Luận án tiên sĩ: Xác định các gen alen đặc thù liên quan đến sự phát triển bộ rễ của các giống lúa Việt Nam - Phùng Thị Phương Nhung

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 LU N ỄN TI N Sƾ NHÀ XU T B N H C VI N NỌNG NGHI P - 2019 H C VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHÙNG TH PH NG 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. Đỗ Năng Vịnh GS. Pascal Gantet NHÀ XU T B N H C VI N NỌNG NGHI P - 2019 L I CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên c u c a tôi, các kết qu nghiên c u đ ợc trình bƠy trong luận án lƠ trung thực, khách quan vƠ ch a từng đ ợc sử dụng để b o v b t kỳ h c v nƠo. Tôi xin cam đoan rằng m i sự giúp đỡ cho vi c thực hi n luận án đƣ đ ợc cám n, các thông tin trích dẫn trong luận án nƠy đều đ ợc ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày. năm 2019 Tác gi lu n án Phùng Th Ph ng Nhung i L IC M N Tác gi luận án xin trơn tr ng c m n: H c Vi n Nông nghi p Vi t Nam, Ban Qu n lý đƠo t o, Khoa Nông h c, Bộ môn Di truyền vƠ Ch n giống cơy trồng, Phòng thí nghi m tr ng điểm Công ngh tế bƠo thực vật, Phòng thí nghi m liên kết Vi t – Pháp (LMI – Rice) – Vi n Di truyền Nông nghi p, Trung tơm TƠi nguyên di truyền thực vật (PRC- Vi t Nam), Trung tơm Hợp tác quốc tế nghiên c u vƠ Phát triển nông nghi p bền vững (CIRAD - Pháp), đƣ t o điều ki n thuận lợi cho tôi hoƠn thƠnh luận án nƠy. Tôi xin c m n Ch ng trình h c bổng GRiSP – IRRI, Trung tơm Hợp tác quốc tế nghiên c u vƠ Phát triển nông nghi p bền vững (CIRAD - Pháp),Vi n Nghiên c u vì sự Phát triển (IRD – Pháp), đề tƠi "Nghiên c u ch c năng gen quy đ nh phát triển bộ r lúa, phục vụ ch n t o giống lúa ch u h n bằng công ngh gen” thuộc "Ch ng trình tr ng điểm phát triển vƠ ng dụng công ngh sinh h c trong lĩnh vực Nông nghi p vƠ PTNT đến năm 2020” - Bộ Nông nghi p vƠ Phát triển nông thôn Vi t Nam, đƣ tƠi trợ kinh phí cho các phần nghiên c u c a tôi. Đặc bi t tôi xin bƠy tỏ lòng biết n sơu sắc tới GS.

Đỗ Năng V nh, GS. Pascal Gantet, TS. Brigitte Courtois đƣ trực tiếp h ớng dẫn vƠ giúp đỡ tận tình trong quá trình h c tập, nghiên c u để tôi hoƠn thƠnh luận án nƠy. Tôi xin chơn thƠnh c m n: Các thầy cô, đồng nghi p đƣ quan tơm, giúp đỡ, động viên vƠ đóng góp nhiều ý kiến cho vi c hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các cộng tác viên, kỹ thuật viên, t i Phòng thí nghi m tr ng điểm Công ngh tế bƠo thực vật, Phòng thí nghi m liên kết Vi t- Pháp, Vi n Di truyền Nông nghi p; Bộ môn Qu n lý Ngơn hƠng gen- Trung tơm TƠi nguyên di truyền thực vật; Phòng Nghiên c u Di truyền – CIRAD – Pháp, đƣ giúp đỡ tôi trong quá trình lƠm thí nghi m vƠ hoƠn thƠnh luận án nƠy; Các thƠnh viên trong gia đình, b n bè đƣ t o điều ki n vƠ động viên tôi trong suốt quá trình thực hi n luận án nƠy.

Xin trơn tr ng c m n! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác gi lu n án Phùng Th Ph ng Nhung ii M CL C L i cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục b ng.

ix Danh mục hình .x Trích yếu luận án. xii Thesis abstract. Mục tiêu nghiên c u c a đề tƠi. Ph m vi nghiên c u.

Những đóng góp mới c a đề tƠi. Ý nghĩa khoa h c vƠ thực ti n c a đề tƠi. T ng quan tƠi li u. Vai trò vƠ đặc điểm bộ r lúa.

Vai trò c a bộ r cơy lúa. Đặc điểm c u trúc c a bộ r lúa. Đặc điểm phát triển c a bộ r lúa. QTLs vƠ Gen liên quan đến sự phát triển bộ r lúa.

Các QTLs liên quan đến sự phát triển bộ r lúa. Các gen liên quan đến sự hình thƠnh vƠ phát triển bộ r lúa. Nguyên lý vƠ ng dụng c a GBS. Ph ng pháp gi i trình tự NGS – nền t ng c a GBS.

Nguyên lý c a ph ng pháp GBS. Các ng dụng c a GBS trong ch n giống cơy trồng. Nguyên lý vƠ ng dụng c a GWAS. GWAS lƠ một công cụ mới hữu hi u.

Các b ớc xơy dựng một nghiên c u GWAS. Ý nghĩa vƠ tiềm năng c a GWAS trong ch n t o giống lúa. Nguồn gen lúa vƠ tình hình nghiên c u r lúa Vi t Nam. Nguồn gen lúa Vi t Nam.

Tình hình nghiên c u đặc điểm bộ r lúa Vi t Nam. V t li u vƠ ph ng pháp nghiên c u. Th i gian nghiên c u. Vật li u nghiên c u.

Nội dung nghiên c u. Ph ng pháp nghiên c u. Chiết tách ADN tổng số. Phơn tích đa d ng di truyền bằng ch th DArT.

Phơn tích kiểu gen thông qua gi i trình tự (GBS). Phơn tích c u trúc di truyền c a tập đoƠn mẫu giống nghiên c u. Xác đ nh m c độ phơn rƣ c a LD (Linkage Disequilibrium). Đánh giá đặc điểm nông sinh h c.

Ph ng pháp đánh giá kiểu hình bộ r. Lập b n đồ liên kết (GWAS). Ph ng pháp xác đ nh các gen ng viên. K t qu vƠ th o lu n.

Đặc điểm c a bộ s u tập giống lúa. Đặc điểm thu đ ợc qua thông tin hồ s mẫu giống. Đặc điểm nông sinh h c c b n. Kết qu phơn tích đa d ng di truyền với ch th DArT.

Kết qu phơn tích đa hình vƠ c u trúc di truyền. Xơy dựng cơy phơn lo i cho các giống lúa nghiên c u. Kết qu phơn tích kiểu gen thông qua gi i trình tự (GBS –Genotyping by sequencing). Kết qu phơn tích đa hình vƠ c u trúc di truyền với SNPs marker.

Đặc điểm c a các mẫu giống lúa trong các phơn nhóm khác nhau. Kết qu phơn tích Linkage Disequilibrium (LD). Kết qu đánh giá kiểu hình các tính tr ng liên quan đến sự phát triển bộ r các mẫu giống nghiên c u. Kết qu phơn tích ph ng sai vƠ các thống kê c b n.

Kết qu phơn tích thƠnh phần chính. Kết qu phơn tích liên kết toƠn h Gen (GWAS). Các QTLs liên kết với tính tr ng liên quan đến sự phát triển bộ r. Các gen ng viên liên quan đến đặc điểm phát triển bộ r.

Điểm đặc bi t c a vùng QTLs liên kết với NCR trên NST số 11. K t lu n vƠ ki n ngh .132 Danh sách các công trình liên quan đến luận án .133 TƠi li u tham kh o .