Luận án Xác định các gen - alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rễ của các giống lúa Việt Nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
PHÙNG THỊ PHƯƠNG NHUNG  
XÁC ĐỊNH CÁC GEN - ALEN ĐẶC THÙ LIÊN QUAN  
ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA  
CÁC GIỐNG LÚA VIỆT NAM  
LUꢀN ỄN TIꢁN Sƾ  
NHÀ XUꢀT BꢁN HꢂC VIꢃN NỌNG NGHIꢃP - 2019  
HꢀC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
PHÙNG THꢄ PHꢅꢆNG NHUNG  
XÁC ĐỊNH CÁC GEN - ALEN ĐẶC THÙ  
LIÊN QUAN ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN BỘ RỄ CỦA  
CÁC GIỐNG LÚA VIỆT NAM  
Chuyên ngành:  
Di truyền và Chọn giống cây trồng  
Mã số:  
9 62 01 11  
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Đỗ Năng Vịnh  
GS.TS. Pascal Gantet  
NHÀ XUꢀT BꢁN HꢂC VIꢃN NỌNG NGHIꢃP - 2019  
LꢂI CAM ĐOAN  
Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên cꢇu cꢈa tôi, các kết quꢉ nghiên  
cꢇu đꢊợc trình bƠy trong luận án lƠ trung thực, khách quan vƠ chꢊa từng đꢊợc sử  
dụng để bꢉo vꢋ bꢌt kỳ hꢍc vꢎ nƠo.  
Tôi xin cam đoan rằng mꢍi sự giúp đỡ cho viꢋc thực hiꢋn luận án đƣ đꢊợc  
cám ꢏn, các thông tin trích dẫn trong luận án nƠy đều đꢊợc ghi rõ nguồn gốc.  
Hà Nội, ngày... tháng ... năm 2019  
Tác giꢃ luꢄn án  
Phùng Thꢅ Phꢆꢇng Nhung  
i
LꢂI CꢈM ꢉN  
Tác giꢉ luận án xin trơn trꢍng cꢉm ꢏn: Hꢍc Viꢋn Nông nghiꢋp Viꢋt Nam,  
Ban Quꢉn lý đƠo tꢐo, Khoa Nông hꢍc, Bộ môn Di truyền vƠ Chꢍn giống cơy  
trồng, Phòng thí nghiꢋm trꢍng điểm Công nghꢋ tế bƠo thực vật, Phòng thí nghiꢋm  
liên kết Viꢋt – Pháp (LMI – Rice) – Viꢋn Di truyền Nông nghiꢋp, Trung tơm TƠi  
nguyên di truyền thực vật (PRC- Viꢋt Nam), Trung tơm Hợp tác quốc tế nghiên  
cꢇu vƠ Phát triển nông nghiꢋp bền vững (CIRAD - Pháp), đƣ tꢐo điều kiꢋn thuận  
lợi cho tôi hoƠn thƠnh luận án nƠy.  
Tôi xin cꢉm ꢏn Chꢊꢏng trình hꢍc bổng GRiSP – IRRI, Trung tơm Hợp tác  
quốc tế nghiên cꢇu vƠ Phát triển nông nghiꢋp bền vững (CIRAD - Pháp),Viꢋn  
Nghiên cꢇu vì sự Phát triển (IRD – Pháp), đề tƠi "Nghiên cꢇu chꢇc năng gen quy  
đꢎnh phát triển bộ rꢑ lúa, phục vụ chꢍn tꢐo giống lúa chꢎu hꢐn bằng công nghꢋ  
gen” thuộc "Chꢊꢏng trình trꢍng điểm phát triển vƠ ꢇng dụng công nghꢋ sinh hꢍc  
trong lĩnh vực Nông nghiꢋp vƠ PTNT đến năm 2020” - Bộ Nông nghiꢋp vƠ Phát  
triển nông thôn Viꢋt Nam, đƣ tƠi trợ kinh phí cho các phần nghiên cꢇu cꢈa tôi.  
Đặc biꢋt tôi xin bƠy tỏ lòng biết ꢏn sơu sắc tới GS.TS. Đỗ Năng Vꢎnh,  
GS.TS. Pascal Gantet, TS. Brigitte Courtois đƣ trực tiếp hꢊớng dẫn vƠ giúp đỡ  
tận tình trong quá trình hꢍc tập, nghiên cꢇu để tôi hoƠn thƠnh luận án nƠy.  
Tôi xin chơn thƠnh cꢉm ꢏn: Các thầy cô, đồng nghiꢋp đƣ quan tơm, giúp  
đỡ, động viên vƠ đóng góp nhiều ý kiến cho viꢋc hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các  
cộng tác viên, kỹ thuật viên, tꢐi Phòng thí nghiꢋm trꢍng điểm Công nghꢋ tế bƠo  
thực vật, Phòng thí nghiꢋm liên kết Viꢋt- Pháp, Viꢋn Di truyền Nông nghiꢋp; Bộ  
môn Quꢉn lý Ngơn hƠng gen- Trung tơm TƠi nguyên di truyền thực vật; Phòng  
Nghiên cꢇu Di truyền – CIRAD – Pháp, đƣ giúp đỡ tôi trong quá trình lƠm thí  
nghiꢋm vƠ hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các thƠnh viên trong gia đình, bꢐn bè đƣ tꢐo  
điều kiꢋn vƠ động viên tôi trong suốt quá trình thực hiꢋn luận án nƠy.  
Xin trơn trꢍng cꢉm ꢏn!  
Hà Nội, ngày tháng năm 2019  
Tác giꢃ luꢄn án  
Phùng Thꢅ Phꢆꢇng Nhung  
ii  
MꢊC LꢊC  
Lꢒi cam đoan .................................................................................................................... i  
Lꢒi cꢉm ꢏn....................................................................................................................... ii  
Mục lục ........................................................................................................................... iii  
Danh mục chữ viết tắt..................................................................................................... vi  
Danh mục bꢉng............................................................................................................... ix  
Danh mục hình..................................................................................................................x  
Trích yếu luận án ........................................................................................................... xii  
Thesis abstract............................................................................................................... xiv  
Phꢋn 1. Mꢌ đꢋu ...............................................................................................................1  
1.1.  
1.2.  
1.3.  
1.4.  
Tính cꢌp thiết cꢈa đề tƠi........................................................................................1  
Mục tiêu nghiên cꢇu cꢈa đề tƠi.............................................................................3  
Phꢐm vi nghiên cꢇu ..............................................................................................3  
Những đóng góp mới cꢈa đề tƠi............................................................................4  
1.5. Ý nghĩa khoa hꢍc vƠ thực tiꢑn cꢈa đề tƠi..............................................................5  
Phꢋn 2. Tꢍng quan tƠi liꢎu .............................................................................................6  
2.1.  
Vai trò vƠ đặc điểm bộ rꢑ ꢓ lúa.............................................................................6  
2.1.1. Vai trò cꢈa bộ rꢑ ꢓ cơy lúa....................................................................................6  
2.1.2. Đặc điểm cꢌu trúc cꢈa bộ rꢑ lúa............................................................................7  
2.1.3. Đặc điểm phát triển cꢈa bộ rꢑ lúa .......................................................................10  
2.2.  
QTLs vƠ Gen liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ lúa ............................................12  
2.2.1. Các QTLs liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ lúa .................................................12  
2.2.2. Các gen liên quan đến sự hình thƠnh vƠ phát triển bộ rꢑ lúa ..............................16  
2.3.  
Nguyên lý vƠ ꢇng dụng cꢈa GBS .......................................................................24  
2.3.1. Phꢊꢏng pháp giꢉi trình tự NGS – nền tꢉng cꢈa GBS .........................................24  
2.3.2. Nguyên lý cꢈa phꢊꢏng pháp GBS ......................................................................28  
2.3.3. Các ꢇng dụng cꢈa GBS trong chꢍn giống cơy trồng ..........................................33  
2.4.  
Nguyên lý vƠ ꢇng dụng cꢈa GWAS ...................................................................35  
2.4.1. Nguyên lý............................................................................................................35  
2.4.2. GWAS lƠ một công cụ mới hữu hiꢋu..................................................................36  
2.4.3. Các bꢊớc xơy dựng một nghiên cꢇu GWAS ......................................................38  
2.4.4. Ý nghĩa vƠ tiềm năng cꢈa GWAS trong chꢍn tꢐo giống lúa...............................42  
iii  
2.5.  
Nguồn gen lúa vƠ tình hình nghiên cꢇu rꢑ lúa ꢓ Viꢋt Nam ................................44  
2.5.1. Nguồn gen lúa Viꢋt Nam ....................................................................................44  
2.5.2. Tình hình nghiên cꢇu đặc điểm bộ rꢑ lúa ꢓ Viꢋt Nam........................................45  
Phꢋn 3. Vꢄt liꢎu vƠ phꢆꢇng pháp nghiên cꢏu ............................................................48  
3.1. Đꢎa điểm nghiên cꢇu...........................................................................................48  
3.2.  
3.3.  
3.4.  
3.5.  
Thꢒi gian nghiên cꢇu..........................................................................................48  
Vật liꢋu nghiên cꢇu.............................................................................................49  
Nội dung nghiên cꢇu...........................................................................................49  
Phꢊꢏng pháp nghiên cꢇu ....................................................................................51  
3.5.1. Chiết tách ADN tổng số......................................................................................51  
3.5.2. Phơn tích đa dꢐng di truyền bằng chꢔ thꢎ DArT ..................................................51  
3.5.3. Phơn tích kiểu gen thông qua giꢉi trình tự (GBS)...............................................54  
3.5.4. Phơn tích cꢌu trúc di truyền cꢈa tập đoƠn mẫu giống nghiên cꢇu ......................54  
3.5.5. Xác đꢎnh mꢇc độ phơn rƣ cꢈa LD (Linkage Disequilibrium).............................55  
3.5.6. Đánh giá đặc điểm nông sinh hꢍc.......................................................................56  
3.5.7. Phꢊꢏng pháp đánh giá kiểu hình bộ rꢑ ...............................................................57  
3.5.8. Lập bꢉn đồ liên kết (GWAS)..............................................................................60  
3.5.9. Phꢊꢏng pháp xác đꢎnh các gen ꢇng viên ............................................................61  
Phꢋn 4. Kꢐt quꢃ vƠ thꢃo luꢄn.......................................................................................62  
4.1. Đặc điểm cꢈa bộ sꢊu tập giống lúa.....................................................................62  
4.1.1. Đặc điểm thu đꢊợc qua thông tin hồ sꢏ mẫu giống............................................62  
4.1.2. Đặc điểm nông sinh hꢍc cꢏ bꢉn..........................................................................63  
4.2.  
Kết quꢉ phơn tích đa dꢐng di truyền với chꢔ thꢎ DArT .......................................68  
4.2.1. Kết quꢉ phơn tích đa hình vƠ cꢌu trúc di truyền......................................................68  
4.2.2. Xơy dựng cơy phơn loꢐi cho các giống lúa nghiên cꢇu ......................................69  
4.3.  
Kết quꢉ phơn tích kiểu gen thông qua giꢉi trình tự (GBS –Genotyping by  
sequencing) .........................................................................................................72  
4.3.1. Kết quꢉ phơn tích đa hình vƠ cꢌu trúc di truyền với SNPs marker.....................72  
4.3.2. Đặc điểm cꢈa các mẫu giống lúa trong các phơn nhóm khác nhau ....................75  
4.3.3. Kết quꢉ phơn tích Linkage Disequilibrium (LD)................................................82  
4.4.  
Kết quꢉ đánh giá kiểu hình các tính trꢐng liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ  
ꢓ các mẫu giống nghiên cꢇu ...............................................................................86  
iv  
4.4.1. Kết quꢉ phơn tích phꢊꢏng sai vƠ các thống kê cꢏ bꢉn........................................86  
4.4.2. Kết quꢉ phơn tích thƠnh phần chính....................................................................98  
4.5.  
Kết quꢉ phơn tích liên kết toƠn hꢋ Gen (GWAS) .............................................101  
4.5.1. Các QTLs liên kết với tính trꢐng liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ..................101  
4.5.2. Các gen ꢇng viên liên quan đến đặc điểm phát triển bộ rꢑ...............................114  
4.5.3. Điểm đặc biꢋt cꢈa vùng QTLs liên kết với NCR trên NST số 11 ....................120  
Phꢋn 5. Kꢐt luꢄn vƠ kiꢐn nghꢅ....................................................................................131  
5.1.  
5.2.  
Kết luận.............................................................................................................131  
Kiến nghꢎ...........................................................................................................132  
Danh sách các công trình liên quan đến luận án...........................................................133  
TƠi liꢋu tham khꢉo ........................................................................................................134  
Phụ lục ..........................................................................................................................158  
v
DANH MꢊC CHꢑ VIꢁT TꢒT  
Chꢓ viꢐt tꢔt  
ADN  
Chꢓ viꢐt đꢋy đꢕ  
Tiꢐng Viꢎt  
Axit deoxyribonucleic  
Deoxyribonucleic acid  
Amplified Fragment Length  
Polymorphism  
AFLP  
Đa hình độ dƠi các đoꢐn nhơn  
bꢉn chꢍn lꢍc  
ANOVA  
bp  
Analysis of Variance  
Base pair  
Phơn tích phꢊꢏng sai  
1bp = 1cặp nucleotide  
Vùng Tơy Nguyên  
Nhiꢑm sắc thể  
CH  
Central Highlands  
Chromosome  
Chr  
cM  
Centimorgan  
Xen-ti-mooc-gan  
Đột biến gơy mꢌt rꢑ bꢌt đꢎnh ꢓ  
lúa  
CRL1  
Crown Root Less 1  
DAPC  
Discriminant Analysis of Principal Phơn tích phơn biꢋt thƠnh phần  
Components  
chính  
DArT  
DEPTH  
DRP  
Driversity Array Technology  
Deepest point reached by root  
Deep Root Propotion  
Công nghꢋ đa dꢐng mꢉng  
Độ ăn sơu cꢈa rꢑ  
Phần trăm khối lꢊợng khô cꢈa  
phần rꢑ ăn sơu  
DRW  
Deep Root Weight  
Khối lꢊợng khô phần rꢑ ăn sơu  
Khối lꢊợng khô cꢈa phần rꢑ từ  
0 đến 20 cm  
DW0020  
Dry Weight of root part in the 00-  
20 cm  
DW2040  
DW4060  
DWB60  
FYPP  
Dry Weight of root part in the 20-  
40 cm  
Khối lꢊợng khô cꢈa phần rꢑ từ  
20 đến 40 cm  
Dry Weight of root part in the 40-  
60 cm  
Khối lꢊợng khô cꢈa phần rꢑ từ  
40 đến 60 cm  
Dry Weight of root part Below 60  
cm  
Khối lꢊợng khô cꢈa phần rꢑ dƠi  
hꢏn 60 cm  
Phytochrome associated  
serine/threonine proteinphosphates  
Gibberelic acid 20 oxidase  
Genotyping By Sequencing  
GA20oX  
GBS  
Phơn tích kiểu gen thông qua  
vi  
giꢉi trình tự  
GLM  
General Linear Model  
Mô hình hồi quy tuyến tính  
GWAS  
Genome-wide Association Studies Nghiên cꢇu lập bꢉn đồ liên kết  
toƠn hꢋ gen  
IAA  
IR  
Auxin/ indole -3- acetic acid  
Irrigated  
Auxin  
Canh tác chꢈ động tꢊới tiêu  
1kb =1000 bp  
kb  
Kilo base pair  
LBD  
LD  
Lateral organ boundary domain  
Linkage Disequilibrium  
Longest Leaf Length  
Minor Allele Frequence  
Megabase pair  
Sự mꢌt cơn bằng liên kết  
Chiều dƠi thơn  
LLGTH  
MAF  
Mb  
Alen có tần số nhỏ hꢏn  
1Mb = 1000 kb  
MIF  
MLM  
Mini Zinc Finger  
Mix Linear Model  
Mô hình hồi quy tuyến tính hỗn  
hợp  
MRD  
MRH  
MRL  
NCC  
NCR  
NE  
Mekong River Delta  
Morphogenesis of Root Hair  
Maximum of Root Length  
North Central Coast  
Đồng bằng sông Cửu Long  
Chiều dƠi rꢑ tối đa  
Duyên hꢉi Bắc Trung Bộ  
Số lꢊợng rꢑ bꢌt đꢎnh  
Vùng Đông Bắc Bộ  
Number of Crown Root  
Northeast  
NGS  
Next Generation Sequencing  
Công nghꢋ giꢉi trình tự thế hꢋ  
tiếp theo  
NILs  
NR_T  
NW  
Near Isogenic Lines  
Number of crown roor per Tiller  
Northwest  
Dòng đẳng gen  
Số rꢑ bꢌt đꢎnh trung bình/nhánh  
Vùng Tơy Bắc Bộ  
PCA  
PCR  
PDW  
PHP  
PIC  
Principal Component Analysis  
Polymerase Chain Reaction  
Plant Dry Weight  
Phơn tích thƠnh phần chính  
Kỹ thuật nhơn bꢉn ADN  
Khối lꢊợng khô cꢈa cơy  
Hypertext Preprocesser  
Polymorphism Information  
Content  
HƠm lꢊợng thông tin đa hình  
vii  
PIN  
Pin- formed  
PIP  
Plasma membrane Intrinsic Protein  
Polycystin-1, Lipoxygenase,  
Alpha-toxin and Triacylglycerol  
Quiescent Center homobox  
Quantitative Trait Loci  
Root – Shoot ratio  
PLAT  
QHB  
QTLs  
R_S  
Locus tính trꢐng số lꢊợng  
Tỷ lꢋ khối lꢊợng khô giữa phần  
rꢑ vƠ phần thơn cơy  
RAPD  
Radnom Amplified Polymophism  
DNA  
Đa hình các đoꢐn ADN đꢊợc  
nhơn bꢉn ngẫu nhiên  
RDW  
RFLP  
Root Dry Weight  
Khối lꢊợng khô cꢈa phần rꢑ  
Đa hình độ dƠi các đoꢐn cắt giới  
hꢐn  
Restriction Fragment Length  
Polymorphism  
RID  
RILs  
RL  
Root Initiation Defective  
Recombinant Inbred Lines  
Rainfed Lowland  
Dòng tái tổ hợp  
Canh tác nꢊớc trꢒi ꢓ vùng thꢌp  
Yếu tố điểu chꢔnh phꢉn ꢇng  
Đồng bằng chơu thổ sông Hồng  
Duyên hꢉi Nam Trung Bộ  
RR  
Response Regulator  
Red River Delta  
RRD  
SCC  
SCR  
SDW  
SE  
South Central Coast  
Scarecrow  
Shoot Dry Weight  
Southeast  
Khối lꢊợng khô phần thơn cơy  
Vùng Đông Nam Bộ  
SHR  
SNP  
SNX  
SRP  
Short Root  
Single Nucleotide Polymorphism  
Sorting nexin  
Đa hình nucleotide đꢏn  
Shallow Root Propotion  
Phần trăm khối lꢊợng khô cꢈa  
phần rꢑ ăn nông  
SSR  
THK  
TIL  
Simple Sequence Repeats  
Root Thickness  
Number of Tiller  
Upland  
Đa hình các đoꢐn lặp đꢏn giꢉn  
Độ dƠy cꢈa rꢑ  
Số nhánh  
UP  
Canh tác nꢊꢏng rẫy  
WOX  
WUCHEL-related  
viii  
DANH MꢊC BꢈNG  
TT  
Tên bꢃng  
Trang  
3.1. Các giống lúa đꢊợc dùng để xơy dựng thꢊ viꢋn DArT markers.........................53  
4.1. Phơn nhóm mẫu giống theo thꢒi gian sinh trꢊꢓng..............................................64  
4.2. Phơn nhóm mẫu giống theo số nhánh hữu hiꢋu..................................................65  
4.3. Đặc điểm hình dꢐng hꢐt cꢈa các mẫu giống lúa Viꢋt Nam trong bộ sꢊu tập  
giống nghiên cꢇu ................................................................................................67  
4.4. Chꢔ số FST giữa các nhóm phụ vƠ mꢇc ý nghĩa P-value......................................75  
4.5. Đặc điểm cꢈa các phơn nhóm trong hai nhóm giống thuộc loƠi phụ indica  
vƠ japonica..........................................................................................................81  
4.6.  
Sự phơn rƣ cꢈa LD trên 12 nhiꢑm sắc thể trong nhóm giống indica vƠ  
japonica ..............................................................................................................83  
Kết quꢉ phơn tích ANOVA vƠ hꢋ số di truyền theo nghĩa rộng cꢈa các tính  
trꢐng nghiên cꢇu .................................................................................................87  
4.7.  
4.8. Các giá trꢎ thống kê cꢏ bꢉn cꢈa các tính trꢐng liên quan đến đặc điểm phát  
triển bộ rꢑ ꢓ các mẫu giống nghiên cꢇu..............................................................88  
4.9. Giá trꢎ thống kê cꢏ bꢉn cꢈa các tính trꢐng nghiên cꢇu theo 2 nhóm giống  
indica (ind) vƠ japonica (jap) .............................................................................91  
4.10. So sánh giá trꢎ trung bình cꢈa các tính trꢐng giữa các phơn nhóm thuộc  
nhóm giống indica vƠ japonica ..........................................................................94  
4.11. Hꢋ số tꢊꢏng quan giữa các tính trꢐng theo dõi ꢓ cꢉ tập đoƠn vƠ riêng cho  
từng nhóm giống indica vƠ japonica ..................................................................95  
4.12. Danh sách các QTLs đƣ xác đꢎnh đꢊợc với P-value < 1E-04 ꢓ cꢉ tập đoƠn  
vƠ hai nhóm giống indica vƠ japonica..............................................................103  
4.13. Các QTLs liên kết với nhiều hꢏn một tính trꢐng nghiên cꢇu ꢓ cꢉ tập đoƠn  
vƠ hai nhóm mẫu giống thuộc loƠi phụ indica vƠ japonica..............................112  
4.14. Danh sách các gen ꢇng viên đƣ đꢊợc khẳng đꢎnh về vai trò vƠ chꢇc năng  
đối với sự phát triển bộ rꢑ.................................................................................116  
4.15. Các giống lúa có kiểu hình tꢊꢏng phꢉn vƠ haplotype khác biꢋt tꢐi vùng  
QTLs liên kết chặt với tính trꢐng NCR trên NST số 11 ...................................123  
4.16. Danh sách các gen nằm trong vùng QTLs liên kết chặt với tính trꢐng NCR  
trên NST số 11 ..................................................................................................127  
ix  
DANH MꢊC HỊNH  
TT  
Tên hình  
Trang  
2.1. ThƠnh phần rꢑ cꢌu trúc nên bộ rꢑ lúa....................................................................8  
2.2. Cꢌu trúc xuyên tơm cꢈa rꢑ lúa ..............................................................................9  
2.3. Tổ chꢇc mô theo chiều dꢍc vƠ mô hình phơn chia tế bƠo ꢓ rꢑ lúa......................10  
2.4. Số lꢊợng QTLs liên kết với đặc điểm bộ rꢑ ꢓ lúa trên các vùng nhiꢑm  
sắc thể .................................................................................................................14  
2.5. Các bꢊớc giꢉi trình tự theo phꢊꢏng pháp Sanger (a) vƠ NGS (b) ......................27  
2.6. Các bꢊớc chính trong quá trình thực hiꢋn GBS..................................................29  
2.7. So sánh phꢊꢏng pháp xác đꢎnh QTLs truyền thống vƠ GWAS..........................35  
3.1. Sꢏ đồ tổng quát quá trình thực hiꢋn các nội dung nghiên cꢇu............................50  
3.2. Sꢏ đồ các bꢊớc thực hiꢋn phơn tích đa dꢐng di truyền với DArT ......................52  
3.3. Các chꢔ tiêu vƠ vꢎ trí thu thập số liꢋu các tính trꢐng liên quan đến sự phát  
triển bộ rꢑ cꢈa các giống nghiên cꢇu ..................................................................59  
4.1. Đặc điểm phơn bố cꢈa 214 mẫu giống lúa Viꢋt Nam sử dụng lƠm vật liꢋu  
nghiên cꢇu...........................................................................................................63  
4.2. Biểu đồ tần số phơn bố mẫu giống lúa theo chiều cao cơy.................................66  
4.3. Tỷ lꢋ vƠ số lꢊợng các mẫu giống chia theo tính chꢌt nội nhũ ............................67  
4.4. ThƠnh phần genome cꢈa các mẫu giống nghiên cꢇu..........................................69  
4.5. Cơy phơn loꢐi di truyền cꢈa 270 mẫu giống với 241 DArT marker ...................70  
4.6. Phơn bố cꢈa GBS marker trên 12 nhiꢑm sắc thể vƠ chꢔ số đa hình (PIC)  
cꢈa chúng trong ma trận haplotype chuẩn bꢎ cho GWAS...................................73  
4.7. Các phơn nhóm trong nhóm mẫu giống thuộc loƠi phụ indica...........................77  
4.8. Các phơn nhóm trong nhóm mẫu giống thuộc loƠi phụ japonica.......................80  
4.9. Sự phơn rƣ LD theo khoꢉng cách vật lý giữa các cặp marker trên 12 NST ꢓ  
nhóm giống indica ..............................................................................................84  
4.10. Sự phơn rƣ LD theo khoꢉng cách vật lý giữa các cặp marker trên 12 NST ꢓ  
nhóm giống japonica ..........................................................................................85  
4.11. Hình ꢉnh biểu diꢑn mối tꢊꢏng quan giữa thơn vƠ rꢑ cꢈa các mẫu giống  
trong tập đoƠn sử dụng phần mềm RASTA........................................................89  
4.12. Tần số phơn bố cꢈa một số tính trꢐng nghiên cꢇu trong hai nhóm loƠi phụ  
indica vƠ japonica...............................................................................................93  
x
4.13. Vòng tròn tꢊꢏng quan xơy dựng bằng phơn tích thƠnh phần chính (PCA)  
cho các tính trꢐng nghiên cꢇu.............................................................................99  
4.14. Phơn bố cꢈa các giống lúa trong tập đoƠn nghiên cꢇu trên mặt phẳng PCA  
dựa trên dữ liꢋu kiểu hình cꢈa các tính trꢐng nghiên cꢇu.................................100  
4.15. Hình biểu diꢑn QQ-Plot cho cꢉ tập đoƠn vƠ hai nhóm giống thuộc loƠi phụ  
indica vƠ japonica.............................................................................................102  
4.16. Manhattan Plot cꢈa tính trꢐng số lꢊợng rꢑ (NCR) ꢓ cꢉ tập đoƠn vƠ hai  
nhóm mẫu giống thuộc loƠi phụ indica vƠ japonica.........................................108  
4.17. Manhattan Plot cꢈa tính trꢐng độ dƠy rꢑ (THK) ꢓ cꢉ tập đoƠn vƠ hai nhóm  
mẫu giống thuộc loƠi phụ indica vƠ japonica...................................................109  
4.18. Tỷ lꢋ các dꢐng alen ꢓ các vꢎ trí đánh dꢌu xung quanh q45...............................122  
xi  
TRệCH YꢁU LUꢀN ỄN  
Tên Tác giꢃ: Phùng Thꢎ Phꢊꢏng Nhung  
Tên Luꢄn án: “Xác đꢎnh các gen-alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ cꢈa các  
giống lúa Viꢋt Nam”  
Chuyên ngƠnh: Di truyền vƠ Chꢍn giống cơy trồng  
Tên cꢇ sꢌ đƠo tꢗo: Hꢍc viꢋn Nông nghiꢋp Viꢋt Nam  
Mꢘc đích vƠ đꢖi tꢆꢙng nghiên cꢏu cꢕa luꢄn án  
Mục đích nghiên cứu  
Mƣ sꢖ: 9 62 01 11  
- Lựa chꢍn các mẫu giống phù hợp để phát triển bộ dữ liꢋu kiểu gen vƠ dữ liꢋu  
kiểu hình phục vụ cho các nghiên cꢇu GWAS thông qua hhꢉo sát sự đa dꢐng về đặc  
điểm nông sinh hꢍc cꢏ bꢉn vƠ di truyền cꢈa một tập đoƠn các mẫu giống lúa Viꢋt Nam,.  
- Xơy dựng bộ dữ liꢋu kiểu gen (haplotype) vƠ kiểu hình cꢈa các tính trꢐng chính  
liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ cꢈa các mẫu giống đꢊợc chꢍn, lƠm cꢏ sꢓ cho nghiên  
cꢇu GWAS.  
- Sử dụng phꢊꢏng pháp GWAS để lập bꢉn đồ liên kết toƠn hꢋ gen, từ đó xác đꢎnh  
các QTLs vƠ các gen ꢇng viên liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ cꢈa một tập đoƠn giống  
lúa Viꢋt Nam.  
Đối tꢀợng nghiên cứu  
Đề tƠi đƣ khai thác sự đa dꢐng di truyền cꢈa lúa Viꢋt Nam từ đó xác đꢎnh các  
QTLs/ gen ꢇng viên liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ bằng phꢊꢏng pháp lập bꢉn đồ liên  
kết toƠn hꢋ gen (GWAS – Genome wide Association Studies).  
Phꢆꢇng pháp nghiên cꢏu  
- Các nội dung cꢈa đề tƠi đƣ sử dụng nhiều phꢊꢏng pháp nghiên cꢇu mới trong  
phơn tích đa dꢐng di truyền vƠ phơn tích hꢋ gen nhꢊ: phꢊꢏng pháp phơn tích đa dꢐng với  
chꢔ thꢎ DArT, phꢊꢏng pháp phơn tích kiểu gen thông qua giꢉi trình tự (GBS), phꢊꢏng  
pháp lập bꢉn đồ liên kết toƠn hꢋ gen (GWAS). Các thí nghiꢋm đánh giá đặc điểm nông  
sinh hꢍc cꢏ bꢉn sử dụng phꢊꢏng pháp chuẩn cꢈa IRRI (2002). Thí nghiꢋm đánh giá  
kiểu hình bộ rꢑ sử dụng phꢊꢏng pháp ống rꢑ cꢉi tiến, ꢓ cơy lúa 6 tuần tuổi.  
- Các phần mềm đꢊợc sử dụng trong nghiên cꢇu gồm: DArTsoft 7.4, DArWin 5,  
STRUCTURE; BEAGLE; TASSEL; R; RASTA; vƠ các phần mền hỗ trợ phơn tích  
thống kê SAS 9.2; R; XLstat, Excel.  
Kꢐt quꢃ chính vƠ kꢐt luꢄn  
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn  
- Đề tƠi đƣ khám phá ra các QTLs/ gen ꢇng viên liên kết với các tính trꢐng chính  
đóng vai trò quan trꢍng trong sự phát triển bộ rꢑ ꢓ một tập đoƠn nguồn gen lúa Viꢋt  
Nam. Kết quꢉ nƠy lƠ cꢓ sꢓ thúc đẩy các nghiên cꢇu tiếp theo nhằm lƠm rõ mꢐng lꢊới  
xii  
các gen liên quan đến quá trình điều khiển sự phát sinh, phát triển bộ rꢑ ꢓ lúa. Hꢏn nữa,  
sự thƠnh công cꢈa nghiên cꢇu nƠy cho thꢌy khꢉ năng kết hợp hiꢋu quꢉ các kỹ thuật phơn  
tích hꢋ gen hiꢋn đꢐi trong phơn tích hꢋ gen cơy trồng, góp phần thúc đẩy sự hiểu biết các  
yếu tố di truyền liên quan đến các tính trꢐng quan tơm, đặc biꢋt có ý nghĩa cho cꢉi tiến  
giống cơy trồng, nhꢌt lƠ trong bối cꢉnh ꢉnh hꢊꢓng sơu sắc vƠ phꢇc tꢐp cꢈa BĐKH.  
- Các kết quꢉ trung gian cꢈa đề tƠi nhꢊ: thông tin về đặc điểm nông sinh hꢍc cꢏ  
bꢉn, đặc điểm đa dꢐng di truyền vƠ cꢌu trúc quần thể, đặc điểm phát triển bộ rꢑ rꢌt đa  
dꢐng cꢈa các mẫu giống nghiên cꢇu, lƠ các cꢏ sꢓ dữ liꢋu có tính tham khꢉo cao trong  
các chꢊꢏng trình chꢍn tꢐo giống lúa ꢓ Viꢋt Nam, đặc biꢋt lƠ các chꢊꢏng trình chꢍn tꢐo  
cꢉi tiến bộ rꢑ lúa. Mặt khác bộ dữ liꢋu đa hình kiểu gen với 25971 SNPs phơn bố trong  
toƠn hꢋ gen đƣ đꢊợc công bố có thể đꢊợc tiếp tục sử dụng để phát triển các nghiên cꢇu  
GWAS liên quan đến các tính trꢐng nông sinh hꢍc quan trꢍng khác.  
Kết luận  
1) Đề tƠi đƣ đánh giá đꢊợc sự đa dꢐng về đặc điểm hình thái vƠ đặc điểm nông  
sinh hꢍc cꢏ bꢉn cꢈa 270 mẫu giống lúa, trong đó có 214 mẫu giống lúa Viꢋt Nam. Đồng  
thꢒi đánh giá đꢊợc sự đa dꢐng di truyền cꢈa các mẫu giống lúa trên thông qua sử dụng  
241 chꢔ thꢎ DArT. Từ kết quꢉ đó xơy dựng đꢊợc cơy phơn loꢐi di truyền có cꢌu trúc  
lꢊỡng cực, phơn các mẫu giống nghiên cꢇu thƠnh các nhóm loƠi phụ khác nhau.  
2) Kết quꢉ về phơn tích kiểu gen thông qua giꢉi trình tự (GBS) đƣ xơy dựng đꢊợc  
bộ dữ liꢋu haplotype với 25971 chꢔ thꢎ cho đa hình cao, hƠm lꢊợng thông tin đa hình  
(PIC) trung bình đꢐt 32,0%. Sử dụng số lꢊợng lớn các chꢔ thꢎ SNPs trong bộ dữ liꢋu nƠy  
để phơn tích cꢌu trúc vƠ đa dꢐng di truyền cꢈa nhóm giống indica, japonica ꢓ Viꢋt Nam  
cho thꢌy 114 mẫu giống lúa indica Viꢋt Nam đꢊợc phơn thƠnh 6 phơn nhóm từ I1 đến  
I6, 62 mẫu giống japonica Viꢋt Nam đꢊợc phơn thƠnh 4 phơn nhóm từ J1 đến J4 với  
những đặc điểm đặc trꢊng riêng.  
3) Kết quꢉ đánh giá kiểu hình bộ rꢑ đƣ xơy dựng đꢊợc bộ dữ liꢋu kiểu hình rꢑ gồm  
18 tính trꢐng cꢈa 194 mẫu giống lúa. Các mẫu giống đa dꢐng về đặc điểm hình thái vƠ  
cꢌu trúc bộ rꢑ, đặc biꢋt lƠ các tính trꢐng số lꢊợng rꢑ, độ dƠy rꢑ, khối lꢊợng khô cꢈa rꢑ ꢓ  
các tầng đꢌt khác nhau, độ dƠi rꢑ. Đặc biꢋt đƣ xác đꢎnh đꢊợc một số giống lúa có bộ rꢑ  
dƠi vƠ dƠy thuộc phơn nhóm I3 có ý nghĩa trong chꢍn giống nhꢊ: Blề Blậu Chớ (G205),  
Tẻ nꢊꢏng (G153), Khẩu Năm Rinh (G189), Khẩu Pe Lꢐnh (G155).  
4) Sử dụng phꢊꢏng pháp GWAS để lập bꢉn đồ liên kết toƠn hꢋ gen, nghiên cꢇu đƣ  
cung cꢌp một danh sách gồm 88 QTLs liên kết với 18 tính trꢐng nghiên cꢇu, trong đó có  
28 QTLs đồng thꢒi liên kết với nhiều hꢏn một tính trꢐng, 33 QTLs nằm trong vùng trình  
tự cꢈa gen chꢇc năng, 1 vùng QTLs liên kết chặt với tính trꢐng số lꢊợng rꢑ (NCR) trên  
NST số 11, vƠ 1 vùng QTLs liên kết chặt với độ dƠy rꢑ (THK) trên NST số 2. Căn cꢇ vꢎ  
trí cꢈa QTLs, xác đꢎnh đꢊợc 889 gen ꢇng viên, trong đó có 407 gen đƣ đꢊợc xác đꢎnh vƠ  
phơn nhóm chꢇc năng giꢉ đꢎnh, 24 gen trong số nƠy đƣ có các công bố chꢇng minh chꢇc  
năng hóa sinh vƠ sinh hꢍc liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ.  
xiii  
THESIS ABSTRACT  
PhD. Candidate: Phung Thi Phuong Nhung  
Thesis title: Identification of new genes and alleles associated with root development in  
a core collection of rice varieties in Vietnam  
Major: Genetic and Plant breeding  
Code: 9.62.01.11  
Education organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)  
Research Objectives  
The development of Genome-wide Association studies (GWAS) in crops has  
made it possible to mine interesting alleles hidden in gene bank resources. However,  
only a small fraction of the rice genetic diversity of any given country have been  
exploited in the studies with worldwide sampling conducted to date. The thesis had  
been researched to development of a panel of rice varieties from Vietnam for GWAS  
purposes to identify some new QTLs and candidate genes associated with root  
development.  
Materials and Methods  
The panel, initially composed of 270 accessions, was characterized for simple  
agronomic traits (maturity class, grain shape and endosperm type) commonly used to  
classify rice varieties. We first genotyped the panel using Diversity Array Technology  
(DArT) markers (6144 clones). We analyzed the panel structure, identified two  
subpanels corresponding to the indica and japonica sub-species and selected around 200  
non-redundant accessions for Genotyping By Sequencing (GBS) (with 50000 marker).  
A matrix adapted for GWAS was built by eliminating the markers with a minor allele  
frequency below 5% and imputing the missing data. The panel of 200 rice varieties was  
phenotyped under greenhouse conditions for several root traits in an experimental  
design with 3 replicates. The results were submitted to association mapping using a  
mixed model involving structure and kinship to enable the identification of significant  
associations. The analyses were conducted successively on the whole panel (185  
accession) and on its indica (115 accessions) and japonica (64 accessions) subpanel.  
Main findings and Conclusions  
Scientific and practical significance  
The publicly available panel constitutes an imprortant resource giving access to  
original allelic diversity. It will be use for GWAS on root, panicle traits, grain and yield  
traits, or abiotic stress adaption.  
Some of the major QTLs we detected through this Genome-wide Association  
Study contain promising candidate genes encoding regulatory elements of known key  
xiv  
regulators of root formation and development.  
In rice breeding, major QTLs and candidate SNPs, candidate genes associated  
with such agronomy traits, identified though GWAS in this thesis research (after  
confirmed by functional studies and validations), have been deployed to enhance  
adaption and productivity of rice in future.  
Conclusions  
1) The rice varieties studied showed a strong diversity of basic agronomic traits  
such as tree height, flowering time, branching and effective branching, growth time,  
grain shape, endosperm characteristics. The 270 rice varieties exhibited genetic  
diversity with bipolar structure, mainly indica (168 germplasms), and japonica (88  
germplasms), the remaining are Aus/Boros and Sadri/Basmati.  
2) Results of GBS analysis produced a set of genetic data consisting of a  
polymorphic matrix of 25971 marker species with nearly 200 rice varieties in Vietnam,  
the PIC of these markers is 32% in average. Results of population structure analysis  
with SNP marker showed indica group was divided into 6 sub-populations (from I1 to  
I6) and japonica was divided into 4 sub-populations (from J1 to J4). Each group has its  
own unique characteristics of basic agronomic traits, ecological regions and source of  
collection.  
3) The phenotypic assessment results provided a set of phenotypic data of 18  
traits directly or indirectly related to rice root development in 194 rice varieties. The  
mean comparisons showed that subpopulations I3 and I6 in the indica subpanel and  
subpopulations J1 and J3 in the japonica subpanel had the deepest and thickest roots  
while subpopulations I1 and I4 as well as J2 and J4 registered the poorest performances  
in this respect. The indica types from group I3 constitute interesting donors of deep and  
thick root that may be used as parents in crosses in root breeding programes, example:  
Ble Blau Cho (G205), Te Nuong (G153), Khau Nam Rinh (G189), Khau Pe Lanh  
(G155).  
4) Identified 88 QTLs at a high level for 18 traits. Identify two strong QTLs  
related to root numbers (NCR) on chromosome 11 and related to root thickness (THK)  
on chromosome 2. Based on the location of QTLs, in LD was calculated, 899 candidate  
genes were identified in the high confidence region of 88 QTLs, 33 QTLs in genes with  
predicted functions, 407 genes were identified function in hypothetical, 24 genes were  
identified whose reported biological function in consistent with the associated  
phenotype, the rice gene or its predicted Arabidopsis ortholog.  
xv  
PHꢚN 1. Mꢛ ĐꢚU  
1.1. TệNH CꢜP THIꢁT CꢝA Đꢞ TĨI  
Lúa (Oryza sativa L.) lƠ cơy lꢊꢏng thực chính nuôi sống hꢏn một nửa dơn  
số thế giới. Tổng diꢋn tích gieo trồng cꢈa lúa trên toƠn thế giới trong 10 năm gần  
đơy dao động trong khoꢉng 156 đến 161,7 triꢋu hecta (STATISTAT, 2018). Cơy  
lúa đꢊợc gieo trồng ꢓ nhiều quốc gia trên thế giới với nhiều hꢋ sinh thái khác  
nhau (tꢊới tiêu, nꢊớc trꢒi ꢓ đồng bằng, ngập nꢊớc, nꢊꢏng rẫy vùng cao). So với  
các cơy trồng khác, cơy lúa có nhu cầu nꢊớc lớn hꢏn. Sự thích nghi với các chế  
độ thꢈy văn khác nhau trꢓ thƠnh một trong những đặc điểm cꢈa giống tích lũy  
qua quá trình thuần hóa vƠ chꢍn lꢍc tự nhiên. NgƠy nay, trꢊớc những diꢑn biến  
phꢇc tꢐp khó kiểm soát cꢈa Biến đổi khí hậu, các cơy trồng đặc biꢋt lƠ cơy lúa  
đang đꢇng trꢊớc nguy cꢏ bꢎ tổn hꢐi nghiêm trꢍng về năng suꢌt vƠ sꢉn lꢊợng do  
những ꢉnh hꢊꢓng cꢈa hꢐn, mặn, vƠ ngập lụt kéo dƠi. Bộ rꢑ đóng vai trò quan  
trꢍng trong đꢒi sống cơy lúa, giúp cơy bám vƠo đꢌt, hút nꢊớc, dinh dꢊỡng vƠ  
nhiều hoꢐt động trao đổi chꢌt khác ꢉnh hꢊꢓng trực tiếp đến khꢉ năng sinh trꢊꢓng,  
phát triển, năng suꢌt, đặc biꢋt lƠ khi cơy gặp các điều kiꢋn ngoꢐi cꢉnh bꢌt lợi. Một  
bộ rꢑ có khꢉ năng ăn sơu, rꢑ dƠy vƠ khꢉ năng phơn nhánh rộng có thể giúp cơy  
lúa khai thác đꢊợc nꢊớc từ những lớp đꢌt sơu hꢏn trong điều hiꢋn hꢐn hán (Fukai  
and Cooper, 1995; Gowda et al., 2011). Bộ rꢑ hoꢐt động tốt hꢏn trong điều kiꢋn  
ngập nꢊớc sẽ giúp tăng khꢉ năng chống chꢎu vƠ duy trì năng suꢌt lúa trong điều  
kiꢋn ngập lụt (Bailey-Serres and Voesenek, 2010). Tꢐo ra những giống lúa có  
kiểu hình bộ rꢑ phù hợp với mỗi điều kiꢋn gieo trồng lƠ mục tiêu cꢈa các nhƠ  
chꢍn tꢐo giống lúa trong bối cꢉnh diꢑn biến phꢇc tꢐp cꢈa Biến đổi khí hậu toƠn  
cầu nhꢊng rꢌt khó thực hiꢋn vì những hꢐn chế trong quan sát trực tiếp bộ rꢑ. Hiểu  
biết về các yếu tố di truyền có liên quan đến các đặc điểm phát triển vƠ thích nghi  
cꢈa bộ rꢑ lƠ cꢏ sꢓ để phát triển vƠ ꢇng dụng phꢊꢏng pháp chꢍn lꢍc phơn tử trong  
các nghiên cꢇu chꢍn tꢐo, cꢉi tiến bộ rꢑ lúa.  
Trong những năm gần đơy nghiên cꢇu về rꢑ cơy trồng nói chung vƠ lúa nói  
riêng ngƠy cƠng đꢊợc quan tơm. Nhiều phꢊꢏng pháp khác nhau đƣ đꢊợc sử dụng  
để khám phá các yếu tố di truyền liên quan đến bộ rꢑ lúa, nhꢊ phꢊꢏng pháp gơy  
đột biến (Guiderdoni and Gantet 2012; Lorieux et al., 2012; Wei et al., 2013),  
phꢊꢏng pháp phơn tích sꢉn phẩm phiên mƣ (transcriptomic) (Takehisa et al.,  
2012), phꢊꢏng pháp xác đꢎnh QTLs sử dụng các quần thể lập bꢉn đồ (Champoux  
1
et al., 1995; Kamoshita et al., 2008; Khowaja et al., 2009). Nhiều gen liên quan  
đến đặc điểm hình thái vƠ chꢇc năng sinh lý cꢈa rꢑ đƣ đꢊợc xác đꢎnh, mꢓ ra cꢏ  
hội để cꢉi tiến năng suꢌt ꢓ lúa (Coudert et al., 2010; Orman-Ligeza et al., 2013;  
Mai et al., 2014; Wu and Cheng, 2014). HƠng trăm QTLs liên quan đến các tính  
trꢐng bộ rꢑ lúa đƣ đꢊợc công bố trên các quần thể lập bꢉn đồ khác nhau (Courtois  
et al., 2009). Tuy nhiên, hꢐn chế cꢏ bꢉn cꢈa các QTLs đꢊợc thiết lập bằng các  
quần thể lập bꢉn đồ lƠ độ dƠi cꢈa đoꢐn NST mang QTLs/gen ꢇng viên có kích  
thꢊớc rꢌt lớn (Courtois et al., 2009). Mặt khác, số lꢊợng alen đꢊợc đánh giá trong  
mỗi nghiên cꢇu xác đꢎnh QTLs sử dụng quần thể lập bꢉn đồ rꢌt hꢐn chế, thꢒi  
gian nghiên cꢇu kéo dƠi (Buckler and Thornsberry, 2002).  
Phꢊꢏng pháp GWAS (Genome-wide Association Studies) xuꢌt hiꢋn lần đầu  
tiên trong một nghiên cꢇu di truyền ꢓ ngꢊꢒi (Hirschhorn and Daly, 2005) sau sự  
kiꢋn giꢉi trình tự hꢋ gen ngꢊꢒi thƠnh công. GWAS nhanh chóng đꢊợc đꢊa vƠo  
các nghiên cꢇu ꢓ thực vật, đặc biꢋt lƠ ꢓ các cơy mô hình nhꢊ Arabidopsis (Atwell  
et al., 2010). Bꢉn chꢌt cꢈa GWAS lƠ thiết lập mối quan hꢋ thống kê liên kết giữa  
sự dao động cꢈa các tính trꢐng đꢎnh lꢊợng phꢇc tꢐp với các kiểu gen trong quần  
thể (Nordborg and Weigel, 2008). Bằng viꢋc sử dụng số lꢊợng chꢔ thꢎ lớn, mật độ  
cao, bao phꢈ toƠn hꢋ gen vƠ các quần thể tự nhiên có sự suy giꢉm liên kết mꢌt  
cơn bằng một cách nhanh chóng, GWAS đƣ mꢐnh mẽ cꢉi tiến độ phơn giꢉi tꢐi  
mỗi vꢎ trí QTLs xuống còn từ 1 đến vƠi chục kilo-base thay vì đꢊợc tính bằng  
mega-base trong các nghiên cꢇu trꢊớc đó (Buckler and Thornsberry, 2002; Zhu  
et al., 2008). Những QTLs đầu tiên liên quan đến sự phát triển cꢈa bộ rꢑ lúa đꢊợc  
xác đꢎnh bằng phꢊꢏng pháp GWAS đƣ đꢊợc công bố trên các tꢐp chí uy tín  
(Clark et al., 2013; Courtois et al., 2013), cho thꢌy tiềm năng ꢇng dụng cꢈa  
phꢊꢏng pháp nƠy trong nghiên cꢇu di truyền các tính trꢐng liên quan đến sự phát  
triển bộ rꢑ ꢓ lúa.  
Sự tiến bộ vƠ ngƠy cƠng hoƠn thiꢋn cꢈa công nghꢋ phơn tích genome thông  
lꢊợng cao, sự phát triển các hꢋ thống phꢊꢏng pháp luận vƠ phần mềm phơn tích,  
lƠ điều kiꢋn thúc đẩy ngƠy cƠng nhiều các nhƠ khoa hꢍc lựa chꢍn sử dụng GWAS  
trong các nghiên cꢇu cꢈa mình (Zhu et al., 2008). Các bộ dữ liꢋu kiểu gen đꢐi  
diꢋn cho sự đa dꢐng cꢈa về đꢎa lý cꢈa Oryza đƣ đꢊợc xơy dựng (Tung et al.,  
2010; Courtois et al., 2013) vƠ đꢊợc sử dụng trong GWAS với các tính trꢐng rꢑ  
lúa (Famoso et al., 2011; Courtois et al., 2013). Mặc dù hꢍ đƣ sử dụng quần thể  
có kích thꢊớc khá lớn (từ 200 đến 400 mẫu giống), nhꢊng vẫn chꢔ khai thác đꢊợc  
2
một phần nhỏ sự đa dꢐng cꢈa lúa trên thế giới.  
Nền văn minh Viꢋt Nam gắn liền với cơy lúa nꢊớc. Các giống lúa đꢎa  
phꢊꢏng Viꢋt Nam khá đa dꢐng (ĐoƠn Thanh Quỳnh vƠ cs., 2016). Tuy chꢊa phꢉn  
ánh hết sự đa dꢐng cꢈa lúa trên thế giới nhꢊng những nguồn gen đꢎa phꢊꢏng,  
đáng chú ý lƠ từ những vùng có điều kiꢋn đꢎa lý, sinh thái khác nhau có thể mang  
các tính trꢐng, các QTLs, các gen có ý nghĩa quyết đꢎnh trong các tính trꢐng nông  
hꢍc quan trꢍng cần đꢊợc khám phá, khai thác (Myint et al., 2012; Radanielina et  
al., 2013). Đơy lƠ nguồn tƠi nguyên quý giá để xác đꢎnh các yếu tố di truyền kiểm  
soát sự phát triển bộ rꢑ vƠ khꢉ năng chống chꢎu với các stress phi sinh hꢍc ꢓ cơy  
lúa. Xác đꢎnh các QTLs/gen ꢇng viên liên quan đến sự phát triển rꢑ ꢓ các giống  
lúa Viꢋt Nam sẽ cung cꢌp nền tꢉng quan trꢍng để lƠm sáng tỏ cꢏ chế phơn tử về  
sự phát triển bộ rꢑ vƠ tꢐo điều kiꢋn để cꢉi tiến khꢉ năng chống chꢎu với các điều  
kiꢋn ngoꢐi cꢉnh bꢌt lợi ꢓ lúa.  
1.2. MꢊC TIểU NGHIểN CꢟU CꢝA Đꢞ TĨI  
- Lựa chꢍn các mẫu giống phù hợp để phát triển bộ dữ liꢋu kiểu gen vƠ dữ  
liꢋu kiểu hình phục vụ cho các nghiên cꢇu GWAS thông qua hhꢉo sát sự đa dꢐng  
về đặc điểm nông sinh hꢍc cꢏ bꢉn vƠ di truyền cꢈa một tập đoƠn các mẫu giống  
lúa Viꢋt Nam.  
- Xơy dựng bộ dữ liꢋu kiểu gen (haplotype) cꢈa tập đoƠn mẫu giống đꢊợc  
chꢍn, lƠm cꢏ sꢓ dữ liꢋu để phát triển các nghiên cꢇu GWAS với các tính trꢐng  
quan tơm.  
- Xơy dựng bộ dữ liꢋu kiểu hình cꢈa một số tính trꢐng chính liên quan đến  
sự phát triển bộ rꢑ cꢈa các mẫu giống lúa đꢊợc chꢍn, lƠm cꢏ sꢓ cho nghiên cꢇu  
GWAS để xác đꢎnh các QTLs/gen ꢇng viên liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ cꢈa  
lúa Viꢋt Nam.  
- Sử dụng phꢊꢏng pháp GWAS để lập bꢉn đồ liên kết toƠn hꢋ gen, từ đó  
xác đꢎnh các QTLs vƠ gen ꢇng viên liên quan đến sự phát triển bộ rꢑ cꢈa các  
giống lúa Viꢋt Nam.  
1.3. PHꢠM VI NGHIểN CꢟU  
- Nghiên cꢇu đꢊợc thực hiꢋn trên cꢏ sꢓ một tập đoƠn gồm 214 mẫu giống  
lúa đꢊợc thu thập từ nhiều vùng cꢈa Viꢋt Nam, 33 mẫu giống lúa đối chꢇng đꢐi  
diꢋn cho đa dꢐng cꢈa Oryza sativa trên thế giới do CIRAD cung cꢌp vƠ 23 mẫu  
giống khác đꢊợc cung cꢌp bꢓi Viꢋn Di truyền Nông nghiꢋp. Các mẫu giống đƣ  
3
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 205 trang myanh 23780 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Xác định các gen - alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rễ của các giống lúa Việt Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfluan_an_xac_dinh_cac_gen_alen_dac_thu_lien_quan_den_su_phat.pdf
  • pdfDT&CGCT - TTLA - Phung Thi Phuong Nhung.pdf
  • pdfTTT - Phung Thi Phuong Nhung.pdf