Luận án Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA BẮC THƠM 7 CHỊU MẶN

Ngành:

Di truyền và Chọn giống cây trồng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ nông nghiệp này tập trung vào "Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn". Đề tài xuất phát từ tính cấp thiết của việc đối phó với hiện tượng đất nhiễm mặn, một yếu tố chính gây khó khăn cho sản xuất lúa gạo toàn cầu, ước tính ảnh hưởng đến 380 triệu ha đất trồng trọt. Đặc biệt, Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng, dẫn đến xâm nhiễm mặn ngày càng gia tăng, đặc biệt ở Đồng bằng Sông Hồng và Đồng bằng Sông Cửu Long.

Mục tiêu chung của nghiên cứu là đánh giá, phát triển một số giống lúa chịu mặn có nguồn gốc nhập nội (từ IRRI, Ấn Độ) và trong nước, đồng thời chọn tạo giống lúa có khả năng chịu mặn cho các vùng ven biển Đồng Bằng Sông Hồng bằng phương pháp hồi giao nhờ chỉ thị phân tử. Các mục tiêu cụ thể bao gồm xác định khả năng chịu mặn và đặc điểm hình thái của các dòng/giống mang locus gen Saltol nhập nội, xác định giống lúa Bắc Thơm 7 làm vật liệu nhận gen, và ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) để quy tụ locus gen Saltol chịu mặn vào giống Bắc Thơm 7, nhằm đáp ứng nhu cầu giống lúa chất lượng, chịu mặn cho vùng ven biển Đồng Bằng Sông Hồng.

Về mặt khoa học, thành công của luận án trong việc chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại để đưa QTL chịu mặn vào lúa mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo giống ứng phó với biến đổi khí hậu, giúp chọn lọc nhanh và chính xác gen chịu mặn, giảm chi phí và rút ngắn thời gian. Về mặt thực tiễn, việc chuyển locus gen Saltol vào giống Bắc Thơm 7 sẽ tạo ra những dòng/giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn mới, có khả năng sinh trưởng phát triển bình thường trong điều kiện mặn, đặc biệt phù hợp cho các tỉnh đồng bằng ven biển ở Miền Bắc Việt Nam.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc ứng dụng phương pháp MABC để cải tiến giống lúa Bắc Thơm 7 về đặc tính chịu mặn cho vùng ven biển Đồng Bằng Sông Hồng, đây là một trong những công trình nghiên cứu đầu tiên. Luận án đã thành công trong việc tạo ra cá thể IL30 và IL32 ở thế hệ BC3F1 có nền di truyền giống mẹ đạt 99,3% và 100%. Các dòng Bắc Thơm 7-Saltol (BC3F4) được chọn tạo có khả năng chịu mặn điểm 3 (tương đương với FL478 và Pokkali) và kiểu hình giống Bắc Thơm ở mức gần 100% ở tất cả các chỉ tiêu theo dõi. Đã chọn tạo được 8 dòng BT7-Saltol (thế hệ BC3F4) triển vọng có năng suất và chất lượng lúa gạo tương đương với giống lúa BT7, có thể chịu mặn đến 6 ‰. Nghiên cứu được thực hiện từ năm 2010 đến năm 2013 tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, bao gồm Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử, Trung tâm Chuyển giao Công nghệ và Khuyến nông, và các thí nghiệm đồng ruộng tại Nam Định và Hà Nội.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
    • 2.1. Mục tiêu chung
    • 2.2. Mục tiêu cụ thể
  • 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 3.1. Ý nghĩa khoa học
    • 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
  • 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
    • 4.1. Đối tượng nghiên cứu
    • 4.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
  • 5. Những đóng góp mới của luận án
  • 6. Cấu trúc của Luận án

• CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

  • 1.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam
    • 1.1.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp trên thế giới
    • 1.1.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
  • 1.2. Đất nhiễm mặn và các vùng nhiễm mặn ở Việt Nam
    • 1.2.1. Đất nhiễm mặn
    • 1.2.2. Giới thiệu chung về đặc điểm các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam
  • 1.3. Nghiên cứu di truyền về giống lúa chịu mặn
    • 1.3.1. Cơ chế chống chịu mặn của cây lúa
    • 1.3.2. Di truyền tính chống chịu mặn
      • 1.3.2.1. Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn
      • 1.3.2.2. Nghiên cứu di truyền phân tử tính chống chịu mặn
    • 1.3.3. Sự thể hiện gen chống chịu mặn
  • 1.4. Chỉ thị phân tử và ứng dụng của chỉ thị phân tử
    • 1.4.1. Chỉ thị phân tử
    • 1.4.2. Một số chỉ thị phân tử thường dùng
    • 1.4.3. Một số ứng dụng của chỉ thị phân tử
      • 1.4.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền
      • 1.4.3.2. Nghiên cứu lập bản đồ di truyền
      • 1.4.3.3. Nghiên cứu trong chọn giống cây trồng
    • 1.4.4. Chọn giống hồi giao nhờ chỉ thị phân tử (Marker Assited Backcrossing - MABC)
  • 1.5. Một số kết quả và thành tựu trong chọn tạo giống lúa chịu mặn
    • 1.5.1. Một số kết quả và thành tựu trong chọn tạo lúa chịu mặn trên thế giới
    • 1.5.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa chống chịu mặn
    • 1.5.3. Một số kết quả và thành tựu trong chọn tạo giống lúa chống chịu mặn ở Việt Nam
      • 1.5.3.1. Sử dụng các chỉ thị SSR liên kết chặt với QTL chịu mặn Saltol trong chọn tạo lúa chịu mặn
      • 1.5.3.2. Nghiên cứu lai tạo trong chọn tạo giống lúa chịu mặn
      • 1.5.3.3. Thanh lọc mặn hiệu quả

• CHƯƠNG III VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Vật liệu nghiên cứu
  • 2.2. Địa điểm nghiên cứu
  • 2.3. Nội dung nghiên cứu
    • 2.3.1. Nội dung 1: Nghiên cứu, đánh giá khả năng chịu mặn và đặc điểm nông sinh học, năng suất và một số yếu tố cấu thành năng suất của các dòng/giống lúa mang locus gen Saltol chịu mặn nhập nội từ IRRI và giống lúa thuần trồng đại trà trong nước làm cơ sở trong việc chọn tạo giống lúa chịu mặn tại một số tỉnh ven biển miền Bắc Việt Nam.
    • 2.3.2. Nội dung 2: Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại quy tụ locus gen Saltol chịu mặn vào giống lúa Bắc Thơm7
    • 2.3.3. Nội dung 3: Đánh giá một số đặc tính nông sinh học chính, yếu tố cấu thành năng suất, khả năng chịu mặn và chất lượng lúa gạo của các dòng được tạo ra mang QTL Saltol trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng ruộng.
  • 2.4. Phương pháp nghiên cứu
    • * Quy trình MABC (Marker Assisted Backcrossing) trong chọn tạo giống lúa chịu mặn
    • 2.4.1. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng
    • 2.4.2. Phương pháp thí nghiệm lúa chịu mặn: Thanh lọc mặn trong điều kiện nhân tạo.
    • 2.4.3. Một số kỹ thuật sử dụng trong phòng thí nghiệm
  • 2.5. Khảo nghiệm các giống lúa
  • 2.6. Phương pháp xử lý số liệu

• CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Nghiên cứu đánh giá vật liệu sử dụng trong nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chịu mặn
    • 3.1.1. Đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng/giống lúa trong điều kiện nhân tạo
    • 3.1.2. Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống lúa nhập nội trong điều kiện tự nhiên
      • 3.1.2.1. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống lúa nhập nội tại Thanh Trì, Hà Nội năm 2010
      • 3.1.2.2. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống lúa nhập nội tại Giao Thủy, Nam Định năm 2010
  • 3.2. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại chọn tạo giống lúa Bắc Thơm7 chịu mặn
    • 3.2.1. Kết quả nghiên cứu xác định vật liệu bố mẹ trong chọn tạo giống lúa mang QTL Saltol
    • 3.2.2. Kết quả nghiên cứu ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại quy tụ QTL Saltol chịu mặn vào giống lúa BT7
      • 3.2.2.1. Kết quả xác định chỉ thị phân tử liên kết Saltol và đa hình giữa giống lúa BT7 và dòng FL478
      • 3.2.2.2. Kết quả xác định chỉ thị phân tử đa hình ngoài vùng locus gen Saltol giữa giống lúa BT7 và dòng FL478 trên 12 NST
      • 3.2.3. Kết quả cải tiến giống lúa BT7 chịu mặn bằng phương pháp chỉ thị phân tử và lai trở lại
        • 3.2.3.1. Kết quả lai tạo tạo con lai F1 của tổ hợp lai FL478/BT7
        • 3.2.3.2. Kết quả chọn lọc các cá thể trong quần thể BC1F1 bằng phương pháp chỉ thị phân tử
        • 3.2.3.3. Kết quả chọn lọc các cá thể trong quần thể BC2F1 bằng phương pháp chỉ thị phân tử
          • - Kết quả chọn lọc các cá thể mang locus gen Saltol trong quần thể BC2F1
          • - Kết quả đánh giá nền di truyền các cá thể mang Saltol trong quần thể BC2F1
        • 3.2.3.4. Kết quả chọn lọc các cá thể trong quần thể BC3F1 bằng phương pháp chỉ thị phân tử
          • * Kết quả đánh giá nền di truyền các cá thể mang Saltol trong quần thể BC3F1
  • 3.3. Đánh giá một số đặc tính nông sinh học chính, yếu tố cấu thành năng suất và khả năng chịu mặn của các dòng được tạo ra mang QTL Saltol trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng ruộng
    • 3.3.1. Kết quả đánh giá một số đặc tính nông sinh học và yếu tố cấu thành năng suất của các dòng Bắc thơm 7- Saltol trong điều kiện nhà lưới
    • 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn trong điều kiện mặn nhân tạo đối với các dòng BT7-Saltol (thế hệ BC3F3)
    • 3.3.3. Kết quả đánh giá một số đặc tính nông sinh học các dòng Bắc thơm 7- Saltol (thế hệ BC3F3) ngoài đồng ruộng
  • 3.4. Kết quả đánh giá một số đặc tính nông sinh học, năng suất của các dòng Bắc thơm 7- Saltol (thế hệ BC3F4) ngoài đồng ruộng
  • 3.5. Kết quả đánh giá chất lượng gạo của các dòng BT7 - Saltol

• CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

  • 4.1. Kết luận
  • 4.2. Đề nghị