TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Đặc điểm di truyền của hai gen liên quan đến tính trạng hàm lượng amylose và bạc bụng trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình
Ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 9420201
Họ tên nghiên cứu sinh: Bùi Phước Tâm
Khóa: 2019 đợt 1
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Pha và TS. Phạm Thị Bé Tư
Cơ sở đào tạo: Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Hạt gạo trung bình có chất lượng cao đang là nhu cầu thiết yếu trong cơ cấu sản xuất lúa gạo của đồng bằng Sông Cửu Long. Hàm lượng amylose (AC) và tỉ lệ bạc bụng (PC) là hai trong số các chỉ tiêu phẩm chất được quan tâm nhiều nhất. Nền tảng di truyền của hai tính trạng này là cơ sở nâng cao chất lượng và giá trị của hạt gạo. Vì vậy, luận án được thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm di truyền của các gen liên quan đến AC và PC trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình, phục vụ cho công tác lai tạo và chọn lọc giống lúa hạt trung bình có chất lượng tốt. Luận án đã đánh giá AC và PC cũng như mối tương quan của hai tính trạng này với các tính trạng nông học và phẩm chất khác trên tập đoàn giống hạt trung bình. Sau đó, các SNP và gen ứng viên liên quan đến hai tính trạng được khảo sát bằng phương pháp nghiên cứu liên kết trên toàn hệ gen (GWAS) và các cơ sở dữ liệu cây lúa. Dựa trên chỉ thị phân tử được chọn lọc từ các cặp mồi (primer) được thiết kế, chọn giống lúa hạt trung bình có hàm lượng amylose thấp và ít bạc bụng đã được thực hiện. Kết quả cho thấy các giống lúa hạt trung bình thuộc nhiều phân nhóm lúa khác nhau, chẳng hạn như indica, aus và tropical japonica. Các giống lúa này được đánh giá với gen GS3 qui định kích thước hạt và cho sản phẩm băng hình PCR ở vị trí 150 bp và 360 bp. Đặc tính nông học và phẩm chất của tập đoàn giống lúa biến thiên đa dạng. Trên các giống lúa hạt trung bình, AC và PC tương quan thấp với các tính trạng nông học, kích thước và hình dạng hạt gạo. Tuy nhiên, AC và PC tương quan nghịch và tương quan chặt lần lượt với độ bền thể gel (r = -0,85) và tỉ lệ gạo nguyên (r = -0,75). Nghiên cứu GWAS cho tính trạng AC đã xác định được chín SNP và tần số alen thay thế của các SNP khác nhau từ 0,94 đến 56,60%. Đối với tính trạng PC, đã xác định được 17 SNP và tần số alen thay thế của các SNP thay đổi từ 4,38 đến 58,79%. Thông qua kết hợp các cơ sở dữ liệu Rice SNP-Seek (IRRI), RiceFREND và ePlant, hai gen qui định hàm lượng amylose (LOC_Os02g01610 và LOC_Os12g06250) và hai gen qui định tỉ lệ bạc bụng (LOC_Os02g12580 và LOC_Osl1g07840) được xác định. Các gen này có chức năng được dự đoán có liên quan đến quá trình trưởng thành của hạt lúa và sự hình thành tinh bột của hạt gạo. Chọn dòng thuần nhờ chỉ thị phân tử (MAS) với hai chỉ thị phân tử được thiết kế AC02-Ex4 và PC02-Ex6 trên tổ hợp lai ML202/M-202 đã chọn được hai dòng lúa TH-40-1-3-6-1-1 và TH-70-3-1-6-1-1 có triển vọng với hàm lượng amylose thấp hơn 20% và tỉ lệ bạc bụng thấp hơn 1%.
2. Những kết quả mới của luận án
Luận án sử dụng bộ vật liệu lúa có tính đa dạng di truyền phong phú với 44.100 SNP. Đối tượng nghiên cứu là nhóm lúa có chiều dài hạt trung bình thay vì nhóm hạt gạo dài (indica) đang là xu hướng thị trường hiện nay.
Phương pháp GWAS được sử dụng thay vì nghiên cứu bản đồ QTL dựa trên hai bố mẹ (bi-parental mapping) để tìm kiếm các SNP liên quan tính trạng mục tiêu, điều này giúp tiếp cận nguồn gen rộng lớn hơn, rút ngắn thời gian, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả chọn lọc gen.
Các SNP, gen ứng viên và chỉ thị phân từ liên quan đến hàm lượng amylose và tỉ lệ bạc bụng được xác định là cơ sở cho các nghiên cứu chuyên sâu trên đối tượng hạt lúa có kích cỡ trung bình.
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn:
Việc hiểu rõ các gen kiểm soát hàm lượng amylose và hiện tượng bạc bụng giúp các nhà chọn giống phát triển các giống lúa có chất lượng gạo tốt hơn.
Nghiên cứu kết hợp phương pháp truyền thống và hiện đại, ứng dụng các cơ sở dữ liệu cây lúa có sẵn đang là cách tiếp cận hiệu quả trong nghiên cứu di truyền và chọn giống hiện nay.
Bằng cách chọn lọc và lai tạo các giống lúa có hàm lượng amylose thấp và ít bạc bụng, nông dân có thể trồng được các giống lúa có giá trị cao hơn trên thị trường. Điều này giúp tăng lợi nhuận và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người trồng lúa.
Sản phẩm hạt gạo trung bình có chất lượng tốt cũng góp phần làm đa dạng cơ cấu giống của Việt Nam nói chung và ĐBSCL nói riêng, phục vụ nội tiêu và xuất khẩu.
Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:
Khai thác dữ liệu SNP liên quan phẩm chất hạt như hàm lượng amylose, tỉ lệ bạc bụng, độ bền thể gel và nhiệt hóa hồ trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình trong các nghiên cứu chuyên sâu hơn. Việc chọn lọc gen ứng viên dựa trên cơ sở dữ liệu Rice SNP-Seek (IRRI), do đó, khả năng nhiều gen tiềm ẩn vẫn chưa được phát hiện. Vì vậy, các dữ liệu gen rộng lớn hơn nên được cập nhật để xác định thêm các gen mục tiêu.
Khai thác dữ liệu của các chỉ tiêu phẩm chất khác có tương quan với hàm lượng amylose (như độ bền thể gel và nhiệt hóa hồ) và tỉ lệ bạc bụng (như tỉ lệ gạo nguyên) trên tập đoàn giống lúa hạt trung bình.
