Tên luận án:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHỌN TẠO GIỐNG KHÁNG BỆNH ĐẠO ÔN TRÊN NỀN DI TRUYỀN CỦA GIỐNG LÚA BC15
Ngành:
Di truyền và Chọn giống cây trồng
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này giải quyết nhu cầu cấp thiết về việc phát triển các giống lúa kháng bệnh đạo ôn (Pyricularia oryzae Cavara), một loại bệnh gây mất mùa nghiêm trọng trên toàn cầu, đặc biệt ảnh hưởng đến giống lúa chủ lực BC15 ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Mục tiêu chính là nâng cao khả năng kháng bệnh đạo ôn của giống BC15 thông qua phương pháp chọn tạo giống nhờ chỉ thị phân tử.
Các mục tiêu cụ thể bao gồm: (1) thu thập, phân lập và đánh giá độc tính của các nòi nấm đạo ôn từ các tỉnh phía Bắc để xác định bộ nòi đại diện; (2) xác định các gen kháng bệnh hiệu quả và các chỉ thị phân tử liên kết để phục vụ công tác chọn tạo giống; và (3) chọn tạo được các dòng/giống lúa kháng bệnh đạo ôn mang nền di truyền của giống BC15.
Nghiên cứu đã thu thập 277 mẫu nấm đạo ôn từ 28 tỉnh phía Bắc, phân lập và định danh được 135 nòi, trong đó nòi U63-i7-k100-z04-ta403 là phổ biến nhất. Sáu gen kháng hiệu quả (Pik-h, Pish, Pita2, Pik-m, Pil, Pi9(t)) đã được xác định. Hai gen Pik-h (trên NST 11) và Pi9(t) (trên NST 6) được lựa chọn để tích hợp do khả năng kháng bệnh rộng. Các chỉ thị phân tử pB8 (cho Pi9(t)) và RM244 (cho Pik-h), cùng với 61 chỉ thị đa hình khác, được sử dụng để phân tích nền di truyền.
Thông qua phương pháp lai trở lại và chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử, hai dòng BC4F3 mang đơn gen kháng (BC15-Pik-h và BC15-Pi9(t)) đã được tạo ra, với các đặc điểm nông học tương tự giống gốc BC15. Đặc biệt, dòng thuần BC15.4.2, tích hợp thành công cả hai gen Pik-h và Pi9(t), đã thể hiện tính kháng bệnh đạo ôn lá và đạo ôn cổ bông vượt trội (điểm 0-1) so với giống BC15 (điểm 3-5 và 5-7) trong điều kiện đồng ruộng vụ Xuân 2020 mà không sử dụng thuốc trừ đạo ôn. Năng suất thực thu của dòng BC15.4.2 đạt 7,5 tấn/ha, cao hơn 19% so với giống BC15 bị nhiễm. Đồng thời, dòng này vẫn duy trì các đặc điểm nông học và chất lượng cơm gạo tương đương với giống BC15 gốc (hàm lượng amyloze 16,32%, cơm trắng, mềm dẻo, có mùi và vị ngon).
Luận án đề xuất tiếp tục đánh giá và phát triển dòng triển vọng BC15.4.2 để phục vụ sản xuất, 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 nghiên cứu
- 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
- 3.1. Đối tượng nghiên cứu
- 3.2. Phạm vi nghiên cứu
- 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- - Ý nghĩa khoa học
- - Ý nghĩa thực tiễn
- 5. New contributions of the thesis
- 6. Bố cục của luận án
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
- 1.1. Tình hình sản xuất lúa gạo và ảnh hưởng của bệnh đạo ôn đến sản xuất lúa của Việt Nam
- 1.1.1. Tình hình sản xuất lúa gạo của Việt Nam
- 1.1.2. Ảnh hưởng của bệnh đạo ôn đến sản xuất lúa của Việt Nam
- 1.2. Chỉ thị di truyền và ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống cây trồng
- 1.3. Bệnh đạo ôn và nghiên cứu quản lý bệnh đạo ôn hại lúa
- 1.3.1. Nấm đạo ôn
- 1.3.2. Bệnh đạo ôn hại lúa
- 1.3.3. Phân loại nấm bệnh đạo ôn hại lúa
- 1.3.4. Các biện pháp quản lý bệnh đạo ôn
- 1.4. Nghiên cứu gen kháng bệnh đạo ôn và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn
- 1.4.1. Các gen kháng bệnh đạo ôn trên lúa và các chỉ thị liên kết với gen kháng
- 1.4.2. Những nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn trên thế giới
- 1.4.3. Những nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn tại Việt Nam
- CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 2.1. Vật liệu nghiên cứu
- 2.2. Research contents
- 2.3. Địa điểm nghiên cứu
- 2.4. Phương pháp nghiên cứu
- CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
- 3.1. Thu thập, đánh giá và định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn gây hại ở các tỉnh phía bắc
- 3.1.1. Thu thập, phân lập và lưu giữ mẫu nấm bệnh đạo ôn ở các tỉnh phía Bắc
- 3.1.2. Đánh giá độc tính và định danh các nòi nấm đạo ôn phổ biến tại các tỉnh phía Bắc
- 3.2. Xác định các gen kháng bệnh đạo ôn hiệu quả tại các tỉnh phía bắc và chọn lọc các chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng bệnh đạo ôn
- 3.2.1. Xác định các gen kháng bệnh đạo ôn hiệu quả tại các tỉnh phía Bắc thông qua đánh giá kiểu hình tính kháng với các nòi nấm đạo ôn
- 3.2.2. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử liên kết phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn
- 3.3. Xây dựng và chọn tạo nguồn vật liệu chọn giống
- 3.3.1. Lựa chọn bố mẹ, chọn lọc bộ chỉ thị phân tử cho đa hình và lai tạo quần thể F1
- 3.3.1.1. Chọn lọc nguồn vật liệu bố mẹ cho lai tạo
- 3.3.1.2. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống
- 3.3.1.3. Lai tạo quần thể F1
- 3.3.2. Lai tạo, đánh giá, chọn lọc cá thể con lai mang gen kháng trong các quần thể lai trở lại
- 3.3.2.1. Lai tạo, đánh giá, chọn lọc cá thể trong các quần thể lai trở lại
- 3.3.2.2. Tự thụ, chọn tạo dòng lúa mang đơn gen kháng đạo ôn hữu hiệu và mang nền di truyền của giống lúa BC15
- 3.4. Tích hợp hai gen kháng bệnh đạo ôn hữu hiệu vào giống lúa BC15
- 3.4.1. Đánh giá, chọn lọc nguồn vật liệu cho phép lai tích hợp hai gen kháng, chọn lọc bộ chị thị phân tử cho phân tích nền di truyền
- 3.4.1.1. Xác nhận sự có mặt của gen kháng và đánh giá đặc điểm nông học, tiềm năng năng suất của vật liệu chọn giống
- 3.4.1.2. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống
- 3.4.1.3. Phân tích nền di truyền các dòng vật liệu chọn giống bằng chỉ thị phân tử
- 3.4.2. Kết quả tích hợp hai gen kháng bệnh đạo ôn Pik-h, Pi9(t) vào giống lúa BC15
- 3.4.2.1. Lai tạo quần thể, phân tích kiểu gen và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h, Pi9(t)
- 3.4.2.2. Phát triển quần thể tự thụ, phân tích kiểu gen quần thể và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h và Pi9(t)
- 3.5. Phát triển và chọn lọc dòng thuần BC15 mang hai gen kháng bệnh đạo ôn Pik-h, Pi9(t)
- 3.5.1. Kết quả đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất và mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng thuần triển vọng trên đồng ruộng
- 3.5.2. Kết quả đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất, chất lượng, mức độ nhiễm sâu bệnh và xác định gen kháng của dòng lúa BC15.4.2 trên đồng ruộng
- KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
- DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN