Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử phục vụ chọn tạo giống bí đỏ Cucurbita spp. có hàm lượng chất khô cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUỆ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG BÍ ĐỎ (CUCURBITA spp.) CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT KHÔ CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Hà Nội - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUỆ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG BÍ ĐỎ (CUCURBITA spp.) CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT KHÔ CAO

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9420201

Người hướng dẫn khoa học:

Hà Nội - 2021

LỜI CAM ĐOAN‌

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ, hợp tác cho việc thực hiện luận án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ dẫn rõ nguồn gốc.

Tác giả luận án

NCS Trần Thị Huệ Hương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp và gia đình.

Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa – Giám đốc Trung tâm Tài nguyên thực vật người thầy vô cùng tâm huyết, luôn động viên, chỉ bảo để nghiên cứu sinh thực hiện luận án một cách tốt nhất, cảm ơn TS. Hoàng Thị Huệ, Trưởng bộ môn Công nghệ sinh học, Trung tâm tài nguyên thực vật và TS. Lê Thị Thu Trang cùng nhóm tác giả đề tài luôn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và và hoàn thành luận án.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, bạn bè, đồng nghiệp là nơi sinh hoạt chuyên môn đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo giảng dạy các học phần tiến sĩ, các Thầy, Cô là thành viên của Hội đồng đánh giá luận án các cấp, đặc biệt là hai phản biện độc lập đã có những góp ý rất quý báu cho luận án; xin cảm ơn lãnh đạo và các anh, chị em Ban Thông tin và Đào tạo, cũng như cán bộ của các Ban trong VAAS luôn động viên, tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Đặc biệt xin cảm ơn các phản biện độc lập đã có những nhận xét chi tiết, giúp nghiên cứu sinh chỉnh sửa, hoàn thiện luận án tốt hơn.

Cuối cùng, tôi vô cùng biết ơn Ba, Mẹ, các thành viên trong gia đình đã luôn bên cạnh, động viên khích lệ, tiếp thêm sức mạnh và nghị lực để tôi hoàn thiện công trình nghiên cứu này.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 21 tháng 12 năm 2021

Tác giả

NCS. Trần Thị Huệ Hương

MỤC LỤC‌

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU I

1. Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu 1

2. Mục tiêu của đề tài 2

3.1. Ý nghĩa khoa học 3

3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4.1. Đối tượng nghiên cứu 3

4.2. Phạm vi, thời gian nghiên cứu 3

5. Những đóng góp mới của luận án 3

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 5

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu cây bí đỏ 6

1.2.1. Nguồn gốc và phân loại nguồn gen bí đỏ 6

1.2.2. Đặc điểm thực vật và đặc điểm sinh sản của cây bí đỏ 8

1.2.3. Yêu cầu về điều kiện sinh thái 10

1.3. Vai trò, giá trị sử dụng của cây bí đỏ 11

1.3.1. Giá trị dinh dưỡng và sử dụng của cây bí đỏ 11

1.3.2. Hàm lượng chất khô bí đỏ 14

1.4. Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới và Việt Nam 17

1.4.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ trên thế giới 17

1.4.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất bí đỏ ở Việt Nam 18

1.5. Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen bí đỏ 19

1.5.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị hình thái 20

1.5.2. Nghiên cứu đa dạng di truyền cây bí đỏ bằng chỉ thị phân tử ADN 23

1.6. Nghiên cứu bản đồ di truyền phân tử nguồn gen bí đỏ 30

1.7. Một số nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu 33

CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

…………………………………………………………………………….... 36 2.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................... 36

2.1.1. Các mẫu giống bí đỏ sử dụng làm vật liệu 36

2.1.2. Chỉ thị phân tử SSR 36

2.2. Nội dung nghiên cứu 37

2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 37

2.4. Phương pháp nghiên cứu 38

2.4.1. Phương pháp mô tả, đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống bí đỏ 39

2.4.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa sinh liên quan đến chất lượng

..................................................................................................................... 42

2.4.3. Phương pháp xác định mẫu giống bí đỏ triển vọng 45

2.4.4. Phương pháp đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống bí đỏ sử dụng chỉ thị phân tử SSR 46

2.4.5. Phương pháp xác định chỉ thị liên kết với tính trạng hàm lượng chất khô 48

2.4.6. Phương pháp xử lý số liệu và phân tích kết quả 49

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50

3.1. Kết quả đánh giá đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống bí đỏ nghiên cứu 50

3.1.1. Khả năng sinh trưởng và phát triển của các mẫu giống bí đỏ 50

3.1.2. Đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 59

3.1.3. Đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các mẫu giống bí đỏ 62

3.1.4. Xác định một số mẫu giống bí đỏ triển vọng sử dụng làm vật liệu chọn tạo giống và giới thiệu sản xuất theo hướng hàm lượng chất khô, năng suất cao 66

3.2. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền các mẫu giống bí đỏ sử dụng chỉ thị phân tử 70

3.2.1. Kết quả tách chiết và tinh sạch ADN tổng số 70

3.2.2. Đánh giá sự đa hình của các chỉ thị SSR với tập đoàn bí đỏ nghiên cứu

..................................................................................................................... 71

3.2.3. Quan hệ di truyền giữa các mẫu giống bí đỏ trong tập đoàn 71

3.3. Xác định chỉ thị phân tử liên kết hàm lượng chất khô cao phục vụ chọn tạo giống bí đỏ chất lượng 82

3.3.1. Lựa chọn bố mẹ và lai tạo, đánh giá, chọn lọc tổ hợp lai F1 thích hợp cho nghiên cứu 82

3.3.2. Đánh giá hàm lượng chất khô ở quần thể con lai F2 90

3.3.3. Đánh giá kiểu gen của giống bố mẹ và quần thể F2 93

3.3.4. Xây dựng bản đồ liên kết di truyền ở cây bí đỏ và xá c điṇ h chỉ thị liên

kết vớ i tính trang hà m lượng chất khô 95

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 101

1. Kết luận 101

2. Đề nghị 102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .......................................... LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO 104

DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC 119

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT‌

Chữ viết tắt

Diễn giải
ADN	Axít Deoxyribonucleic (Deoxyribonucleic acid)
AFLP	Đa hình chiều dài đoạn nhân bản (Amplified Fragment Length Polymorphism)
AVRDC	Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á; nay là Trung tâm Rau Thế giới (Asian Vegetable Research and Development Centre; now changed to World Vegetable Center)
Bp	Cặp bazơ (Base pairs)
RCB	Khối Ngẫu nhiên đủ (Randomized Completely Block)
CTAB	Dung dịch đệm Cetyl trimethylammonium bromide
dNTP	Deoxynucleotide triphosphates
HLCK	Hàm lượng chất khô
IPGRI	Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế; nay là Viện Đa dạng sinh học Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute, now changed to Bioversity International)
ISSR	Đoạn lặp trình tự đơn (Inter - Simple Sequence Repeat)
KL	Khối lượng
KLTB	Khối lượng trung bình
Locus	Locut (Vị trí của gen trên nhiễm sắc thể)
Maker	Chỉ thị
Locus	Locut (Vị trí của gen trên nhiễm sắc thể)
NHG	Ngân hàng gen
NSLT	Năng suất lý thuyết
NSTT	Năng suất thực thu
RAPD	ADN đa hình nhân ngẫu nhiên (Random Amplified Polymorphic DNAs)