Ứng dụng chỉ thị phân tử chọn lọc cá thể bc1f1 (tổ hợp lai kd18/ kc25) mang qtl / gen tăng số hạt trên bông và có nền di truyền cao nhất giống nhận gen

Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 
1 
ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHỌN LỌC CÁ THỂ BC1F1 (TỔ HỢP LAI 
KD18/ KC25) MANG QTL/GEN TĂNG SỐ HẠT TRÊN BÔNG VÀ CÓ NỀN DI 
TRUYỀN CAO NHẤT GIỐNG NHẬN GEN 
Nguyễn Thị Thúy Anh1, Trần Trung1, Khuất Hữu Trung2, 
Lê Hùng Lĩnh2, Tạ Hồng Lĩnh2, Hoàng Kim Thành2, Thân Thị Thành2, 
Nguyễn Như Toản3, Nguyễn Thị Loan2, Trần Đăng Khánh2 
(1)Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, (3)Trường Đại học Sư phạm 2, 
(2)Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 
TÓM TẮT 
Lúa (Oryza sativa L) là cây lương thực quan trọng của nước ta và là nguồn lương thực chính 
của nhiều nước trên thế giới. Trước những ảnh hưởng cực đoan từ biến đổi khí hậu, áp lực dân số 
ngày một tăng cùng với quỹ đất trồng lúa bị thu hẹp do quá trình đô thị hóa đã ảnh hưởng đáng kể 
đến năng suất lúa. Do vậy, việc nghiên cứu chọn tạo ra các dòng/giống lúa năng suất là việc làm cấp 
bách và cần thiết. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC) là phương pháp hữu hiệu 
để lai chuyển các QTL hoặc gen vào dòng/giống ưu tú. Trong nghiên cứu này, nhờ ứng dụng MABC, 
đã lai chuyển thành công QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông từ dòng cho gen (KC25) 
vào giống nhận gen (Khang dân 18). Ở thế hệ BC1F1 đã chọn được cá thể số 74 mang gen và có nền 
di truyền cao nhất giống cây nhận gen đạt 83,4%. 
Từ khóa: Chọn giống phân tử kết hợp lai trở lại (MABC), QTL/gen, KD18, KC25 
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Lúa (oryza sativa L.) là cây lương thực 
quan trọng nhất ở Việt Nam, đồng thời cũng là 
nguồn cung cấp thức ăn chính cho hơn một nửa 
dân số thế giới. Từ một nước thiếu lương thực, 
Việt Nam đã trở thành một trong những quốc 
gia xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới. Những 
năm gần đây do quá trình đô thị hóa và công 
nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng, bên cạnh việc 
chuyển dịch cơ cấu sản xuất nông nghiệp làm 
đất trồng lúa bị giảm nhanh. Thêm vào đó là 
biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp với mức 
độ ngày càng nghiêm trọng và xảy ra trên diện 
rộng. Chính vì vậy, đã làm giảm đáng kể sản 
lượng lúa gạo, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an 
ninh lương thực và ổn định xã hội. 
Dân số thế giới liên tục tăng dẫn đến 
nhu cầu về lương thực của con người tăng. 
Đảm bảo an ninh lương thực và ổn định xã hội 
của thế giới nói chung, Việt Nam nói riêng ở 
hiện tại và tương lai thì năng suất lúa luôn là 
vấn đề được quan tâm hàng đầu. Để năng suất 
lúa vượt trần, thì một trong những chiến lược 
quan trọng nhất là ứng dụng công nghệ sinh 
học vào việc chọn tạo giống mới. 
Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị 
phân tử kết hợp lai trở lại (Marker assisted 
backcrossing MABC) được ứng dụng khá phổ 
biến, nhằm giảm bớt thời gian, chi phí, mang lại 
độ tin cậy cao. MABC là phương pháp thiết 
thực, hiệu quả trong việc chuyển locus gen quy 
định tính trạng di truyền số lượng (QTL) hay 
gen vào giống mới. Việc nhận dạng đa hình 
chọn lọc cá thể trong quần thể BC1F1 của tổ hợp 
lai KD18/KC25 nhằm chọn lọc chính xác cá thể 
mang QTL/gen tăng số hạt trên bông được 
chuyển vào. Vì vậy, giảm đáng kể số lượng cá 
thể cần gieo trồng để theo dõi trên đồng ruộng, 
tích kiệm thời gian, công sức cho các nhà chọn 
giống. Chính vì những vấn đề nêu trên, việc ứng 
dụng chỉ thị phân tử để chọn lọc cá thể trong 
quần thể BC1F1 là một vấn đề cần thiết. 
II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
NGHIÊN CỨU 
2.1. Vật liệu nghiên cứu 
- Gồm hạt lai BC1F1 của tổ hợp lai 
KD18/KC25 (KD18 là tên viết tắt của giống 
Khang dân18 được trồng khá phổ biến ở đồng 
bằng sông Hồng của Việt Nam được chọn làm 
giống nhận QTL/genvà giống KC25 có nguồn 
gốc nhập nội mang QTL/gen tăng số hạt trên 
bông sử dụng làm giống cho QTL/gen). 
- 61 chỉ thị SSR được sử dụng liệt kê 
trong bảng 1 và một số hóa chất chuyên dụng 
dùng trong sinh học phân tử. 
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 
2 
Bảng 1. Các chỉ thị cho đa hình giữa giống KD18/KC25 
TT Tên mồi NST Kích thước (bp) TT Tên mồi NST Kích thước (bp) 
1 RM10115 1 245 31 RM3 6 145 
2 RM11504 1 281 32 RM527 6 233 
3 RM3412b 1 110 33 RM528 6 232 
4 RM493 1 211 34 RM345 6 167 
5 RM7075 1 155 35 RM3628 6 126 
6 RM10800 1 143 36 RM494 6 203 
7 RM10815 1 207 37 RM19238 6 169 
8 RM10916 1 296 38 RM7434 6 143 
9 RM5365 1 180 39 RM248 7 102 
10 RM5356 2 134 40 RM11 7 140 
11 RM6 2 163 41 RM445 7 251 
12 RM526 2 240 42 RM500 7 259 
13 RM7355 2 191 43 RM21615 7 130 
14 RM3297 3 163 44 RM21539 7 394 
15 RM14795 3 160 45 RM21769 7 337 
16 RM14820 3 189 46 RM7338 7 164 
17 RM282 3 136 47 RM447 8 111 
18 RM3654 3 112 48 RM22825 8 160 
19 RM5480 3 186 49 RM331 8 176 
20 RM7389 3 111 50 RM296 9 123 
21 RM514 3 259 51 RM1208 9 187 
22 RM551 4 192 52 RM7175 9 105 
23 RM16589 4 195 53 RM25181 10 162 
24 RM280 4 155 54 RM25271 10 185 
25 RM16820 4 173 55 RM24865 10 195 
26 RM3333 4 201 56 RM206 11 147 
27 RM349 4 136 57 RM7283 11 183 
28 RM31 5 140 58 RM341 11 172 
29 RM19199 5 158 59 RM247 12 131 
30 RM7027. 5 85 60 RM1194 12 170 
 61 RM7102 12 169 
2.2. Phương pháp nghiên cứu 
- Phương pháp tách chiết và tinh sạch 
ADN tổng số dựa trên phương pháp CTAB 
cải tiến của Shagai - Maroof và cs (1984) 
- Kỹ thuật PCR. 
- Kỹ thuật điện di trên gel Agarose và 
kỹ thuật điện di trên gel Polyacrylamid. 
- Phương pháp phân tích số liệu thống 
kê: Số liệu được xử lý thống kê trên chương 
trình Excel 2007 và phần mền Graphical 
Genotyper 2 (GGT2). 
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM 
2 
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO 
LUẬN 
1. Chọn lọc các cá thể mang QTL/gen ở thế 
hệ BC1F1 
Để xác định những cá thể BC1F1 mang 
gen đích, chúng tôi sử dụng 2 chỉ thị phân tử đa 
hình: RM445, RM500 liên kết chặt với 
QTL/gen tăng số hạt trên bông tại các vị trí 
17,46Mb và 15,91Mb trên nhiễm sắc thể số 7 
(NST) (Trần Đăng Khánh và cs 2012) được thể 
hiện ở hình 1. 
Hình 1. Vị trí chỉ thị phân tử liên kết chặt với 
QT/gen tăng số hạt trên bông 
Kết quả sàng lọc 312 cá thể BC1F1 với 
hai chỉ thị đa hình liên kết chặt với QTL/gen 
được minh họa ở hình 2. Kết quả sàng lọc với 
chỉ thị RM445 chọn lọc các cá thể BC1F1 mang 
kiểu gen dị hợp tử, trong khi đó các cá thể 
không đủ tiêu chuẩn sẽ bị loại bỏ. 
Hình 2. Một số hình ảnh điện di trên polyacrylamide 4,5% với chỉ thị RM445 
Ghi chú: 1-42: các cá thể BC1F1,; M: KD18 ; B: KC25; L: Ladder 50bp 
Chúng tôi đã thu được 84/312 cá thể 
mang kiểu gen dị hợp tử gồm các cá thể số: 20, 
22, 26, 27, 28, 30, 31, 33, 34, 35, 36, 37, 40, 
42, 43, 44, 48, 50, 53, 57, 59, 63, 66, 68, 69, 
72, 73, 74, 76, 77, 79, 81, 82, 86, 88, 89, 91, 
94, 96, 103, 105, 109, 112, 115, 119, 125, 126, 
127, 130, 132, 140, 145, 147, 150, 153, 154, 
158, 161, 163, 164, 167, 172, 175, 177, 179, 
184, 193, 195, 200, 204, 209, 210, 211, 212, 
219, 222, 227, 236, 245, 246, 295, 296, 297 và 
304.Tám tư cá thể BC1F1 dị hợp tử tại vị trí chỉ 
thị RM445 được đánh số thứ tự từ 1 - 84 và 
tiếp tục sàng lọc với chỉ thị phân tử RM500. 
Tổng số 32/84 cá thể mang kiểu gen dị hợp tử 
gồm các cá thể có số thứ tự số: 57, 63, 72, 73, 74, 
77, 79, 82, 86, 88, 89, 91, 103, 109, 112, 115, 127, 
140, 153, 163, 172, 175, 184, 195, 210, 212, 222, 
227, 236, 245, 295, 297 và 52/84 cá thể đồng hợp 
tử với KD18. Các cá thể BC1F1 dị hợp tử ở cả 2 vị 
trí chỉ thị RM445, RM500 đủ điều kiện được 
chúng tôi chọn kiểm tra nền di truyền với các chỉ 
thị trên 12 NST. 
2. Xác định cá thể con lai BC1F1 mang 
QTL/gen có nền di truyền cao nhất giống 
cây nhận gen 
Kế thừa kết quả nghiên cứu: Xác định 
các chỉ thị phân tử đa hình giữa giống KD18 và 
dòng cho QTL tăng số hạt trên bông (donor) 
trên 12 NST phục vụ chọn lọc nền di truyền 
giống nhận gen (Trần Đăng Khánh và cs 2012). 
Đã xác định được 62 chỉ thị cho đa hình giữa 
KD18 và KC25. Trong nghiên cứu này chúng 
tôi sử dụng lần lượt 58 chỉ thị đa hình trên 12 
NST, ngoại trừ NST số 7 mang gen mục tiêu 
để kiểm tra nền di truyền các cá thể con lai 
mang QTL/gen. Kết quả kiểm tra với từng chỉ 
thị được đánh giá và cho điểm, điểm A - đồng 
hợp tử với KD18, điểm B - đồng hợp tử với 
KC25, điểm H - dị hợp tử, điểm U - mẫu không 
biểu hiện. Sau khi sàng lọc với tất cả các chỉ thị 
RM445
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM 
4 
(bảng 1) cho đa hình trên 12 NST để lựa chọn 
nền di truyền của cây nhận gen. Số liệu của 
từng cây được đưa vào phân tích trên chương 
trình GGT2 để lựa chọn cá thể BC1F1. Kết quả 
được nêu ở bảng 2. 
Bảng 2. Tỉ lệ phần trăm alen giống nhận gen của 32 cá thể BC1F1 mang QTL/gen 
TT Cá thể số 
A 
(%) 
B 
(%) 
H 
(%) 
U 
(%)
Tổng 
(cM) TT 
Cá 
thể số
A 
(%) 
B 
(%) 
H 
(%) 
U 
(%) 
Tổng 
(cM) 
1 57 74,8 7,8 17,4 0 265,8 17 127 69,2 10 20,2 0 265,8 
2 63 67,9 10,3 21,8 0 265,8 18 140 74,9 12,5 11,5 1 265,8 
3 72 70,4 9,3 20 0,3 265,8 19 153 73,3 5,1 20,7 1 265,8 
4 73 77,9 6,4 15,6 0 265,8 20 163 74,4 8,4 17,2 0 265,8 
5 74 83,3 4,9 11,8 0 265,8 21 172 78,6 13,4 8 0 265,8 
6 77 71,4 6,7 21,5 0,3 265,8 22 175 70,2 1,4 28,4 0 265,8 
7 79 71 10,4 18,6 0 265,8 23 184 75,9 8,6 15,5 0 265,8 
8 82 67,9 20,7 11,4 0 265,8 24 195 74,7 4,3 21 0 265,8 
9 86 70,8 6,2 23 0 265,8 25 210 63,7 4,4 32 0 265,8 
10 88 62,2 6,8 31 0 265,8 26 212 61,5 7,8 30,7 0 265,8 
11 89 70,1 15,2 14,7 0 265,8 27 222 68,8 5,4 25,8 0 265,8 
12 91 72 13,3 14,7 0 265,8 28 227 75,8 16,3 7,9 0 265,8 
13 103 72,8 6,2 20,9 0 265,8 29 236 70,6 14,4 15 0 265,8 
14 109 80,2 7,9 11,9 0 265,8 30 245 79,8 4,1 15,7 0,3 265,8 
15 112 67,1 11,8 21 0 265,8 31 295 71,5 15,3 12,8 0,3 265,8 
16 115 66,7 15 18,3 0 265,8 32 297 70,3 5,1 24,4 0,3 265,8 
Ghi chú: A%: Phần trăm cá thể đồng hợp tử với KD18; B%: Phần trăm cá thể đồng hợp tử với 
KC25;H%: Phần trăm cá thể dị hợp tử; U%: Phần trăm cá thể có mẫu không biểu hiện. 
Thế hệ BC1F1 đã chọn lọc được 32 cá 
thể mang QTL/gen. Phân tích trên chương trình 
GGT2 đã xác định được các cá thể có nền di 
truyền giống mẹ ở các mức khác nhau. Biểu đồ 
1 thể hiện tỷ lệ các cá thể mang nền di truyền 
giống mẹ. Kết quả cho thấy số cá thể có nền di 
truyền từ 70-75% chiếm tỷ cao nhất đạt 50%. 
Thấp nhất là nhóm cá thể có nền di truyền 
giống mẹ ≥ 80% (chiếm tỷ lệ 6,25%). Nhóm cá 
thể có nền di truyền giống mẹ ở mức 60-65% 
chiếm tỷ lệ 9,38%. Tương tự số cá thể có nền 
di truyền ở mức 65-70% và 75%-80% chiếm tỷ 
lệ lần lượt là 18,75% và 15,62%. Dưới đây là 
biểu đồ của cá thể số 74 chạy với phần mềm 
GGT 2.0 trên 12 NST. 
Biểu đồ 1. Tỷ lệ các cá thể mang nền di truyền 
giống mẹ ở thế hệ BC1F1 
Ghi chú: Trục Y: Số cá thể, Trục X: Tỷ lệ % nền di 
truyền giống mẹ 
Thông qua phần mềm Graphical 
genotyper 2 (GGT2) trong phân tích di truyền 
đã chọn được cá thể số 74 có nền di truyền gần 
nhất với mẹ là 83,4%. Cá thể BC1F1 này được 
chọn để lai tạo quần thể BC2F1. 
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 
1 
Biểu đồ 2: Biểu đồ của cá thể số 74 thế hệ BC1F1 quần thể KD18/KC25 
Kết quả trên được lý giải theo như công 
thức tính của Bert Collard, 1998, với n là số 
thế hệ hồi giao, là tỷ lệ kiểu gen của cây nhận 
gen có trong các thế hệ con lai BCnF1. Số lần 
hồi giao càng nhiều thì tỷ lệ này càng cao. Sự 
tương quan này được thể hiện trong Bảng 3. 
Bảng 3. Sự tương quan giữa số thế hệ với tỷ lệ kiểu gen của giống nhận gen được chuyển vào con 
lai BCnF1 
Số thế hệ hồi giao (n) Tỷ lệ 
1 0,75 
2 0,875 
3 0,938 
4 0,969 
5 0,984 
6 0,992 
Theo như công thức trên thì thế hệ 
BC1F1 cá thể mang nền di truyền cây nhận gen 
trung bình đạt 75%. Tuy nhiên, điều này không 
có nghĩa tất cả các cá thể BC1F1 đều chứa 75% 
nền di truyền cây nhận gen mà nó có thể cao 
hơn hoặc thấp hơn mức bình quân đó. Nghiên 
cứu này chúng tôi đã xác định được cá thể số 
74 mang nền di truyền gần nhất với mẹ đạt 
83,4%. 
IV. KẾT LUẬN 
Trong nghiên cứu này đã xác định 
được: 
+ 32 cá thể trong quần thể BC1F1 mang 
QTL/gen tăng số hạt trên bông; 
+ Cá thể số 74 mang QTL/gen tăng số 
hạt trên bông và có nền di truyền gần nhất với 
KD18 là 83,4%. Cá thể này được gieo trồng và 
phát triển quần thể BC2F1, BC3F1 và tiếp tục 
ứng dụng MABC để chọn lọc cá thể mang gen 
và nền di truyền cao nhất. 
LỜI CẢM ƠN 
Công trình này được thực hiện trong 
khuôn khổ đề tài mã số: ĐT.ĐL.G36-2012 và 
đề tài KC06.12/11-15. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Trần Đăng Khánh, Nguyễn Mạnh Cường, Lê 
Hùng Lĩnh, Lê Huy Hàm. 2012. Nghiên cứu 
khảo sát đa hình giữa giống cho và nhận 
QTL/gen tăng số hạt trên bông trong nghiên 
cứu và chọn tạo giống lúa thuần cao sản, 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông 
nghiệp Việt Nam, 2:15. 
Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ hai 
7 
Bert Collard and David Makill., 1998. Conserver 
DNA-Derived polymorphism (CDDP): A 
simple and novel menthod for genrating 
DNA marker in plant. Journal Plant 
Biology (27):558-562. 
Saqhai-Maroof, M.A., Soliman, K.M., Jorgensen, 
R.A., Allard, R.W. 1984. Ribosomal DNA 
spacer-length polymorphisms in barley: 
mendelian inheritance, chromosomal 
location, and population dynamics. 
Proceedings of the National Academy of 
Science USA, 81:8014-8018. 
ABSTRACT 
Marker-assisted backcrossing to develop elite rice lines from KD18/KC25 concerning high 
grains / panicle 
Marker-assisted selection (MAS) and marker-assisted backcrossing (MABC) were applied to 
introgress the important quatitative traits from donors into recurrent parents. The QTLs relating to high 
grains / panicle (HGP) from KC25 were detected in the BC1F1 of Khang Dan x KC25 via microsatellite 
marekers RM445 and RM500 on chromosome 7. Accordingly, 74 progenies from the BC1F1 population 
were identified. The selected progenies were notice to express their direction of phenotypic effect 
(DPE) of HGP from donor KC85 as 83.4%. The populations of BC2F1 and BC3F1 have been developed 
due to MABC to obtain further promising genotypes with good genetics background from recurrent 
parent and HGP from donor. 
Keywords: marker-assisted backcrossing (MABC), QTL