Phân tích hệ gen về tính trạng năng suất của 8 nhóm dòng ngô thế hệ F2:3 trong điều kiện hạn và tưới đủ

22 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 PHÂN TÍCH HỆ GEN VỀ TÍNH TRẠNG NĂNG SUẤT CỦA 8 NHÓM DÒNG NGÔ THẾ HỆ F2:3 TRONG ĐIỀU KIỆN HẠN VÀ TƯỚI ĐỦ Đỗ Văn Dũng1, Thayil Vinayan Madhumal2, Gajanan Saykhedkar2, Raman Babu2, Đặng Ngọc Hạ1, Lê Quý Kha3, Nguyễn Chí Thành1, Zaidi Pervez Haider2 TÓM TẮT Kết quả đánh giá năng suất của 8 nhóm dòng BP gồm 790 dòng thế hệ F2:3 trên đồng ruộng trong điều kiện hạn và tưới đủ cho thấy năng suất các nhóm dòng này đạt từ 0,74 - 1,37 tấn/ha/hạn và 1,21 - 2,51 tấn/ha/tưới đủ, giảm 22,0% - 48,6. Nhóm dòng BP2, BP6, BP7 và BP8 có phương sai kiểu gen ở điều kiện hạn từ 0,10 - 0,23 và có hệ số di truyền từ 0,55 - 0,69, cao hơn các nhóm dòng khác, chứng tỏ có nhiều cơ hội chọn lọc được các gia đình F2:3 tốt phù hợp với mục tiêu làm thuần dòng thế hệ mới tiếp theo và phục vụ chọn tạo giống ngô lai chịu hạn. Qua phân tích kiểu gen và sử dụng 39.846 SNP cho 8 nhóm dòng BP đã xác định được 15 vùng gen quan trọng quy định về năng suất hạt liên kết với 15 chỉ thị phân tử (SNP) trên các nhiễm sắc thể số 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 phù hợp ứng dụng chỉ thị phân tử trong chương trình chọn giống ngô chịu hạn. Từ khóa: Cây ngô, tưới đủ, hạn, hệ gene, SNP 1 Viện Nghiên cứu Ngô; 2 Trung tâm cải tiến Ngô và Lúa mì quốc tế tại Ấn Độ (CIMMYT Int.) 3 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam I. ĐẶT VẤN ĐỀ Cải tiến nguồn vật liệu luôn được ưu tiên hàng đầu của mỗi chương trình chọn tạo giống và qua mỗi chu kỳ chọn tạo thì khả năng chống chịu, năng suất được cải thiện (Arnel et al., 2010). Công việc chọn lọc cường độ cao ở giai đoạn sớm (F2, F2:3) của mỗi chu kỳ cải tiến vật liệu có ý nghĩa quan trọng, nhằm chọn ra những vật liệu được cải tiến tốt hơn (Klaus Koehler, 2014). Trong nghiên cứu này, khi lai truyền 2 dòng ngô chịu hạn (cây cho Donor) sang 8 dòng ưu tú của CIMMYT để tạo được 8 nhóm dòng BP (theo cặp bố - mẹ, Bi-parental: BP) thế hệ F2:3. Qua đánh giá kiểu hình, kiểu gen trong môi trường hạn - tưới đủ; đồng thời ứng dụng kỹ thuật dùng chỉ thị phân tử (SNP) có liên kết đa hình để phân tích hệ gen (GWAS: Genome wide association study) để xác định vùng gen quy định khả năng chịu hạn phục vụ nghiên cứu chọn tạo giống ngô chịu hạn. Kết quả là xác định SNP nào liên kết với gen quy định tính trạng quan tâm, qua tần số allelel biến động so với phần lớn các nhóm khác (Arthur Kortecorresponding and Ashley Farlow, 2013). II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Lấy mẫu lá 8 nhóm dòng BP gồm 790 gia đình F2:3 được phát triển từ 2 dòng mẹ chịu hạn với 8 dòng ưu tú (chia làm 2 nhóm ưu thế lai gọi là nhóm A và nhóm B) của CIMMYT10. Có 871 SNP đa hình được xác định (Bảng 2). 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Đánh giá kiểu hình ở điều kiện đồng ruộng Thí nghiệm ở điều kiện đồng ruộng thiết kế theo mô hình ô vuông latinh (Alpha lattice) trong 2 điều kiện là hạn và tưới đủ chi tiết như bảng 1. Mật độ khoảng cách: dài hàng 4 m, hàng cách hàng 75 cm, cây cách cây 25 cm. Bảng 1. Quản lý chế độ tưới nước ở từng giai đoạn sinh trưởng phát triển Các giai đoạn ST-PT Điều kiện tưới đủ* Quản lý giai đoạn gây hạn* Gieo   V2 - V3   V5 - V6  Không tưới V8 to V9  Không tưới VT (tung phấn)  Không tưới R1 (phun râu)  Không tưới R3 (Chín sữa)  Không tưới R4 (chín sáp)  $ R5 (Đá)   Chín sinh lý Tưới nếu cần Tưới nếu cần Ghi chú: *, : Tưới đủ, theo điều kiện độ ẩm đất thực tế; $: tiếp tục tưới; ST-PT: sinh trưởng - phát triển. Trong khoảng thời gian gây hạn, độ ẩm đất được theo dõi hàng tuần bằng thiết bị ở từng khối (block) trên toàn cánh đồng, ở các độ sâu 0 - 20 cm, 40 cm, 60 cm và 100 cm. Khi độ ẩm ở độ sâu 40 - 60 cm (vùng rễ hoạt động) đạt 20% A0 tại điểm héo vĩnh 23 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 viễn, thì tiến hành tưới phục hồi. Ở điều kiện tưới đủ: Chu kỳ 8 - 11 ngày tiến hành tưới đủ ẩm. Những thử nghiệm này đã được mô tả bởi Zaidi (2000), Zaidi and Singh (2005) và Zaidi (2012). 2.2.2. Đánh giá kiểu gen Các mẫu lá được tách triết DNA tại Ấn Độ, sau đó được gửi sang Phòng thí nghiệm (KBiosciences) của tập đoàn LGC tại Nước Anh để phân tích kiểu gen qua 1.250 chỉ thị phân tử (SNP). Tất cả 1.250 SNP là một tập hợp con của 1.536 SNP đã được xác định từ (Yan et al., 2010). DNA chiết xuất từ lá non của 10 cây/gia đình F2:3của mỗi nhóm dòng tái tổ hợp (RIL) theo quy trình của CIMMYT (2005), Zeleke và cộng tác viên (2007). Sau khi kiểm tra định lượng DNA của 8 nhóm dòng (790 gia đình F2:3) và từ báo cáo K Biosciences cho CIMMYT, kết quả đã xác định được 871 SNP đa hình phân bố đều trong hệ gen trên 8 nhóm dòng F2:3 (Bảng 2) của tổng số 1.186 SNP đa hình trên 10 dòng bố mẹ. Bảng 2. Chi tiết các dòng, nhóm dòng F2:3 và phân phối marker Dòng bố, mẹ Nhóm dòng *Cặp lai Số gia đình F2:3/nhóm dòng Số marker đa hình Khoảng cách liên kết (cm) Khoảng cách TB giữa các marker (cm) P1-nhóm A BP1 P9 ˟ P1 121 107 781,77 7,31 P2-nhóm A BP2 P9 ˟ P2 117 140 726,58 5,19 P3-nhóm A BP3 P9 ˟ P3 82 75 561,92 7,49 P4-nhóm A BP4 P9 ˟ P4 103 159 880,57 5,54 P5-nhóm B BP5 P10 ˟ P5 103 63 385,73 6,12 P6-nhóm B BP6 P10 ˟ P6 105 209 1.142,42 5,47 P7-nhóm B BP7 P10 ˟ P7 61 118 1.039,81 8,81 P8-nhóm B BP8 P10 ˟ P8 98 0 0,00 0,00 P9-dòng mẹ chịu hạn P10-dòng mẹ chịu hạn Cộng 790 871 Ghi chú: BP1 - BP8: Nhóm dòng phát triển từ cặp lai (BP: Bi-parent); *P9 và P10: dòng mẹ chịu hạn; P1 đến P8: dòng ưu tú. Phân tích trên toàn bộ hệ gen (GWAS) của 8 nhóm dòng BP dựa trên dữ liệu kiểu gen và kiểu hình về đặc điểm năng suất được sử dụng trên 2 mô hình 55 K (56.110 SNPs) và GBS v2.7 (954.179 SNPs) để tận dụng những ưu thế riêng của chúng. Đánh giá kiểu gen qua 55 K MaizeSNP50 từ Illumina (2014). Các vị trí marker của theo đánh giá trình tự kiểu gen (Genotyping bysequencing - GBS) sử dụng 55K SNPs lấy từ nguồn Panzea_2.7GBS (Ensembl, 2014). Dựa trên ước lượng tiêu chuẩn, yêu cầu > 0,85 cho 55 K và > 0,3 cho GBS và tần số allele tối thiểu (MAF) > 0,05 cho 55 K và > 0,02 cho GBS, kết quả chọn 39.846 SNP từ chip 55K và 435.975 SNP từ GBS. 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu a) Phân tích kiểu hình Phân tích phương sai (ANOVA) kiểu gen, kiểu hình (σ2g và σ2p) và hệ số di truyền (h2) được tính toán theo Lush J. L. và A. E. Molln (1942) và sử dụng phần mềm GenStat ver12, METAR 2.1. Sử dụng mô hình REML (Multivariate Restricted Maximum Likelihood) tính toán theo PROC MIXED bằng phần mềm SAS ver9.2 bởi ASYCOV để tính toán phương sai di truyền và hiệp phương sai giữa các đặc điểm (Gonzalo et al., 2006). b) Lập bản đồ hệ gen (GWAS) Sử dụng mô hình hỗn hợp cộng tính nhiều vị trí locus (Multi-locus mixed additive model - MLMM) với cách tiếp cận phía trước và phía sau mỗi locus theo từng bước để chọn SNP như các hiệp phương sai cố định đã được sử dụng (Seguraf et al., 2012). Ma trận giữa các mẫu của các cá thể/gia đình được tính dựa trên nhận biết khoảng cách bởi mỗi đơn vị (Irritable bowel syndrome - IBS) của SNP và bao hàm như là một hiệu ứng ngẫu nhiên trong mô hình hỗn hợp. Phân tích này được thực hiện với SNP và phần mềm Variation Suite ver8.3.4 (Golden Helix. Inc, 2015). Các thành phần dữ liệu chính (PC) được xử lý theo công thức: y = Xβ + Zu + e Trong đó: y là vector của PC1, PC2 hoặc PC3; β là vector của hiệu ứng cố định cho các allele chính của SNP để kiểm tra sự liên kết; u là vector của các hiệu 24 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 ứng đa hình ngẫu nhiên và e là vector của các số dư ngẫu nhiên; X là ma trận liên quan đến quan sát các ảnh hưởng SNP với các phần tử được mã hoá là 0, 1 hoặc 2 đối với các allelel đồng hợp tử, các allele dị hợp tử và các allele đồng hợp tử thay thế và Z là ma trận liên quan những quan sát đến hiệu ứng ngẫu nhiên đa gen. Hệ số quan hệ gen giữa các cá thể j và k được ước tính như sau: 1 nØ (xij _ 2pi) (xik _ 2pi) 2pi (1 _ 2pi) nØ i=1 Trong đó: nφ là số SNP (39.846 SNP); xij và xik các số (0, 1 hoặc 2) của allele liên quan cho từng SNP thứ i của cá thể thứ j và thứ k tương ứng, và pi là tần số của allele liên quan (VanRaden, 2008). 2.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu Thí nghiệm thực hiện tại Viện Nghiên cứu Cây trồng cho vùng bán khô hạn (ICRISAT), Hyderabad, Ấn Độ trong vụ hạn 2012/2013 - 2013/2014. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả đánh giá kiểu hình Năng suất (GY) của 8 nhóm dòng ở điều kiện hạn biến động từ 0,74 - 1,37 tấn/ha, trong đó nhóm A từ 1,29 - 1,37 tấn/ha, nhóm B từ 0,74 - 1,28 tấn/ha (Bảng 3). Nhìn chung năng suất điều kiện hạn so với điều kiện tưới đủ suy giảm đáng kể từ 20% - 48% trên 8 nhóm dòng, trong đó BP1, BP3 và BP5 giảm 20 -23%, BP4, BP6, BP8 giảm 38% - 47%. Sự suy giảm cũng quan sát thấy ở các bố mẹ ở hai điều kiện hạn - tưới đủ biến động từ 10% - 51%. Đồng thời cũng nhận thấy sự biến động năng suất đáng kể của các gia đình F2:3 (các gia đình F2:3 / nhóm dòng, bảng 1) trong mỗi nhóm dòng cặp bố mẹ (BP) giữa 2 điều kiện hạn và tưới đủ, đồng thời có những gia đình F2:3 có năng suất năng suất cao hơn và một số thấp hơn dòng bố mẹ, cho thấy sự phân ly của các alen quy định tính chịu hạn và không chịu hạn thừa hưởng di truyền từ các dòng bố mẹ. Trong điều kiện hạn, hệ số di truyền (h2) đạt từ thấp đến trung bình, cụ thể h2 từ 0,2 đến 0,6 và ở điều kiện tưới đủ h2 đạt giá trị từ trung bình đến cao (h2 từ 0,4 - 0,8), cho thấy mối quan hệ giữa giá trị kiểu hình và giá trị di truyền tích cực của các nhóm dòng nghiên cứu. Phương sai kiểu gen ( ) về GY ở điều kiện hạn biến động từ 0,02 - 0,23 và ở điều kiện tưới đủ từ 0,27 - 0,65, cho thấy sự sai khác kiểu gen về năng suất. Bên cạnh đó, phương sai kiểu gen ˟ với môi trường ( ) có giá trị từ 0,01 - 012 chỉ ra rằng, sự biến động của tính trạng đặc trưng do tác động cộng của các gen, thể hiện sự đóng góp của khả năng chịu hạn, di truyền từ dòng bố mẹ. Kết quả phân tích tương quan di truyền năng suất ở 8 nhóm dòng (BP1 đến BP8) cho thấy có tương quan thuận giữa điều kiện hạn hán và tưới đủ, từ 0,49 - 0,67 (P<0,01). Điều này có thể là do thực tế là các nhóm dòng phát triển từ [dòng chịu hạn ˟ dòng ưu tú] thừa hưởng nền di truyền từ mỗi dòng bố - mẹ biểu nên hiện không có hoặc chỉ liên kết từng phần liên quan tính trạng săng suất trong mỗi điều kiện môi trường cụ thể (Bảng 3). 3.2. Kết quả phân tích hệ gen (GWAS) Các thế hệ gia đình F2:3 được tạo bởi các dòng bố mẹ, chúng thừa hưởng vật chất di truyền và trong quá chọn tạo đã diễn ra sự phân ly độc lập - tái tổ hợp ngẫu nhiên. Kết quả là có thể dẫn đến sự tích hợp của các mối liên kết hay những hiệu ứng cộng, trội khác nhau, cuối cùng là thể hiện các tính trạng trong môi trường cụ thể. Kết quả Hình 1 cho thấy, các SNP đa hình có quan hệ tương quan với năng suất, thể hiện các điểm (plots) trên vạch ngang biểu thị mức độ có ý nghĩa của các nhiễm sắc thể 6, 8, 9, 10 (Nhóm A), trên nhiễm sắc thể 3, 4, 6,7,8 (Nhóm B). Như kết quả đã phân tích, sự biến động năng suất của các gia đình F2:3 trong mỗi nhóm dòng BP có giá trị năng suất sự vượt quá so với dòng bố mẹ. Nghiên cứu đã thực hiện một phân tích tổng hợp toàn bộ gen kết hợp ba bộ dữ liệu nghiên cứu kết hợp trên toàn bộ gen (GWAS), bao gồm 790 gia đình F2:3 và dòng bố mẹ qua 1.000 SNP, kết quả có 291 SNP có ý nghĩa ở điều kiện tưới đủ, 297 SNP có ý nghĩa ở điều kiện hạn (Hình 2). Tuy nhiên, ở Hình 2 thể hiện mối quan hệ SNP với các điều kiện môi trường trên 8 nhóm dòng BP, trong đó nhóm A có 19 SNP được chọn, nhóm B có 23 SNP được chọn là hữu ích liên quan nhiều đến năng suất, và kết hợp qua các điều kiện môi trưởng cho kết quả 0,1% (3 SNP). Điều đáng lưu ý, tổ hợp của 8 nhóm dòng BP đã xác định được 15 SNP tin cậy như bảng 4, chúng bao gồm các gen liên quan đến năng suất ở điều kiện hạn. Các vị trí tương đồng về chức năng giữa các gen trên các nhóm (nhóm A, nhóm B) khác nhau đã được xác định và gen được ghi dựa trên tần số allele phụ với hiệu ứng trực tiếp (+) các liên kết allele chính. Như vậy, kết quả này chỉ ra rằng năng suất được kiểm soát bởi nhiều vi trí locus (loci) có ảnh hưởng đến năng suất ở điều kiện hạn và các chỉ thị phân tử SNP được xác định thông qua GWAS là những SNP hữu ích phục vụ chọn tạo giống ngô chịu hạn. Từ kết quả đánh giá năng suất ở điều kiện hạn và tưới đủ của 790 gia đình F2:3 của 8 nhóm dòng phát triển từ cặp bố mẹ khác nhau (nhóm dòng Bi-parental) kết hợp với phân tích GWAS cho thấy 15 vùng gen trùng khớp với của 8 nhóm dòng BP (F2:3) cho điều kiện hạn (Bảng 4), 25 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 liên kết với các chỉ thị phân tử (marker hay SNP) sau S3_151334181, S4_224910359, S5_208101878, S6_67260174, S7_40327099, S8_144372859, S9_88734345, S9_82359236, S9_154651413, S9_151662859, S9_100305550, S9_96774495, S9_11501850, S10_137460286, S10_147354987 (từ Panzea_2.7 GBS) trên các nhiễm sắc thể số 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 và 10 có ý nghĩa quan trọng với mô hình gen liên quan đến đặc điểm năng suất và khả năng chống chịu hạn. Bảng 3. Kết quả đánh giá năng suất của 8 nhóm dòng F2:3 Đại lượng thống kê Năng suất (tấn/ha) Nhóm ưu thế lai A Nhóm ưu thế lai B Nhóm dòng BP Hạn Tưới đủ Nhóm dòng BP Hạn Tưới đủ F2:3±Std BP1 1,37±0,15 1,87±0,20 BP5 1,28±0,15 1,64±0,20 Biến động 0,34÷2,28 0,85÷3,77 0,53÷2,31 0,48÷2,97 0,09 0,37 0,09 0,59 ¥ 0,12 0,12 h2 0,47 0,76 0,55 0,84 p 0,57*** 0,81*** g   0,69*** 0,47*** F2:3±Std BP2 1,13±0,13 1,81±0,20 BP6 0,91±0,14 1,56±0,20 Biến động 0,35÷1,97 0,85÷3,18 0,17÷1,75 0,09÷2,88 0,10 0,40 0,15 0,46 ¥ 0,07 0,04 h2 0,55 0,80 0,69 0,85 p 0,6*** 0,64*** g   0,53*** 0,53*** F2:3±Std BP3 1,12±0,16 1,63±0,20 BP7 0,89±0,18 1,31±0,30 Biến động 0,41÷2,09 0,43÷3,01 0,34÷2,17 0,24÷2,7 0,02 0,61 0,23 0,27 ¥ 0,01 0,04 h2 0,22 0,85 0,66 0,51 p 0,31*** 0,72*** g   0,65*** 0,66*** F2:3±Std BP4 1,29±0,20 2,51±0,20 BP8 0,74±0,13 1,21±0,20 Biến động 0,55÷2,03 1,00÷3,94 0,11÷1,71 0,07-2,67 0,03 0,39 0,14 0,65 ¥ 0,12 0,10 h2 0,21 0,75 0,58 0,89 p 0,66*** 0,75*** g   0,62*** 0,69*** P_1 0,53±0,17 0,97±0,30 P_5 1,14±0,45 2,38±0,50 P_2 0,22±0,22 0,76±1,20 P_6 0,23±0,21 1,28±0,20 P_3 0,94±0,22 1,40±0,60 P_7 0,40±0,17 0,83±0,30 P_4 0,67±0,21 1,37±0,50 P_8 0,17±0,09 0,56±0,10 P_9 1,31±0,25 1,43±0,20 P_10 0,91±0,22 1,55±0,20 Ghi chú: BP: nhóm dòng Biparent; Std: độ lệch chuẩn; GY: năng suất (tấn/ha); BP: nhóm dòng Bi-parent; P: dòng bố mẹ; σ2g: phương sai kiểu gen; σ2gxl: phương sai kiểu gen với thời vụ/các điểm; ¥: qua 2 vụ hạn; h2: hệ số di truyền; g: tương quan kiểu gen; F2:3: thế hệ F2:3; *, **, ***: mức độ tin cậy P < 0,05; 0,01; 0,001. 26 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 Hình 1. Bản đồ phân tích bộ gen GWAS (Genome Wide Association study) Ghi chú: Chr: nhiễm sắc thể; BP: nhóm dòng quần thể BP cặp bố mẹ thế hệ F2:3. Hình 2. Biểu đồ tổng hợp bộ gen GWAS ở các điểu kiện môi trường khác nhau Qua đó cho thấy 8 nhóm dòng thế hệ F2:3 đã được thừa hưởng di truyền về khả năng chịu hạn của thành phần mẹ (dòng P9, P10). Như vậy, GWAS đã được thực hiện trên kiểu gen bằng cách sử dụng nền tảng GBS và kiểu hình về năng suất ở điều kiện hạn và tưới đủ. Xác định được 15 SNP đặc trưng có ý nghĩa, từ đó có thể hỗ trợ cho việc chọn tạo giống ngô chịu hạn nhờ sử dụng chỉ thị phân tử (SNP) đối với các vùng gen chính liên quan đến khả năng chịu hạn. 27 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 Bả ng 4 . D an h sá ch 1 5 vù ng g en q ua n trọ ng x ác đ ịn h ch o nh óm d òn g BP th ế h ệ F 2: 3 th ôn g qu a p hâ n tíc h G W A S ch o m ỗi n hi ễm sắ c t hể v ề n ăn g su ất TT Ch ỉ t hị ph ân tử (m ar ke r_ SN P) N ST G W A S D D -d d Vị tr í m ar ke r Lo ci A lle le ph ụ Tầ n số nh ỏ al le le A lle le ch ín h P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 BP /P 9 BP / P1 0 1 S3 _1 51 33 41 81 3 0, 59 15 1. 33 4. 18 1 C/ C C/ C G /G C/ G C/ G C/ G C/ C C/ C C/ C C/ C G 0, 11 C 2 S4 _2 24 91 03 59 4 8, 50 22 4. 91 0. 35 9 C/ C T/ T T/ T T/ T C/ T T/ T C/ C C/ C C/ C C/ C T 0, 30 C 3 S5 _2 08 10 18 78 5 7, 32 20 8. 10 1. 87 8 T/ T T/ T T/ T T/ G T/ T T/ T T/ G T/ T T/ T G /G G 0, 26 T 4 S6 _6 72 60 17 4 6 0, 53 67 .2 60 .1 74 C/ C C/ C C/ C C/ A C/ A C/ A A /A A /A C/ C C/ C A 0, 25 C 5 S7 _4 03 27 09 9 7 7, 99 40 .3 27 .0 99 G /G G /G G /G G /A G /G G /G A /A G /A G /G G /G A 0, 08 G 6 S8 _1 44 37 28 59 8 1, 99 14 4. 37 2. 85 9 T/ T C/ C C/ C C/ C C/ C C/ C T/ T T/ T C/ C C/ T T 0, 31 C 7 S9 _8 87 34 34 5 9 8, 70 88 .7 34 .3 45 A /A A /A A /A A /A A /A A /G A /A A /A A /A G /G G 0, 20 A 8 S9 _8 23 59 23 6 9 7, 84 82 .3 59 .2 36 C/ C C/ C C/ C C/ A C/ C C/ C C/ C C/ C C/ C A /A A 0, 19 C 9 S9 _1 54 65 14 13 9 4, 30 15 4. 65 1. 41 3 A /A C/ C C/ C A /C A /A A /A A /A C/ C A /A C/ C C 0, 43 A 10 S9 _1 51 66 28 59 9 -2 ,6 4 15 1. 66 2. 85 9 T/ T T/ T A /A T/ T T/ A T/ T T/ T T/ T T/ T T/ T A 0, 06 T 11 S9 _1 00 30 55 50 9 -5 ,5 0 10 0. 30 5. 55 0 G /G T/ T T/ T T/ T T/ T G /G G /G T/ G T/ T T/ T G 0, 18 T 12 S9 _9 67 74 49 5 9 -5 ,5 4 96 .7 74 .4 95 G /G A /A A /A A /A A /A G /G G /G A /A A /A A /A G 0, 18 A 13 S9 _1 15 01 85 0 9 -5 ,8 5 11 .5 01 .8 50 C/ C C/ C C/ C C/ C C/ C C/ C G /G G /G C/ C C/ C G 0, 10 C 14 S1 0_ 13 74 60 28 6 10 0, 02 13 7. 46 0. 28 6 G /G C/ C G /G C/ G G /G C/ G C/ C C/ G C/ C C/ C G 0, 26 C 15 S1 0_ 14 73 54 98 7 10 -1 ,8 7 14 7. 35 4. 98 7 T/ C T/ T C/ C T/ C T/ T C/ C T/ T T/ C T/ T C/ C C 0, 46 T Gh i c hú : P : D òn g n gô b ố m ẹ; BP /P : n hó m d òn g B P ph át tr iển từ cặ p bố m ẹ; D D -d d: đ ồn g h ợp tử . 28 Tạp chí Khoa học Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam - Số 3(100)/2019 IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1. Kết luận - Kết quả đánh giá năng suất ở đồng ruộng trong điều kiện hạn và tưới đủ trên 8 nhóm dòng BP gồm 790 dòng thế hệ F2:3 cho thấy năng suất các nhóm dòng này đạt từ 0,74 - 1,37 tấn/ha/hạn và 1,21 - 2,51 tấn/ha/tưới đủ, giảm 22,0% - 48,6%, ít hơn so với các dòng bố mẹ (8,4% - 78,0%). Nhóm dòng BP2, BP6, BP7 và BP8 có phương sai kiểu gen ở điều kiện hạn từ 0,10 - 0,23 và có hệ số di truyền từ 0,55 - 0,69, cao hơn các nhóm dòng khác, chứng tỏ có nhiều cơ hội chọn lọc được các gia đình F2:3 tốt phù hợp với mục tiêu làm thuần dòng thế hệ mới tiếp theo và phục vụ chọn tạo giống ngô lai chịu hạn. - Đã xác định được 15 vùng gen quan trọng quy định về năng suất hạt liên kết với 15 chỉ thị phân tử (SNP) là S3_151334181, S4_224910359, S5_208101878, S6_67260174, S7_40327099, S8_144372859, S9_88734345, S9_82359236, S9_154651413, S9_151662859, S9_100305550, S9_96774495, S9_11501850, S10_137460286, S10_147354987 trên các nhiễm sắc thể số 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 và là những chỉ thị phân tử hữu ích phù hợp ứng dụng chỉ thị phân tử trong chương trình chọn giống ngô chịu hạn. 4.2. Đề nghị Kết quả mới chỉ bước đầu phát hiện được những vùng gen quy định khả năng chịu hạn ở 8 nhóm dòng thế hệ F2:3 nên đề nghị tiếp tục nghiên cứu ở những thế hệ sau và khả năng ứng dụng cho chọn tạo giống ngô chịu hạn. LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ Hợp tác và Phát triển Kinh tế Liên bang Đức (BMZ - Bundes Manageerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung) đã tài trợ cho dự án nghiên cứu này. Cảm ơn sự hợp tác của CIMMYT-Asia và nhân viên của ICRISAT đã giúp thu thập và phân tích dữ liệu. TÀI LIỆU THAM KHẢO Arnel R. Hallauer, Marcelo J. Carena and J.B. Miranda Filho, 2010. Quantitative Genetics in Maize Breeding. In: Handbook of Plant Breeding. Springer Science + Business Media, LLC. Arthur Kortecorresponding and Ashley Farlow, 2013. The advantages and limitations of trait analysis with GWAS: a review. Plant Methods, 9: 29. CIMMYT, 2005. Laboratory Protocols. CIMMYT Applied Molecular Genetics Laboratory. Mexico, D.F.: CIMMYT. Third Edition: 4-17. Ensembl, 2014. Zea mays (B73_RefGen_v4), accessed on Nov17th2014. Available from: https://plants. ensembl.org/Zea_mays/Info/Index. Golden Helix. Inc, 2015. SNP & Variation Suite Manual. SNP & Variation Suite v8.8.3. Gonzalo M., T.J. Vyn, J.B. Holland and L.M. McIntyre, 2006. Mapping density response in maize: a direct approach for testing genotype and treatment interactions. Genetics, 173(1): 331-348. Illumina Inc, 2014. Maize SNP50 DNA Analysis Kit. Array and sequencing technologies for genome-wide genotyping, accessed on Nov17th2014. Available from: https://www.illumina.com/products/by-type/ microarray-kits/maize-snp50.html. Klaus Koehler, 2014. Application of GenomicSelection in commercial corn breeding and crop improvement. In: Solutions for the Growing World. Dow AgroSciences. Lush J.L. and A. E. Molln,1942. Litter size and weight as permanent characteristics of sows. Tech. Bull. U. S. Dept. Agric. No. 836. Seguraf V, Vilhjálmssonf BJ, PlattfA, KortefA, SerenfU and LongfQ, 2012. Anfefcient multi-locus mixed-model approach for genome-wide association studies in structured populations. Nat Gene, 44: 825-830. VanRaden P. M., 2008. Effcient methods to compute genomic predictions. J Dairy Sci., 91: 4414-4123. Yan J, Yang X, Shah T, Sanchez-Villeda H, W.M. Li J, Zhou Y, Crouch JH and Xu Y., 2010. High- throughput SNP genotyping with the GoldenGate assay in maize. Mol Breed., 25: 441-451. Zaidi P.H., 2000. Drought Tolerance in Maize: Theoretical considerations & Practical implications. CIMMYT, D.F., Mexico. Zaidi P.H. and N.N. Singh, 2005. Drought Tolerance in Tropical Maize Problems and Prospects. New Delhi, Directorate of Maize Research. Zaidi P.H., 2012. CIMMYT Precision Phenotyping. Aug 2012. Zeleke H., Dagne Wegary, Labuscagne M.T., Hussien T. and Singn H., 2007. Heterosis and combining ability for grain yield and its component in selected maize inbred line. S Afr J Plant Soil, 24: 133-137.