HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN KHỞI

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHỌN TẠO
CÁC DÒNG ĐẬU TƯƠNG KHÁNG BỆNH GỈ SẮT
(Phakopsora pachyrhizi Sydow)

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP – 2018


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN KHỞI

ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHỌN TẠO
CÁC DÒNG ĐẬU TƯƠNG KHÁNG BỆNH GỈ SẮT
(Phakopsora pachyrhizi Sydow)

Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng
Mã số:

9 62 01 11

Người hướng dẫn khoa học:

GS.TS. Phan Hữu Tôn
TS. Nguyễn Thanh Tuấn

HÀ NỘI – 2018


phẩm, các đồng nghiệp thuộc Bộ môn Công nghệ Sinh học, Viện Cây lƣơng thực và
Cây thực phẩm đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện các thí
nghiệm của luận án.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ
và động viên, khuyến khích tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án.
Tác giả luận án

Nguyễn Văn Khởi

ii


MỤC LỤC

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các chữ viết tắt

vi


2

1.3.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

2

1.4.

Tính mới và những đóng góp của luận án

3

1.5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

4

2.1.

Tình hình sản xuất đậu tƣơng

4


2.2.2.

Phạm vi và tác hại của bệnh gỉ sắt

8

2.2.3.

Tƣơng tác ký chủ - thể gây bệnh

9

2.2.4.

Đa dạng và tính biến chủng của nấm Phakopsora pachyrhizi Sydow

9

2.2.5.

Các phƣơng pháp đánh giá bệnh

13

2.3.

Đánh giá nguồn gen đậu tƣơng

15



24

2.5.2.

Ứng dụng chỉ thị phân tử ADN trong chọn tạo giống cây trồng

26

2.6.

Một số thành tựu trong chọn tạo giống đậu tƣơng kháng bệnh gỉ sắt

30

PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

33

3.1.

Địa điểm nghiên cứu

33

3.2.

Thời gian nghiên cứu

33


36

3.5.

Phƣơng pháp nghiên cứu

37

3.5.1.

Đánh giá vật liệu khởi đầu phục vụ công tác lai tạo và chọn lọc các dòng
đậu tƣơng năng suất cao, kháng bệnh gỉ sắt

37

3.5.2.

Lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen kháng bệnh gỉ sắt

42

3.5.3.

Lai tạo và chọn lọc dòng đậu tƣơng kháng bệnh gỉ sắt

43

3.5.4.


63

4.1.4.

Lựa chọn bố mẹ trong định hƣớng lai tạo

66

4.2.

Kết quả lựa chọn chỉ thị phân tử liên kết với gen quy định tính kháng

67

4.2.1.

Đa hình các mẫu giống đậu tƣơng sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen
quy định tính kháng bệnh gỉ sắt

68

4.2.2.

Xác định độ liên kết giữa chỉ thị phân tử ADN với gen kháng gỉ sắt

69

4.3.

Lai tạo và chọn lọc dòng đậu tƣơng theo mục tiêu

Kết luận

97

5.2.

Đề nghị

98

Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án

99

Tài liệu tham khảo

100

Phụ lục

116

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ


CTP

Cây thực phẩm

dNTPs

Deoxynucleotide Triphosphates

Đ/c

Đối chứng

FAO

Food and Agriculte Organization of the United Nations
(Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên hiệp quốc)

MABC

Marker Assisted Backcrossing (Lai lại nhờ chỉ thị phân tử)

MAS

Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử)

NST

Nhiễm sắc thể

KL


Single Nucleotide Polymorphism (Đa hình các Nucleotide đơn)

SSR

Simple Sequence Repeats (Những trình tự lặp lại đơn giản)

STS

Sequence Tagged Site (Vị trí trình tự đƣợc đánh dấu)

WVRDC

World Vegetable Research Development Center
(Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau màu thế giới)

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

2.1.

Tình hình sản xuất đậu tƣơng trên thế giới qua một số năm



34

3.2.

Danh sách chỉ thị phân tử liên kết gen kháng gỉ sắt ở đậu tƣơng

35

3.3.

Danh sách mẫu nấm gỉ sắt phân lập sử dụng lây nhiễm nhân tạo

36

4.1.

Phân nhóm theo đặc điểm hình thái các mẫu giống đậu tƣơng tại Viện
Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.2.

Phân nhóm theo các chỉ tiêu sinh trƣởng và phát triển các mẫu giống đậu
tƣơng vụ xuân 2013, tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.3.

58

Kết quả phát hiện gen kháng bệnh gỉ sắt bằng ứng dụng chỉ thị phân tử

gen kháng

64

4.8.

Mẫu giống đậu tƣơng bố mẹ lai tạo có nông sinh học tốt năng suất cao

66

4.9.

Mẫu giống đậu tƣơng bố mẹ lai tạo kháng bệnh gỉ sắt

67

4.10.

Phân ly kiểu gen kháng xác định bằng chỉ thị phân tử ở thế hệ F2

70

4.11.

Kết quả phân tích kiểu gen kháng bằng chỉ thị phân tử kết hợp với đánh
giá kiểu hình bằng nhiễm bệnh nhân tạo trên quần thể phân ly F2

4.12.

70

Đặc điểm nông sinh học các dòng đậu tƣơng triển vọng Hè 2015 tại Viện
Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.24.

85

Năng suất và các yếu tố cấu thành các dòng đậu tƣơng triển vọng Hè
2015 tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.26.

84

Mức độ nhiễm sâu bệnh đồng ruộng của các dòng đậu tƣơng triển vọng
Hè 2015 tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.25.

82

Đặc điểm hình thái các dòng đậu tƣơng triển vọng Hè 2015 tại Viện Cây
lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.23.

81

Đánh giá kiểu hình kháng bệnh gỉ sắt các dòng đậu tƣơng triển vọng Hè
2015 tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm


73

Kết quả chọn lọc vƣờn dòng đậu tƣơng kháng bệnh gỉ sắt thế hệ F3, F4
tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm vụ Xuân và Hè 2014

4.16.

72

86

Một số đặc điểm chính 2 giống đậu tƣơng Đ9 và Đ10 vụ Thu Đông 2015
và Xuân 2016 tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

87

4.27.

Một số đặc điểm hình thái các giống đậu tƣơng khảo nghiệm

88

4.28.

Đặc điểm sinh trƣởng phát triển các giống đậu tƣơng khảo nghiệm vụ
đông 2015 và xuân 2016

88



Năng suất và yếu tố cấu thành dòng đậu tƣơng BC3F4, Thu Đông 2016
tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.37.

93

Đặc điểm nông sinh học một số dòng đậu tƣơng tiêu biểu thế hệ BC3F4
vụ Thu Đông 2016 tại Viện Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.36.

92

Đặc điểm hình thái các dòng thế hệ BC3F4 vụ thu đông 2016 tại Viện
Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.35.

91

Kết quả chọn và tách dòng tổ hợp BC đến hè và thu đông 2016 tại Viện
Cây lƣơng thực và Cây thực phẩm

4.34.

89

95

Tên Luận án: Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn tạo các dòng đậu tƣơng kháng bệnh gỉ sắt
(Phakopsora pachyrhizi Sydow)
Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng

Mã số: 9 62 01 11

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Phát hiện đƣợc mẫu giống đậu tƣơng kháng bệnh gỉ sắt ở Việt Nam bằng chỉ thị
phân tử ADN, tiến hành lai và chọn tạo đƣợc một số dòng đậu tƣơng tốt mang gen
kháng bệnh hữu hiệu và kháng tốt với các chủng nấm gây bệnh gỉ sắt ở Việt Nam
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đề tài sử dụng 70 mẫu giống đậu tƣơng, 3 chủng nấm bệnh gỉ sắt đại diện 3
vùng sinh thái của Việt Nam và 12 chỉ thị SSR liên kết với gen kháng bệnh gỉ sắt đã
đƣợc công bố.
- Đánh giá đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lƣợng và khả năng chống chịu
của tập đoàn mẫu giống đậu tƣơng: Bố trí thí nghiệm tuần tự không nhắc lại, mỗi giống
trồng 10m2, đối chứng là DT84. Chỉ tiêu theo dõi và phƣơng pháp đánh giá theo quy
phạm khảo nghiệm 10 TCN 339-2006 và QCVN 01-58: 2011/BNNPTN.
- Xác định khả năng chứa gen kháng bằng chỉ thị phân tử SSR và đánh giá tính kháng
bằng lây nhiễm nhân tạo. Lây nhiễm nhân tạo theo Nguyễn Thị Bình và cs. (1990).
- Sử dụng các chỉ thị phân tử SSR liên kết với gen kháng bệnh gỉ sắt ở đậu tƣơng
đã công bố, lựa chọn chỉ thị liên kết chặt, rồi ứng dụng trong chọn lọc các thế hệ con lai.
- Lai đơn, lai backcross và ứng dụng chỉ thị phân tử chọn lọc các cá thể từ quần
thể phân ly.
Kết quả chính và kết luận
- Bằng chỉ thị phân tử ADN đã phát hiện có 28/70 mẫu giống đậu tƣơng mang gen
kháng từ Rpp1 – Rpp5.
- Xác định đƣợc 3 gen kháng hữu hiệu với các chủng nấm gây bệnh gỉ sắt đậu
tƣơng ở Việt Nam là Rpp2, Rpp4 và Rpp5.