Luận án Nghiên cứu cải tiến năng suất một số dòng/giống lúa bằng chỉ thị phân tử

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN NĂNG SUẤT MỘT SỐ DÒNG/GIỐNG LÚA BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ

Ngành:

Công nghệ sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực thiết yếu tại Việt Nam và trên thế giới, đang đối mặt với những thách thức lớn từ tăng dân số, giảm diện tích đất nông nghiệp và biến đổi khí hậu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất. Trước tình hình này, việc ứng dụng công nghệ sinh học hiện đại, đặc biệt là chỉ thị phân tử, trong chọn tạo giống trở nên cấp thiết để cải thiện năng suất cây trồng.

Luận án này tập trung nghiên cứu ứng dụng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (Marker-Assisted Backcrossing - MABC) để lai chuyển thành công QTL/gen yd7, một gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông, vào các giống lúa đang được trồng đại trà và các dòng lúa mới triển vọng tại vùng đồng bằng sông Hồng. Nghiên cứu đã đánh giá nguồn vật liệu ban đầu, xác định dòng KC25 là dòng cho gen có tiềm năng năng suất cao và khả năng chống chịu khá. Các dòng nhận gen bao gồm giống Khang dân 18, đang phổ biến ở Đồng bằng sông Hồng, và dòng NPT1, một dòng lúa mới đầy triển vọng.

Về phương pháp, luận án đã sử dụng 6 chỉ thị SSR liên kết với QTL yd7 để chọn lọc cá thể mang gen và 156 chỉ thị SSR trải đều trên 12 nhiễm sắc thể để sàng lọc đa hình bố mẹ và đánh giá nền di truyền. Kết quả nghiên cứu đã xác định thành công 3 chỉ thị đa hình (RM445, RM500, RM21615) tại vị trí gen đích yd7 và 62-63 chỉ thị đa hình trên 12 nhiễm sắc thể giữa các dòng cho và nhận gen. Ứng dụng MABC đã tạo ra các cá thể lai mang QTL/gen yd7 với nền di truyền cao nhất giống với cây nhận gen ở thế hệ BC3F1 (như cá thể C74-59-14 từ tổ hợp KD18 x KC25 và C37-122-51 từ tổ hợp NPT1 x KC25, đạt xấp xỉ 100%).

Kết quả thử nghiệm trên đồng ruộng cho thấy sự cải thiện năng suất đáng kể: dòng K2 (từ tổ hợp Khang dân 18 x KC25) đạt năng suất thực thu 73,4 tạ/ha, tăng 28,3% so với giống đối chứng Khang dân 18; dòng N8 (từ tổ hợp NPT1 x KC25) đạt 74,2 tạ/ha, tăng 9,4% so với giống đối chứng NPT1. Việc cải tiến này đã được thực hiện mà không làm thay đổi các đặc điểm nông sinh học quý của giống gốc. Nghiên cứu này là một trong những công trình đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng thành công chỉ thị phân tử và MABC để cải tiến năng suất lúa, cung cấp dẫn liệu khoa học quan trọng và vật liệu khởi đầu cho công tác chọn tạo giống lúa năng suất cao, góp phần đảm bảo an ninh lương thực và tăng thu nhập cho người nông dân tại vùng đồng bằng sông Hồng.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Nội dung nghiên cứu
    • 3.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa.
    • 3.2. Sử dụng chỉ thị phân tử khảo sát đa hình giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen
    • 3.3. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông Hồng và dòng NPT (Dạng hình mới) triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại
    • 3.4. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng
  • 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 4.1. Ý nghĩa khoa học
    • 4.2. Ý nghĩa thực tiễn
  • 5. Những đóng góp mới của luận án
  • 6. Cấu trúc của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • 1.1. Ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống lúa
    • 1.1.1. Khái niệm và phân loại chỉ thị di truyền
    • 1.1.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu và chọn giống
  • 1.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử cải tiến năng suất lúa
    • 1.2.1. Khái quát về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
    • 1.2.2. Các gen/QTL liên kết với các tính trạng năng suất
    • 1.2.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử cải tiến năng suất lúa
  • 1.3. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa ở Việt Nam

• CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Vật liệu
    • 2.1.1. Các dòng/giống lúa làm vật liệu nghiên cứu
    • 2.1.2. Chỉ thị phân tử dùng trong nghiên cứu
    • 2.1.3. Hóa chất và thiết bị
  • 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
  • 2.3. Phương pháp nghiên cứu

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa
  • 3.2. Sử dụng chỉ thị phân tử khảo sát đa hình ADN giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen tăng số hạt trên bông trên các nhiễm sắc thể
    • 3.2.1. Kết quả xác định chỉ thị phân tử đa hình tại vị trí QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen
    • 3.2.2. Kết quả khảo sát đa hình trên 12 NST giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông
  • 3.3. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông Hồng và dòng NPT1 triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại
    • 3.3.1. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con lai của tổ hợp lai Khang dân 18/KC25
    • 3.3.2. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con lai của tổ hợp lai NPT1/KC25
  • 3.4. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng
    • 3.4.1. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng của tổ hợp KD18 x KC25
    • 3.4.2. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng của tổ hợp NPT1 x KC25
    • 3.4.3. Kết quả đánh giá dòng K2 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp KD18 x KC25) và dòng N8 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp NPT1 x KC25)

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • Kết luận
  • Kiến nghị