Nghiên cứu phương pháp mới gây đột biến ở ngô bằng xử lí hóa chất EMS trên hạt phấn và câu đột biến có định hướng (TILLING) phục vụ nghiên cứu và chọn giống ngô

Với mục tiêu tạo ra ngân hàng đột biến trên các dòng ngô nội để có thể dùng trực tiếp chọn tạo giống mà không cần backcross; thăm dò và nghiên cứu hoàn thiện công nghệ đột biến hạt phấn của ngô bằng hóa chất EMS trên các dòng ngô bản địa bố mẹ LVN10, VS36 để từ đó xây dựng được ngân hàng đột biến điểm bằng EMS ở ngô trên nền giống của ngô nội và tạo ra 1000 dòng M2 làm cơ sở để tiếp tục triền khai pha II có thể kết hợp với những trung tâm lớn trên thế giới; chọn lọc bằng kiểu hình đột biến từ ngân hàng đột biến đã thực hiện; trồng 1000 M2 families và kiểm tra kiểu hình đột biến dễ nhận biết như trổ cờ sớm, chiều cao cây, góc lá đứng, bắp có đỉnh sinh trưởng loe (fasciation); chọn lọc bằng kiểu gene (TILLING) và đánh giá tiềm năng của các đột biến TILLING trong chọn giống, đánh giá kiểu gene và kiều hình ở thế hệ F2.

Năm 2015, nhóm nghiên cứu Viện di truyền nông nghiệp - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam do TS. Vi Lạng Sơn đứng đầu đã bắt tay triển khai thực hiện đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu phương pháp mới gây đột biến ở ngô bằng xử lí hóa chất EMS trên hạt phấn và câu đột biến có định hướng (TILLING) phục vụ nghiên cứu khoa học cơ bản và chọn giống ngô năng suất cao” với các nội dung chính như sau: (1) Thăm dò hoàn thiện công nghệ và tạo ngân hàng đột biến hạt phấn EMS ở 1-2 dòng ngô nội. Thu mẫu lưu trữ ngân hàng lá của 1000 dòng đột biến M2. Đánh giá mức hiệu quả của phương pháp đột biến, xác định tần số đột biến; (2) Kiểm tra kiểu hình 1000 M2 families của ngân hàng đột biến.

Chọn các kiểu hình có lợi cho sản xuất; (3) Phối hợp với đối tác bên Mỹ để TILL một số gene đích. Lai tạo chuyển đột biến trên gene đích fea2 gây tăng hàng hạt ở ngô vào các dòng ngô nội ưu tú.

Sau 60 tháng triển khai thực hiện, từ (01/04/2015) đến (31/03/2020), đề tài thu được các kết quả như sau:

- Đã chuẩn hoá phương pháp gây đột biến bằng xử lí hạt phấn với hoá chất đột biến EMS áp dụng trên giống ngô ML10 và MVS.

- Đã xây dựng qui trình chuẩn cho gây đột biến ở hai giống này. Kết quả này có thể ứng dụng để tạo đột biến không chỉ cho 2 giống này mà còn các giống ngô khác nhằm tìm ra các tính trạng mới.

- Tạo thành công quần thể đột biến trên giống ML10, tự thụ M1 tạo được 1620 gia đình M2.

- Đã tách chiết thành công và lưu trữ ngân hàng DNA và mẫu lá (-50C) của 1620 gia đình này phục vụ cho pha II: TILLING.

Thông qua đánh giá kiểu hình và chạy phân tử RADP, ISJ, nhóm đề tài đã tìm thấy một số đột biến có biểu hiện ra kiểu hình và tần số đột biến đã được xác định là 1/37.5kb. Kết quả cho thấy quần thể đột biến có chất lương khá tốt, có tần số đột biến ngang bằng với các quần thể ngô đột biến thế giới. Qua sàng lọc đột biến, nhóm đề tài đã tìm thấy một vài đột biến có tính trạng liên quan đến năng suất như tăng hàng hạt, đỉnh sinh trưởng loe, góc lá đứng, nội nhũ v.v... Đây là quần thể đột biến bằng hoá chất đầu tiên ở giống ngô ML10, giống ngô của Việt Nam và là ngô nhiệt đới. Trong khi hiện nay trên thế giới mới chỉ có quần thể đột biến ở giống ngô B73 (ôn đới) và sinh trưởng phát triển không tốt ở Việt Nam nên không thích hợp cho nghiên cứu bằng các giống ngô bản địa. Vật liệu tạo ra từ đề tài là nguồn vật liệu quí cho nghiên cứu cơ bản chức năng gene và có tiềm năng ứng dụng khi tìm thấy các đột biến có lợi cho sản xuất. Ngoài ra, phương pháp gây đột biến ở đề tài này mở ra tiềm năng gây đột biến ở nhiều giống ngô khác của Việt Nam và trong điều kiện nhiệt đới.

2. Kết quả lai tạo đột biến gene fea2* cho thấy đột biến này biểu hiện tốt trong các dòng ngô nội ML10, BL10, MVS, BVS và có thể làm tăng năng suất của con lai F1.

Kết quả này đầu tiên chứng minh khả năng làm tăng năng suất của đột biến gene fea2 trong các dòng ngô đang được thương mại hoá. Giá trị khoa học và thực tiễn rất lớn vì phương pháp backcross dùng đột biến fea2* dùng ở đề tài này có thể dùng để cải tiến tăng năng suất ngô của nhiều giống ngô khác.

- Đã phối hợp với đối tác bên Mỹ để tìm đột biến trên gene mới TPP4. Ngoài ra, đề tài cũng tìm ra đột biến trên gene CLE7, từ một dòng đột biến gây tòe đỉnh E1-9 bằng phương pháp Mut Map (tìm đột biến bằng giải trình tự thế hệ mới).

Đây là các kết quả nghiên cứu rất mới so với thế giới, ứng dụng tin sinh và giải mã hệ genome thế hệ mới. Phương pháp này có thể ứng dụng để map gene ở các đột biến khác.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17029/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T - NASATI