Luận án Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA CHỈ THỊ PHÂN TỬ

Ngành:

Di truyền và Chọn giống cây trồng

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng ở Việt Nam và trên thế giới, nhưng sản xuất lúa thường xuyên chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ rầy nâu (Nilaparvata Lugens Stal), một loài côn trùng gây hại có thể làm giảm sản lượng lúa từ 10% đến 30% hàng năm. Để đối phó với thách thức này và rút ngắn thời gian chọn tạo giống, phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS - Marker-Assisted Selection) được xem là giải pháp hiệu quả và ưu việt.

Đề tài "Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử" được thực hiện nhằm mục tiêu sử dụng phương pháp MAS để tạo ra các giống lúa thuần ưu việt, có khả năng kháng ổn định với quần thể rầy nâu tại vùng Đồng bằng sông Hồng. Công trình này được tiến hành từ năm 2007 đến 2013 tại Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Bảo vệ Thực vật và các tỉnh trọng điểm như Nam Định, Thái Bình, Hà Nam, Hà Nội.

Nghiên cứu đã đánh giá tính kháng rầy nâu của tập đoàn 144 dòng/giống lúa từ Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long, đồng thời ghi nhận sự gia tăng độc tính của rầy nâu ở các tỉnh phía Bắc. Dòng IS1.2, mang hai gen kháng rầy Bph3 và BphZ(t) và thể hiện tính kháng cao với quần thể rầy nâu ở Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long, được chọn làm dòng cho gen kháng. Giống lúa IR64 được sử dụng làm dòng nhận gen.

Thông qua phương pháp lai hồi giao kết hợp tự thụ và chọn lọc gen kháng bằng chỉ thị phân tử SSR, cùng với đánh giá truyền thống, đề tài đã chọn tạo thành công một số dòng lúa, trong đó nổi bật là dòng KR8. Dòng KR8 đã được xác định có tính kháng rầy nâu cao (điểm kháng từ 1 đến 3 theo tiêu chuẩn IRRI) đối với các quần thể rầy nâu thu thập từ nhiều vùng. Về năng suất, KR8 cho kết quả khả quan, đạt 6,48 đến 7,15 tấn/ha trong vụ xuân và 5,94 đến 6,30 tấn/ha trong vụ mùa. Đặc biệt, trong khảo nghiệm quốc gia vụ xuân 2012, KR8 đạt năng suất trung bình 6,48 tấn/ha, cao hơn 9,5% so với giống đối chứng KD18 (6,2 tấn/ha). Dòng KR8 cũng thể hiện độ thuần đồng ruộng cao, tỉ lệ hạt lép thấp và khối lượng nghìn hạt vượt trội so với KD18.

Những đóng góp của đề tài bao gồm việc qui tụ thành công hai gen kháng rầy nâu vào một giống lúa ưu việt, chứng minh hiệu quả của công nghệ chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống ở Việt Nam. Dòng KR8 đã được Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng và phân bón Quốc gia đánh giá là giống triển vọng, kháng rầy nâu, có tiềm năng lớn để đưa vào sản xuất đại trà tại các tỉnh phía Bắc, góp phần đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục tiêu của đề tài
• 3. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài
• 4. Tính mới và những đóng góp của đề tài
• 5. Ý nghĩa của đề tài
• 6. Cấu trúc của luận án
• Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Rầy nâu và đặc tính kháng rầy nâu ở lúa
• 1.1.1. Đặc tính sinh học của rầy nâu
• 1.1.2. Tình hình và mức độ gây hại lúa trong những năm gần đây tại Việt Nam
• 1.1.3. Đặc tính kháng rầy nâu ở lúa
• 1.1.3.1. Cơ chế tính kháng đối với côn trùng
• 1.1.3.2. Di truyền tính kháng rầy nâu ở lúa
• 1.2. Những ứng dụng trong nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống lúa
• Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử
• Qui tụ 2 gen kháng rầy nâu vào những dòng lúa ưu việt
• 1.3. Nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu tại Việt Nam
• 1.3.1. Các nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử liên kết gen và lập bản đồ gen kháng rầy nâu trong nước
• 1.3.2. Chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu tại Việt Nam
• Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp đánh giá khả năng kháng/nhiễm rầy nâu các dòng/giống lúa
• 2.2.2. Lai hồi giao, qui tụ gen kháng rầy từ dòng/giống cho gen vào giống lúa ưu việt
• 2.2.3. Phương pháp thu thập thông tin các chỉ thị sử dụng trong nghiên cứu.
• 2.2.4. Phương pháp chọn tạo các dòng lúa kháng rầy nâu trên cơ sở sử dụng công nghệ chỉ thị phân tử
• 2.2.5. Một số kỹ thuật dùng trong phòng thí nghiệm
• 2.2.6. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng
• 2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
• Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu đánh giá nguồn vật liệu và tập đoàn dòng/giống lúa kháng rầy nâu
• 3.1.1. Đánh giá phản ứng của một số dòng/giống, năm 2008
• 3.1.2. Đánh giá phản ứng của các dòng/giống với quần thể rầy nâu trong nhà lưới, tại Long An và Hà Nội, năm 2011.
• 3.1.3. Kết quả thiết lập các tổ hợp lai trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu
• 3.2. Kiểm tra gen kháng rầy nâu bằng chỉ thị phân tử
• 3.2.1. Kết quả tách chiết và tinh sạch ADN tổng số
• 3.2.2. Kiểm tra kết quả sản phẩm PCR trên gel agarose 1%
• 3.2.3. Xác định CTPT trợ giúp trong chọn giống lúa kháng rầy
• 3.2.3.1. Xác định chỉ thị trợ giúp cho đa hình giữa cây bố mẹ đối với gen Bph3
• 3.2.3.2. Xác định chỉ thị phân tử trợ giúp đối với gen BphZ(t)
• 3.2.4. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu trong các con lai:
• 3.2.4.1. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu Bph3 trong các dòng BC
• 3.2.4.2. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu BphZ trong các dòng BC
• 3.2.4.3. Phân tích xác định cá thể mang gen Bph3 trong quần thể chọn tạo giống
• 3.2.4.4. Phân tích xác định cá thể mang gen BphZ(t) trong quần thể chọn tạo giống
• 3.3. Khảo sát một số dòng triển vọng ngoài đồng ruộng
• 3.3.1. Các dòng triển vọng
• 3.3.2. Khảo sát đặc tính nông sinh học của 3 dòng ưu tú
• 3.3.2.1. Khảo sát đặc tính nông sinh học của 3 dòng ưu tú trong nhà lưới
• 3.3.2.2. Đánh giá một số đặc tính nông sinh học
• 3.3.2.3. Khảo nghiệm VCU dòng KR8, vụ xuân năm 2012
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• KẾT LUẬN
• ĐỀ NGHỊ