG
NGÔ NGHIÊN CỨU....................................................................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

31




3.1.1.Đặc điểm hình thái của 14 giống ngô nghiên cứu................................

31





NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

AFLP

Amplified Fragment Length Polymorphism (Tính đa hình chiều
dài các phân đoạn được nhân bản)

ASTT

Áp suất thẩm thấu

CS

Cộng sự

DNA

Deoxyribonucleic acid

dNTP

Deoxyribonucleotit triphotphat

EDTA

Ethylene Diamin Tetraaxetic Acid

Sodium Dodecyl Sulphat

SDS-PAGE Phương pháp điện di trên gel polyacrylamid có chứa SDS
SSR

Simple Sequence Repeats

STS

Sequense Tagged Site

TBE

Tris - Boric acid - EDTA

TAE

Tris - Acetate - EDTA

TE

Tris - EDTA

Tris

Trioxymetylaminometan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Tình hình sản xuất ngô của một số quốc gia trên thế giới
năm 2007…………………………………………………

11

1.5

Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam từ năm 2004 đến năm 2006

13

2.1

Đặc điểm 14 giống ngô nghiên cứu………………………...

25

2.2

Trình tự các nucleotide của 10 mồi RAPD sử dụng trong
nghiên cứu………………………………………………….

29

2.3

Thành phần phản ứng RAPD……………………………….

30


3.6

Hệ số tương đồng di truyền của 14 giống ngô nếp…………

48

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên hình

Trang

3.1

Hình dạng hạt của 14 giống ngô…………………………..

32

3.2

Hình ảnh điện di DNA tổng số của 14 giống ngô…………

35

Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M9 của 14
giống ngô………………………………………………….

3.10

42

Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M8 của 14
giống ngô………………………………………………….

3.9

41

Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M6 của 14
giống ngô………………………………………………….

3.8

40

Hình ảnh điện di sản phẩm RAPD với mồi M4 của 14
giống ngô………………………………………………….

3.7

39

44


tích, năng suất và sản lượng ngô tăng liên tục là nhờ ứng dụng những tiến bộ
khoa học kỹ thuật mới vào sản xuất mà tiêu biểu là đưa ngô lai vào trồng trên
diện tích rộng. Các giống ngô ở nước ta hiện nay rất phong phú gồm các
giống ngô nhập nội, giống lai tạo, giống tổng hợp, giống đột biến và các
giống ngô địa phương [20].
Bên cạnh các giống ngô lai có năng suất cao đang được trồng phổ biến ở
nhiều vùng trong cả nước, thì các giống ngô địa phương tuy có năng suất thấp
nhưng chất lượng hạt cao, chất lượng ngô dẻo, thơm, ngon và chống chịu sâu
bệnh tốt.
Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để nghiên cứu sự đa dạng di truyền
của các giống cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng như RFLP, AFLP,
1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




SSR, STS, RAPD,... Các phương pháp này khắc phục được nhược điểm của
các phương pháp chọn giống truyền thống bởi đánh giá được hệ gen của cây
trồng.
Những năm gần đây, diện tích trồng các giống ngô địa phương ngày
càng có xu hướng giảm, nhiều giống ngô nếp quý hiếm sẽ bị mất dần. Như
vậy, việc sưu tập và nghiên cứu các giống ngô nếp địa phương góp phần bảo
tồn nguồn gen cây ngô là rất cần thiết.
Nghiên cứu sự đa dạng di truyền ở mức DNA và đặc điểm hóa sinh ở
giai đoạn hạt là cơ sở khoa học để đề xuất việc chọn những giống ngô có năng
suất cao và chất lượng tốt góp phần bảo tồn, phát triển nguồn gen cây ngô. Từ
đó tuyển chọn giống ngô thích hợp làm vật liệu chọn giống là những vấn đề rất
được quan tâm nghiên cứu. Xuất phát từ lý do trên, chúng tôi tiến hành thực
hiện đề tài: “Nghiên cứu tính đa dạng di truyền của một số giống ngô (Zea

phân chia thành các thứ. Ngoài ra ngô còn được phân loại theo sinh thái
học, nông học, thời gian sinh trưởng và thương phẩm [12].
Có rất nhiều giả thuyết về nguồn gốc của ngô tại châu Mỹ như ngô là
sản phẩm thuần dưỡng trực tiếp từ cỏ ngô (Zea mays ssp. parviglumis) một
năm ở Trung Mỹ, có nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông Balsas ở miền
nam Mexico. Cũng có giả thuyết khác cho rằng ngô sinh ra từ quá trình lai
ghép giữa ngô đã thuần hóa nhỏ (dạng thay đổi không đáng kể của ngô dại)
với cỏ ngô thuộc đoạn Luxuriantes. Song điều quan trọng nhất nó đã hình
thành vô số loài phụ, các thứ và nguồn dị hợp thể của cây ngô, các dạng
cây và biến dạng của chúng đã tạo cho nhân loại một loài ngũ cốc có giá trị
đứng cạnh lúa mì và lúa nước [12].
1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây ngô
Cơ quan sinh dưỡng của ngô gồm rễ, thân và lá làm nhiệm vụ duy trì
đời sống cá thể. Hạt được coi là cơ quan khởi đầu của cây.
Sau khi gieo hạt, ngô phát triển thành mầm. Cây mầm chủ yếu sử
dụng nguồn dinh dưỡng chứa trong nội nhũ hạt. Bộ phân phía trên hạt phát
triển lên mặt đất gồm có trụ giữa lá mầm. Phần đỉnh trụ lá mầm có mấu bao
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




lá mầm, từ đó phát sinh bao lá mầm và bên trong bao lá mầm là thân lá
mầm. Trên trục của cây mầm, một đầu hình thành rễ cây mầm, sau đó phát
triển thành rễ chính, từ rễ chính hình thành các rễ phụ. Ngô là cây có rễ
chùm tiêu biểu cho bộ rễ cây hòa thảo. Hệ rễ có ba loại: rễ mầm, rễ đốt và
rễ chân kiềng. Rễ đốt giúp cho cây hút nước và các chất dinh dưỡng. Rễ
chân kiềng mọc xung quanh các đốt phần thân sát gốc trên mặt đất, rễ này
giúp cây chống đổ, đồng thời cũng tham gia vào hút nước và thức ăn cho

thích từ 25 – 280C. Ở các thời kỳ sinh trưởng khác nhau thì sự hút chất
dinh dưỡng cũng như yêu cầu về dinh dưỡng của ngô cũng khác nhau: Ở
thời kỳ đầu cây ngô hút chất dinh dưỡng chậm, thời kỳ từ 7 - 8 lá đến sau
trỗ 15 ngày toàn bộ các bộ phận trên mặt đất cũng như các bộ phận dưới
mặt đất của cây ngô tăng trưởng nhanh, các cơ quan sinh trưởng phát triển
mạnh, lượng tinh bột và chất khô tăng nhanh. Đây là giai đoạn cây ngô hấp
thu chất dinh dưỡng tối đa (bằng 70 - 90% dinh dưỡng cả vòng đời cây
hút). Ở thời kỳ này nếu cây thiếu nước và chất dinh dưỡng sẽ làm giảm
năng suất từ 10 - 20%. Trong các yếu tố dinh dưỡng thì đạm là nguyên tố
dinh dưỡng quan trọng bậc nhất của cây ngô (Lê Đức Biên,1986) [2].
1.1.3. Vai trò cây ngô trong nền kinh tế
Ngô làm lương thực cho con người: Ngô là cây lương thực nuôi sống
gần 1/3 dân số trên toàn thế giới, tất cả các nước trồng ngô nói chung đều
ăn ngô ở mức độ khác nhau. Toàn thế giới sử dụng 21% sản lượng ngô làm
lương thực cho người. Các nước ở Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi sử dụng
ngô làm lương thực chính. Các nước Đông Nam Phi sử dụng 85% sản
lượng ngô làm lương thực cho người, Tây Trung Phi 80%, Bắc Phi 42%,
Tây Á 27%, Nam Á 75%, Đông Nam Á và Thái Bình Dương 39%, Đông Á
30%, Trung Mỹ và các vùng Caribe 61%... Nếu như ở Châu Âu khẩu phần
ăn cơ bản là: bánh mỳ, khoai tây, sữa; Châu Á: cơm (gạo), cá, rau xanh
(canh) thì châu Mỹ La Tinh là bánh ngô, đậu đỗ và ớt. Vì vậy, trên phạm vi
thế giới, ngô vẫn còn là cây lương thực rất quan trọng, vì ngô rất phong
phú các chất dinh dưỡng hơn lúa mỳ và gạo.
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Ngô làm thức ăn gia súc: Ngô là thức ăn gia súc quan trọng nhất hiện



cứu đặc điểm hình thái, hóa sinh của các giống ngô giúp chọn được các
giống ngô có năng suất cao và chất lượng tốt đáp ứng cho công tác giống
và nhu cầu sử dụng của con người.
1.1.4. Đặc điểm hóa sinh hạt ngô
Các chất trong hạt ngô dễ bị đồng hóa nên có giá trị dinh dưỡng cao.
Hạt ngô chứa tinh bột, lipid, protein, đường (chiếm khoảng 3,5%), chất
khoáng (chiếm khoảng 1 – 2,4%), vitamin (gồm vitamin A, B1, B2, B6, C
và một lượng rất nhỏ xenlulo (2,2%).
Hạt ngô chứa phần lớn tinh bột, hàm lượng tinh bột trong hạt thay
đổi trong giới hạn 60 - 70%. Hàm lượng tinh bột ở ngô tẻ nhiều hơn ngô
nếp (68% so với 65%). Tinh bột tập trung chủ yếu ở nội nhũ và được chia
thành hai dạng tinh bột là tinh bột mềm (tinh bột bột) và tinh bột cứng (tinh
bột sừng hay tinh bột phalê).
Hàm lượng lipid cao thứ hai trong các loại ngũ cốc sau lúa mạch, nó
chiếm khoảng (3,5 – 7%) và phụ thuộc vào từng giống, điều kiện tự nhiên.
Lipid được tập trung nhiều ở phôi và màng alơron. Dầu ngô chứa đến 50%
acid linoleic liên kết với glyxerit, acid oleic, panmitic, ricinic. Hàm lượng
lipid là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hạt [9].
Protein của ngô được chia thành 3 dạng chính: protein hoạt tính (chủ
yếu là emzyme), protein cấu tạo và protein dự trữ, trong đó protein dự trữ
chiếm tỉ lệ cao nhất. Hàm lượng protein dao động từ 4,8 đến 16,6,% tùy
vào mỗi giống. Lợi dụng tính chất hòa tan của protein trong các dung môi,
người ta có thể tách triết protein tan từ ngô phục vụ cho nhiều mục đích
nghiên cứu như đánh giá chất lượng hạt, khả năng chịu hạn…
Thành phần hoá học của hạt ngô vàng đều cao hơn so với gạo trắng.
Ngoài thành phần tinh bột, protein, lipid, ở ngô còn chứa nhiều loại
vitamin, trong đó vitamin C cao nhất. Về nhiệt lượng của ngô cao hơn gạo


Vitamin C (mg)
0
7,70
Nhiệt lượng (Kalo)
340
350
(Cao Đắc Điểm, 1988) [8]
1.1.5. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.5.1. Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Trong những năm gần đây diện tích ngô trên toàn thế giới đã tăng lên
gấp rưỡi, năng suất tăng gấp 2,5 lần. Diện tích ngô hàng năm khoảng 139
triệu ha, năng suất bình quân khoảng 3,8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng ngô
trên 525 triệu tấn/ ha. Ngô là cây có địa bàn phân bố vào loại rộng nhất thế
giới, trải rộng hơn 90 vĩ tuyến: Từ 40 0N lên gần đến 55 0B, từ độ cao 1 - 2
m đến 400 m so với mực nước biển [13]. Do đó, ngô được trồng ở hầu hết
các nơi trên thế giới như Châu Mỹ, Châu Âu, Châu Úc, Châu Phi.
Theo dự báo của Viện nghiên cứu chương trình lương thực thế giới
(IPRI, 2003), vào năm 2020 tổng nhu cầu ngô thế giới là 852 triệu tấn,
trong đó 15% dùng làm lương thực, 69% dùng làm thức ăn chăn nuôi, 16%
dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp. Ở các nước phát triển chỉ dùng 5%
ngô làm lương thực nhưng ở các nước đang phát triển sử dụng 22% ngô
làm lương thực (IPRI, 2003) Đến năm 2020, nhu cầu ngô thế giới tăng 45%
so với nhu cầu năm 1997, chủ yếu tăng cao ở các nước đang phát triển
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




(72%), riêng Đông Nam Á nhu cầu tăng 70% so với năm 1997 (Bảng 1.2),

72

Đông Á

136

252

85

Nam Á

14

19

36

Cận Sahara – Châu Phi

29

52

79

Mỹ Latinh

75




Bảng 1.3. Tình hình sản xuất ngô của một số khu vực trên thế giới
giai đoạn 2005 – 2007
Khu vực

Diện tích

Năng suất

Sản lƣợng

(Triệu ha)

(Tạ/ha)

(Triệu tấn)

2005

2006

2007 2005 2006 2007

2005

2006

2007


40,7

39,9

167,3 183,3 185,4

41,3

72,6

81,6

75,7

289,6 333,7 312,0

147,0 44,5

49,9

41,7

642,5 724,2 692,0

Bắc

và

Trung Mỹ
Thế giới