Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo dòng bố mẹ chống chịu bạc lá, rầy nâu phục vụ phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:224

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm tạo ra 1-2 dòng bố mẹ có khả năng chống chịu bạc lá, 1-2 dòng bố mẹ có khả năng chống chịu rầy nâu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng chống chịu rầy nâu, bạc lá ở nước ta. Tạo ra 1-2 tổ hợp lai mới, có năng suất cao (7 – 8 tấn/ha), chất lượng khá, có khả năng chống chịu bạc lá, rầy nâu phục vụ sản xuất

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu chọn tạo dòng bố mẹ chống chịu bạc lá, rầy nâu phục vụ phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HÙNG PHONG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BỐ MẸ CHỐNG CHỊU BẠC LÁ, RẦY NÂU PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2018
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HÙNG PHONG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BỐ MẸ CHỐNG CHỊU BẠC LÁ, RẦY NÂU PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA LAI HAI DÒNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 9620111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1 - PGS.TS Nguyễn Trí Hoàn 2 - TS. Nguyễn Như Hải HÀ NỘI – 2018
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng sử dụng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự hợp tác, giúp đỡ cho việc thực hiện và hoàn thành luận án đã được cám ơn và nhận được sự đồng thuận, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày....... tháng.......năm 2018 Nghiên cứu sinh Lê Hùng Phong
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được các nội dung học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Trí Hoàn và TS. Nguyễn Như Hải đã dành nhiều công sức, thời gian, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, tập thể cán bộ công nhân viên chức Trung tâm NC&PT lúa lai đã tạo điều kiện, giúp đỡ và hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình tôi tham gia học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện, tập thể cán bộ viên chức của Phòng KH-HTQT, Bộ môn Công nghệ sinh học, Bộ môn Bảo vệ thực vật, Bộ môn SL-SH và chất lượng nông sản Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Ban Đào tạo sau đại học và các Thầy cô, xin cảm ơn các Phòng, Ban chức năng thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Lãnh đạo, cán bộ công nhân viên chức Bộ môn Di truyền miễn dịch, Viện BVTV; Viện NC&PT Cây trồng, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam đã phối hợp và hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khích lệ tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2018 Nghiên cứu sinh Lê Hùng Phong
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... viii DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. xi DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... xiv MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................................... 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án ......................................................... 3 3.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................................... 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn........................................................................................................ 4 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................................... 4 4.1. Đối tượng nghiên cứu: ............................................................................................... 4 4.2. Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................................. 5 5. Thời gian, địa điểm nghiên cứu ................................................................................... 5 5.1. Thời gian nghiên cứu: ............................................................................................... 5 5.2. Địa điểm nghiên cứu:................................................................................................ 5 6. Những đóng góp mới của đề tài luận án: ...................................................................... 5 Chương 1 .......................................................................................................................... 7 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ................................ 7 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................................... 7 1.1.1. Ưu thế lai, cơ sở di truyền và biểu hiện ưu thế lai ở lúa ......................................... 7 1.1.1.1. Ưu thế lai ............................................................................................................. 7 1.1.1.2. Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai ........................................................... 7 1.1.1.3. Cơ sở phân tử của hiện tượng ưu thế lai ............................................................. 8 1.1.1.4. Biểu hiện ưu thế lai ở lúa ..................................................................................... 9 1.1.2. Hệ thống bất dục đực trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ............................... 11 1.1.2.1. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa....................... 12
iv 1.1.2.2. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa .................. 13 1.2. Cơ sở thực tiễn của đề tài. .......................................................................................... 15 1.2.1. Tình hình nghiên cứu vàphát triển lúa lai trên thế giới......................................... 15 1.2.1.1. Tình hình nghiên cứu và pháttriển lúa lai ở Trung Quốc .................................. 15 1.2.1.2. Tình hình phát triển lúa lai ở các nước khác..................................................... 20 1.2.1.3. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá ...................................... 24 1.2.1.4. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai kháng rầy nâu ............................................ 29 1.2.2. Nghiên cứu về khả năng kết hợp .......................................................................... 34 1.2.3. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai ở trong nước ................................... 38 1.2.3.1. Sản xuất lúa lai đại trà ...................................................................................... 39 1.2.3.2. Sản xuất hạt giống lúa lai F1 trong nước ....................................................... 40 1.2.3.3. Một số kết quả mới trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai 2 dòng ................ 43 1.2.3.4. Kết quả nghiên cứu về khả năng chống chịu sâu bệnh của lúa lai ở Việt Nam 46 Chương2 .......................................................................................................................... 48 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 48 2.1. Vật liệu nghiên cứu: ................................................................................................ 48 2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 49 2.2.1. Lai tạo, chon lọc dòng bố mẹ lúa lai 2 dòng kháng rầy nâu ................................. 49 2.2.2. Lai tạo, chọn lọc dòng bố mẹ lúa lai 2 dòng kháng bệnh bạc lá ........................... 49 2.2.3. Lai tạo các tổ hợp lúa lai mới theo hướng kháng bệnh bạc lá, rầy nâu ................ 49 2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 49 2.3.1. Đánh giá nguồn vật liệu kháng bạc lá, rầy nâu: .................................................... 49 a. Nhân và duy trì nguồn Vi khuẩn trong phòng ............................................................ 51 b. Thí nghiệm lây nhiễm trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng ....................................... 51 2.3.2. Lai tạo và chọn lọc dòng bố mẹ lúa lai kháng bệnh bạc lá, rầy nâu ..................... 52 2.3.2.1. Lai tạo chọn lọc dòng bố mẹ chống chịu rầy nâu, bạc lá .................................. 53 2.3.2.2. Kiểm tra sự có mặt của gen kháng ở các dòng bố mẹ chống chịu rầy nâu, bạc lá ..................................................................................................................................... 56 2.3.2.3. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ chống chịu rầy nâu, bạc lá ... 62 2.3.3. Lai tạo và lựa chọn các tổ hợp lúa lai theo hướng kháng bệnh bạc lá, rầy nâu .... 62 2.4. Phương pháp phân tích số liệu ................................................................................. 63 Chương 3 ........................................................................................................................ 64
v KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 64 3.1. Kết quả lai tạo, chọn lọc các dòng bố mẹ kháng rầy nâu ............................................ 64 3.1.1. Đánh giá vật liệu phục vụ chọn tạo dòng bố, mẹ kháng rầy ................................. 64 3.1.1.1. Một số đặc điểm nông sinh học của vật liệu mang gen kháng rầy nâu ............. 64 3.1.1.2. Một số đặc điểm nông sinh học vật của liệu nhận gen kháng rầy nâu .............. 66 3.1.2. Kết quả lai tạo, chọn lọc dòng bố kháng rầy nâu .................................................. 68 3.1.2.1. Kết quả lai chuyển gen kháng rầy vào dòng bố ................................................. 68 3.1.2.2. Xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu trong các dòng triển vọng ........... 72 3.1.2.3. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố kháng rầy nâu: ........................... 74 3.1.3. Kết quả lai tạo, chọn lọc dòng mẹ TGMS kháng rầy nâu ..................................... 78 3.1.3.1. Kết quả lai chuyển gen kháng rầy nâu vào các dòng TGMS ............................. 78 3.1.3.3. Đánh giá khả năng kết hợp chung (GCA) của các dòng mẹ TGMS mang gen kháng rầy nâu và một số dòng mẹ khác. ......................................................................... 90 3.2.1. Kết quả đánh giá vật liệu phục vụ chọn tạo dòng mẹ kháng bệnh bạc lá ............. 91 3.2.1.1. Một số đặc điểm của các dòng mang gen kháng bạc lá .................................... 91 3.2.1.2. Một số đặc điểm của các dòng TGMS nhận gen kháng bạc lá .......................... 96 3.2.2. Kết quả lai chuyển gen kháng bạc lá vào dòng mẹ TGMS................................... 97 3.2.2.1. Kết quả kiểm tra tính đa hình của các dòng bất dục TGMS .............................. 98 3.2.2.2. Xác định sự có mặt gen kháng bạc lá Xa4, Xa7 trong các dòng bất dục chuyển gen kháng bạc lá. ................................................................................................ 99 3.2.2.3. Khả năng kết hợp chung của các dòng TGMS mới chọn tạo .......................... 104 Đánh giá khả năng kết hợp chung về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng mẹ mang gen kháng bạc lá mới so với các dòng ban đầu, kết quả được trình bày trong bảng 3.24. ..................................................................................................... 105 3.3. Kết quả lai tạo các tổ hợp lúa lai mới kháng bạc lá, rầy nâu ................................. 107 3.3.1. Lai tạo các tổ hợp lúa lai mới theo hướng kháng rầy nâu ................................... 107 3.3.1.1. Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất của con lai F1vụ Xuân 2016 tại Thanh Trì, Hà Nội ............................................................ 107 3.3.1.2. Đánh giá khả năng kết hợp riêng của các dòng mẹ TGMS mang gen kháng rầy và một số dòng mẹ khác.......................................................................................... 112 3.3.2. Lai tạo các tổ hợp lúa lai mới theo hướng kháng bệnh bạc lá ............................ 117
vi 3.3.2.1. Kết quả lai tạo và đánh giá một số đặc điểm nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai theo hướng kháng bạc lá vụ Mùa 2016 tại Thanh Trì, Hà Nội. .......................................................................................................................... 117 3.3.2.2. Đánh giá khả năng kết hợp riêng của các tổ hợp lai có dòng mẹ mang gen kháng bạc lá. ................................................................................................................. 123 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................................... 131 1. Kết luận. .................................................................................................................... 131 2. Đề nghị:..................................................................................................................... 132 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.............................................................. 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 134 I. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT: .......................................................................................... 134 II. TÀI LIỆU TIẾNG ANH: ......................................................................................... 137 PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................. 150 Mối tương quan giữa kiểu hình sinh học của rầy nâu ................................................... 150 và những gen kháng rầy trên giống lúa......................................................................... 150 PHỤ LỤC 2 .................................................................................................................. 151 Phản ứng kháng, nhiễm của các dòng lúa chỉ thị đa gen đối với 4 nhóm nòi vi khuẩn X. oryzae miền Bắc Việt Nam (2003) .......................................................................... 151 PHỤ LỤC 3 .................................................................................................................. 153 Kết quả tạo các tổ hợp lai chuyển gen kháng rầy năm 2009, 2010 .............................. 153 PHỤ LỤC 4 Sơ đồ chọn tạo dòng mẹ AMS35S........................................................... 154 PHỤ LỤC 5 .................................................................................................................. 155 Kết quả phân tích khả năng kết hợp.............................................................................. 155 của các dòng bố mang gen kháng rầy nâu .................................................................... 155 PHỤ LỤC 6 .................................................................................................................. 159 Kết quả phân tích khả năng kết hợp GCA và SCA....................................................... 159 của các dòng mẹ TGMS mang gen kháng bạc lá .......................................................... 159 PHỤ LỤC 7 .................................................................................................................. 163 Kết quả phân tích khả năng kết hợp.............................................................................. 163 của các tổ hợp lai có dòng mẹ TGMS kháng rầy nâu ................................................... 163 PHỤ LỤC 8 .................................................................................................................. 178 Kết quả phân tích khả năng kết hợp.............................................................................. 178
vii của các tổ hợp lai có dòng mẹ TGMS kháng bạc lá ..................................................... 178 PHỤ LỤC 9 .................................................................................................................. 196 Báo cáo kết quả đánh giá tính chống chịu rầy nâu ....................................................... 196 của một số giống lúa lai năm 2017 ............................................................................... 196
viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism (Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài) APSA Asia and Pacific Seed Association (Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dương) BAC Bacterial Artificial Chromosome (Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn) BD Bất dục CMS Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất) CT Công thức CSSLs Chromosome segment substitution lines (Dòng được thay thế một đoạn nhiễm sắc thể CV% Coefficient of variation (hệ số biến động) ĐB Đồng bằng ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long D/R Dài/rộng Đ/C Đối chứng ĐKTN Điều kiện tự nhiên ĐKNK Điều kiện nhà kính DNA DeriboNucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei) EGMS Environment sensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trường) FAO Food and Agriculture Oganization (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) GCA General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung)
ix IAARD Indonesian Agency for Agricaltural Research and Development (Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Indonesia) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế ) KL Khối lượng KNKH Khả năng kết hợp LSDα Limit Smallest difference (Giới hạn sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa tại mức ý nghĩa α) MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử) NS Năng suất NST Nhiễm sắc thể PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp) PGMS Photoperiod sensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng) RAPD Random Amplified Polymorphic DNA (Đa hình các đoạn DNA được khuyếch đại ngẫu nhiên) RFLP Restriction Fragments Length Polymorphism (Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn) SCA Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng) SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản) TDMN Trung du miền núi TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ)
x TGST Thời gian sinh trưởng ƯTL Ưu thế lai VX Vụ Xuân VM Vụ Mùa WCG Wide Compatility Gene (Gen tương hợp rộng)
xi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Diện tích và năng suất sản xuất sản xuất lúa lai đại trà tại Việt Nam giai đoạn 2008-2018 ........................................................................................ 40 Bảng 1.2: Diện tích và năng suất sản xuất hạt giống lúa lai F1 ở Việt Nam giai đoạn 2008- 2018 .............................................................................................. 41 Bảng 3. 1: Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng vật liệu mang gen kháng rầy nâu trong vụ Mùa 2012 .................................................................. 65 Bảng 3. 2: Một số đặc điểm của các dòng vật liệu nhận gen kháng rầy nâu .. 67 Bảng 3.3: Kết quả lai chuyển gen kháng rầy nâu vào các dòng bố ................ 68 Bảng 3.4: Một số đặc điểm nông học của các dòng thuần được chọn lọc trong vụ Mùa 2014 tại Thanh Trì, Hà Nội................................................................ 70 Bảng 3.5: Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất của các dòng thuần........ 71 Bảng 3.6: Kết quả xác định gen kháng rầy nâu Bph3, Bph6 và Bph9 ............ 72 Bảng 3.7: Kết quả đánh giá mức độ kháng rầy nâu ...................................... 73 Bảng 3.8: Năng suất trung bình (tạ/ha) của 12 dòng và 2 cây thử.................. 74 Bảng 3.9: Khả năng kết hợp chung về năng suất ............................................ 75 Bảng 3.10: Khả năng kết hợp riêng về năng suất của các dòng thuần ........... 77 Bảng 3.11: Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS ......................... 79 Bảng 3.12: Một số đặc điểm nông học của các dòng TGMS được chọn ...... 81 Bảng 3.13: Kết quả xác định các cá thể TGMS có độ thuần cao và mang gen kháng rầy nâu được lựa chọn từ 2 tổ hợp lai................................................... 84 Bảng 3.14: Kết quả xác định gen kháng rầy nâu Bph3, Bph6 và Bph9 .......... 85 Bảng 3.15: Một số đặc điểm nông học của các dòng TGMS mang gen kháng rầy trong vụ Mùa 2014 tại Thanh Trì – Hà Nội .............................................. 86
xii Bảng 3.16: Một số đặc điểm bông, lá và tính dục của các dòng TGMS mang gen kháng rầy trong vụ Mùa 2014 tại Thanh Trì – Hà Nội ............................ 87 Bảng 3.17: Một số đặc điểm của dòng mẹ KR95S và KR142S trong vụ Xuân, Mùa năm 2014 tại Thanh Trì, Hà Nội............................................................. 88 Bảng 3.18: Khả năng kết hợp chung của các dòng mẹ về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất..................................................................................... 90 Bảng 3.19: Đặc điểm hình thái của một số dòng vật liệu mang gen kháng bệnh bạc lá trong vụ Xuân 2013 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................. 92 Bảng 3.20: Một số đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của vật liệu mang gen kháng bệnh bạc lá trong vụ Xuân 2013 ...................... 94 Bảng 3.21: Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng TGMS nhận gen (Thanh Trì – Hà Nội, vụ mùa 2014) ............................................................... 96 Bảng 3.22: Một số đặc điểm cơ bản của các dòng TGMS mang gen kháng bạc lá trong vụ Mùa 2015.............................................................................. 103 Bảng 3.23: Giá trị khả năng kết hợp chung về năng suất thực thu ............... 104 Bảng 3.24: Khả năng kết hợp chung của các dòng mẹ về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất................................................................................... 105 Bảng 3.25: Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ xuân năm 2016 tại Thanh Trì, Hà Nội ................................................................... 108 Bảng 3.26: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai triển vọng có dòng mẹ chuyển gen kháng rầy vụ xuân năm 2016 (Thanh Trì – Hà Nội) .......................................................................................................... 109 Bảng 3.27: Mức độ nhiễm sâu bệnh trên đồng ruộng của các tổ hợp lai trong vụ Xuân năm 2016 tại Thanh Trì, Hà Nội .................................................... 111 Bảng 3.28: Khả năng kết hợp riêng về số bông/khóm .................................. 112 Bảng 3.29: Khả năng kết hợp riêng về số hạt chắc/bông............................. 113 Bảng 3.30: Khả năng kết hợp riêng về tỷ lệ lép........................................... 114
xiii Bảng 3.31: Khả năng kết hợp riêng về khối lượng 1000 hạt ....................... 115 Bảng 3.32: Khả năng kết hợp riêng về năng suất lý thuyết ......................... 115 Bảng 3.33: Khả năng kết hợp riêng về năng suất thực thu .......................... 116 Bảng 3.34: Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2016 tại Thanh Trì, Hà Nội ........................................................................... 118 Bảng 3.35: Khả năng nhiễm sâu bệnh tự nhiên trên đồng ruộng................. 119 Bảng 3.36: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ............................ 121 Bảng 3.37: Khả năng kết hợp riêng về số bông/m2 ...................................... 123 Bảng 3.38: Khả năng kết hợp riêng về số hạt chắc/bông............................ 124 Bảng 3.39: Khả năng kết hợp riêng về tỷ lệ lép.......................................... 125 Bảng 3.40: Khả năng kết hợp riêng về khối lượng 1000 hạt ...................... 126 Bảng 3.41: Khả năng kết hợp riêng về năng suất lý thuyết ........................ 126 Bảng 3.42: Khả năng kết hợp riêng về năng suất thực thu ......................... 127 Bảng 3.43: Một số đặc điểm nông sinh học của HYT116 ........................... 128 Bảng 3.44: Một số đặc điểm nông sinh học của HYT124 và ...................... 130
xiv DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ lai tạo và chọn lọc các dòng bố kháng rầy nâu ...................... 53 Hình 2.2 Sơ đồ lai tạo và chọn lọc các dòng TGMS kháng rầy nâu............... 54 Hình 2.3 Sơ đồ lai tạo và chọn lọc các dòng TGMS kháng bạc lá ................. 55 Hình 3.1. Sản phẩm điện di xác định tính Đa hình tổ hợp 116 trắng/E3 ........ 82 Hình 3.2. Sản phẩm điện di tổ hợp KimS/E3 và tổ hợp D116 tím/E3 sử dụng chỉ thị phân tử RM6997 .................................................................................. 83 Hình 3.3. Sản phẩm điện di xác định tính đa hình của các dòng bất dục sử dụng chỉ thị Xa4 - Npb181 .............................................................................. 98 Hình 3.4. Sản phẩm điện di xác định tính đa hình của các dòng bố mẹ sử dụng chỉ thị Xa7-P3 .................................................................................................. 99 Hình 3.5. Sản phẩm điện di dòng số V50 (34S/IRBB60) và V31 (35S/IRBB60) xử dụng chỉ thị phân tử Xa4 - Npb181 ................................... 99 Hình 3.6. Sản phẩm điện di dòng số V45 (35S/BB60) sử dụng chỉ thị phân tử Xa4 - Npb181 ................................................................................................ 100 Hình 3.7 Sản phẩm điện di dòng V54 (827S/IRBB7) sử dụng chỉ thị phân tử Xa7 - M3........................................................................................................ 100
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, các giống lúa ưu thế lai với tính ưu việt về khả năng thích nghi (do có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, bộ rễ phát triển…), sự vượt trội về năng suất (cao hơn lúa thuần 15 – 20%) đã góp phần không nhỏ trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và tạo điều kiện để tăng kim ngạch xuất khẩu lúa gạo, góp phần quan trọng trong việc ổn định sản xuất và phát triển kinh tế - xã hội của nước ta trong điều kiện nền kinh tế thế giới có nhiều biến động. Tuy nhiên, diện tích đất trồng lúa ở nước ta đã bị giảm đi đáng kể do nhu cầu của quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá. Mặt khác, diện tích đất trồng lúa còn bị thu hẹp bởi tác động của biến đổi khí hậu cực đoan gây ra hạn hán ở các tỉnh Miền Trung – Tây Nguyên, xâm nhập mặn ở các tỉnh ven biển và Đồng bằng Sông Cửu Long. Biến đổi khí hậu làm cho sự phát sinh, phát triển của sâu bệnh (như bệnh bạc lá, rầy nâu, vàng lùn, lùn xoắn lá v.v) xảy ra khó lường, gây khó khăn cho công tác dự tính dự báo và gây thiệt hại lớn cho sản xuất lúa gạo. Thống kê của Cục Bảo vệ thực vật(Bộ Nông nghiệp và PTNT) trong các năm 2013, 2014, 2015, 2016, 2017cho thấy: Bệnh bạc lá lúa và đốm sọc vi khuẩn xuất hiện và gây hại trong cả vụ Đông xuân và vụ Mùa/Hè thu tại các tỉnh phía Bắc. Tại các tỉnh Đồng bằng Sông Hồng và miền núi phía Bắc diện tích bị phá hoại trong vụ Đông Xuân 2014 là 7.946 ha, Đông xuân năm 2017 là 8.212 ha, vụ Mùa năm 2013 là 66.195 ha (trong đó có 327 ha mất trắng và 8.175 ha nhiễm bệnh nặng) và vụ Mùa năm 2016 tổng diện tích bị gây hại là 89.613 ha (trong đó có 385 ha mất trắng và 18.071 ha nhiễm bệnh nặng). Các tỉnh bị gây hại nặng nề là: Nam Định, Thái Bình, Ninh Bình, Hải Phòng, Hải Dương, Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Vĩnh Phúc, Bắc Giang,
2 Điện Biên…, các tỉnh khu IV bị gây hại nặng như Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Trị (vụ Đông xuân 2017 là 2885 ha, vụ Mùa/Hè thu là 6439,8 ha). Về rầy nâu và rầy lưng trắng: Trong vụ Đông xuân 2014 các tỉnh ĐB Sông Hồng và TDMN phía Bắc bị rầy nâu gây hại trên diện tích 119.510 ha, vụ Mùa 2013, 2017 cùng bị gây hại trên 159 ngàn ha trong đó có 11-18,3 ngàn ha bị gây hại nặng, các tỉnh bị thiệt hại nặng như: Hưng Yên, Hải Dương, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh, Nam Định, Hà Nam, Ninh Bình, Thái Nguyên, Thái Bình, Hà Nội.Tại các tỉnh Bắc Trung Bộ, rầy nâu gây hại mạnh tại các tỉnh Thừa Thiên Huế, Quảng Bình, Quảng Trị, Nghệ An, Thanh Hóa. Diện tích bị gây hại trong vụ Đông xuân 2013 là gần 12 ngàn ha, năm 2016 là 14,8 ngàn ha (trong đó có hơn 2 ngàn ha bị nhiễm nặng); Vụ Mùa/ hè thu năm 2013 có 26,3 ngàn ha bị gây hại (4 ngàn ha bị nhiễm nặng, mất trắng 34 ha), năm 2017 có 17,7 ngàn ha bị gây hại (913 ha bị nhiễm nặng) (Cục BVTV, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017), sâu bệnh bùng phát đã ảnh hưởng tiêu cực đến sản xuất và xuất khẩu gạo ở nước ta. Bên cạnh đó, việc mở rộng diện tích lúa lai gặp nhiều khó khăn như: phần lớn các giống được sử dụng trong sản xuất hiện nay và các giống có khả năng chống chịu bạc lá như TEJ vàng, Thái Xuyên 111, BTE 1, ... đều là giống nhập nội có phổ thích ứng hẹp, giá thành cao và không chủ động được nguồn giống, trong khi lượng hạt giống F1 sản xuất trong nước chỉ đáp ứng được 30 - 35% nhu cầu cho sản xuất, bộ giống được chọn tạo trong nước còn ít, chưa có nhiều giống chống chịu được sâu bệnh (kháng rầy nâu, bạc lá …) và điều kiện bất thuận cho sản xuất. Nguồn vật liệu bố, mẹ kháng sâu bệnh cho chọn giống còn nghèo nàn, ngưỡng bất dục của các dòng mẹ TGMS được chọn tạo trong nước khá cao và chưa ổn định, năng suất ruộng sản xuất hạt lai trong nước còn thấp, việc sản xuất còn gặp nhiều khó khăn và rủi ro do thời tiết, sâu bệnh …
3 Thực hiện đề tài “Nghiên cứu chọn tạo dòng bố mẹ chống chịu bạc lá, rầy nâu phục vụ phát triển lúa lai hai dòng ở Việt Nam”sẽ tạo ra các dòng bố mẹ có khả năng chống chịu tốt, khả năng kết hợp cao làm đa dạng nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa lai 2 dòng chống chịu rầy nâu, bạc lá; Tạo ra những tổ hợp mới có năng suất cao, chất lượng và chống chịu với rầy nâu, bạc lá, góp phần tháo gỡ những khó khăn về giống trong việc mở rộng diện tích sản xuất và phát triển lúa lai ở nước ta. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Tạo ra 1-2 dòng bố mẹ có khả năng chống chịu bạc lá, 1-2 dòng bố mẹ có khả năng chống chịu rầy nâu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng chống chịu rầy nâu, bạc lá ở nước ta. - Tạo ra 1-2 tổ hợp lai mới, có năng suất cao (7 – 8 tấn/ha), chất lượng khá, có khả năng chống chịu bạc lá, rầy nâu phục vụ sản xuất. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài bổ sung cơ sở khoa học và phương pháp chọn tạo dòng bố, dòng mẹ bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) kháng bệnh bạc lá, rầy nâu. - Bổ sung cơ sở khoa học cho việc ứng dụng chỉ thị phân tửhỗ trợ cho công tác chọn tạo giống lúa lai kháng sâu, bệnh tại Việt Nam. - Thông tin về các dòng bố, mẹ mới kháng bạc lá, rầy nâu giúp các nhà chọn tạo giống định hướng trong sử dụng vật liệu để lai tạo, chọn lọc giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá, rầy nâu. - Luận án là tài liệu tham khảo cho giảng dạy tại các trường đại học chuyên ngành sinh học và nông nghiệp.
4 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Chọn tạo được 5 dòng bố RPO88, R116R, RP8, RP3, R1028-KR và 2 dòng mẹ (TGMS) –KR95S (D116T-KR) , KR142S (D52S-KR) kháng rầy nâu, - Chọn tạo được 2 dòng mẹ TGMS:AMS35S-KBL mang gen Xa4, AMS30S-KBL mang gen Xa7 kháng bệnh bạc lá, - Góp phần cải tiến được tính kháng bệnh bạc lá của tổ hợp lúa lai 2 dòng chất lượng cao HYT124 và tổ hợp lúa lai kháng rầy nâu HYT116 thông qua việc đưa gen kháng bạc lá Xa4 vào dòng mẹ AMS35S và Xa7 vào dòng mẹ AMS30S, phân lập ra dòng bố R116 chứa gen kháng rầy nâu Bph6. - Chọn tạo được một số tổ hợp lai hai dòng kháng bạc lá, rầy nâu triển vọng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao góp phần đa dạng bộ giống phục vụ sản xuất lúa lai ở Việt Nam. -Việc sử dụng giống kháng bệnh bạc lá, rầy nâu sẽ góp phần giảm sử dụng thuốc hóa học, đảm bảo cho an toàn thực phẩm và hạn chế ô nhiễm môi trường. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 4.1. Đối tượng nghiên cứu: - Các dòng bố, mẹ lúa lai hiện có của Viện Cây lương thực và CTP mà tác giả đã trực tiếp và tham gia chọn tạo, các dòng bố mẹ tốt thu thập trong nước và nhập nội. - Các dòng phân ly BC3 – BC6 từ các tổ hợp lai tạo chọn dòng bố mẹ theo hướng kháng bạc lá, rầy nâu. - Các vật liệu kháng bạc lá đã được xác định nhập nội từ Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) như: IRBB5, IRBB7, IRBB21, IRBB4, IRBB57, IRBB60…