Phân tích đa dạng di truyền của các vật liệu ngô nếp vàng bằng kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR

Ngô thực phẩm (ngô ngọt, ngô nếp, và các dạng lai giữa ngọt và nếp) là những sản phẩm quan trọng trong chuỗi giá trị sản xuất ngô tại Việt Nam và trên thế giới. Trong các hướng nghiên cứu chọn tạo giống ngô thực phẩm hiện nay, chọn tạo giống ngô nếp vàng có tiềm năng làm đặc sản đang trở thành định hướng chính nhằm nâng cao chất lượng phục vụ nhu cầu ngày càng tăng hiện nay. Trước sự biến chuyển xu thế người tiêu dùng từ ăn đủ sang ăn ngon, độc lạ, phát triển các giống ngô nếp vàng ưu thế lai chất lượng cao là xu thế mới trong chọn tạo giống ngô thực phẩm làm hàng quà đặc sản, phục vụ du dịch. Ngô nếp vàng không chỉ có độ dẻo, thơm của ngô nếp mà màu vàng của hạt còn là nguồn cung cấp tiền vitamin A - carotenoids (all-trans lutein, cis-isomers của lutein, all-trans zeaxanthin, alpha- và beta-cryptoxanthin, all-trans beta-carotene, 9-cis beta-carotene và 13-cis beta-caroten) và xanthophylls rất có lợi ích cho sức khỏe, tăng cường sức đề kháng, chống nhiễm khuẩn, ngăn ngừa thoái hóa điểm vàng ở mắt liên quan đến tuổi tác (Muzhingi & cs., 2008; Hu & Xu, 2011; Lee & cs., 2009, 2013, 2018). Việt Nam chưa có các giống ngô nếp vàng ưu thế lai được thương mại hóa. Do đó, cấp thiếp phải thu thập nguồn vật liệu đa dạng để phát triển dòng ưu tú.

Trong thập kỷ qua, Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tiến hành thu thập và phát triển các nguồn gen ngô nếp vàng từ các nguồn gen ngô địa phương và tổ hợp lai ngô nếp nhập nội từ Thái Lan, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản. Qua công tác tạo vật liệu mới đã chọn được các dòng ngô nếp vàng có khả năng sử dụng, thích ứng với điều kiện sinh thái vùng nhiệt đới. Phân nhóm đa dạng di truyền trong tập đoàn vật liệu ngô có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong việc thích nghi của cây trồng trong điều kiện biến đổi của khí hậu (Rojas-Barrera & cs., 2019). Chỉ thị SSR (hay còn gọi là microsatellite) với ưu điểm đồng trội, chi phí thấp, đã trở thành những chỉ thị phân tử phổ biến nhất, có tính tái lập giữa các nghiên cứu cao, dùng để mô tả và xác định các biến dị di truyền trong quần thể tự nhiên của nhiều loài sinh vật, trong đó có cây ngô. Các nghiên cứu về đang dạng di truyền trên cây ngô bằng việc sử dụng các chỉ thị hình thái tương đối phổ biến, được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới và Việt Nam như các nghiên cứu của Ahmad & cs. (2011), Lia & cs. (2009), Vũ Đăng Toàn & cs. (2021); nghiên cứu đa dạng di truyền dựa trên chỉ thị phân tử SSR tiến hành bởi Etten & cs., (2007); Diaw & cs., (2021); sử dụng cả chị thị phân tử và chỉ thị hình thái được tiến hành bởi Hartings & cs., (2008); Andjelkovic & cs., (2017), Lê Thị Minh Thảo & cs., (2014). Như vậy, kết hợp thông tin kiểu hình và kiểu gen để nghiên cứu phân nhóm di truyền các dòng ngô nếp vàng sẽ cung cấp thông tin chính xác và quan trọng cho chương trình chọn giống ngô nếp vàng ưu thế lai tại Việt Nam.

Được sự hỗ trợ kinh phí từ Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Nhóm Nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng đã tiến hành đề tài cấp Học viện: " Phân tích đa dạng di truyền của các vật liệu ngô nếp vàng bằng kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR” mã số T2022-43-58 với mục tiêu tìm hiểu thông tin di truyền của các vật liệu ngô nếp vàng mới, xác định chiến lược phát triển dòng và lai tạo tổ hợp lai phục vụ chương trình chọn giống ngô nếp vàng ưu thế lai. Nghiên cứu tiến hành đánh giá 15 vật liệu ngô nếp vàng (YW1-YW15) được phát triển từ các nguồn vật liệu ngô địa phương, giống nhập nộp từ Trung Quốc, Hàn Quốc, Thái Lan với 3 dòng đối chứng dựa trên kiểu hình và 14 chỉ thị SSR trải điều trên 12 nhiễm sắc thể. Kết quả khảo sát giai đoạn sinh trưởng của 15 vật liệu ngô nếp vàng thí nghiệm với 3 dòng đối chứng trong vụ Xuân 2022 đã xác định tổng thời gian sinh trưởng dao động từ 93,0 -106,0 ngày; năng suất cá thể dao động từ 15,5 g/cây đến 48,9 g/cây; ^oBrix dao động từ 10,2% – 17,5%, và độ dày vỏ hạt dao động từ 39,1 µm – 85,7 µm. Kết quả phân nhóm đa dạng di truyền bằng phương pháp phân tích cụm cho thấy các dòng ngô nếp vàng được phân thành 2 nhóm riêng biệt so với các 3 dòng đối chứng. Nhóm I gồm YW02, YW01, YW07, YW05, YW08, YW04, YW10, YW06, YW09, YW02; Nhóm II gồm YW11, YW14, YW12, YW13, YW15; và Nhóm III là 3 dòng đối chứng D141, SWsyn1, UV.

Kết quả đánh giá giá trị PIC mồi phi2276 có chỉ số PIC cao nhất là 0,32, mồi phi053 có chỉ số PIC thấp nhất là 0,07, 16 mồi còn lại biến động từ 0,07 đến 0,32. Kết quả đánh giá mức độ tương đồng di truyền của 18 vật liệu ngô có hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0,547 – 0,925 và đã xây dựng cây đa dạng dựa trên kết quả điện di của 14 chỉ thị ADN, ở mức độ tương đồng di truyền 0,79 có thể chia 18 mẫu giống ngô thành 6 nhóm chính gồm nhóm I có 1 mẫu YW08, nhóm II có 1 mẫu giống YW09, nhóm III có 1 mẫu giống YW14, nhóm IV có 2 mẫu giống YW10, YW11, nhóm V có 2 mẫu giống SWsyn1, UV và nhóm VI có 11 mẫu giống YW01, YW02, YW03, YW04, YW05, YW06, YW07, YW12, YW13, YW15, D141. Kết quả chọn lọc dựa trên kiểu hình chọn lọc các dòng ngô nếp vàng ưu tú bằng phương pháp chọn lọc đa biến sử dụng chỉ số chọn lọc kiểu gen đa tính trạng MGIDI với áp lực chọn lọc 40% đã chọn được sáu dòng ưu tú bao gồm: YW14, YW13, YW01, YW07, YW15 và YW05.

Thông tin đa dạng di truyền dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử vật liệu ngô nếp vàng trong nghiên cứu này sẽ hữu ích trong công tác chọn tạo giống ngô nếp vàng ưu thế lai, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng các giống ngô thực phẩm cao cấp, giàu dinh dưỡng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - xã hội.