Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Sinh lý học thực vật: Nghiên cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa tại Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC HUẾ<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC<br /> <br /> PHẠM THỊ THANH MAI<br /> <br /> NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG RẦY NÂU<br /> VÀ ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ<br /> GIỐNG LÚA TẠI THỪA THIÊN HUẾ<br /> <br /> Chuyên ngành: SINH LÝ HỌC THỰC VẬT<br /> Mã số: 62 42 01 12<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH LÝ HỌC THỰC VẬT<br /> <br /> HUẾ, 2016<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Lúa là cây lương thực chính của hơn 50% dân số thế giới, đặc biệt<br /> đối với người dân Châu Á. Đối với Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương<br /> thực chính, ngoài ra lúa gạo còn là nguồn xuất khẩu thu nhiều ngoại tệ.<br /> Tuy nhiên, rầy nâu (Nilarpavata lugens Stal) là tác nhân hại lúa nghiêm<br /> trọng đặc biệt ở các nước Châu Á. Giải pháp cơ bản và lâu dài mà vẫn<br /> an toàn với môi trường và sức khỏe người dân là xác định và phổ biến<br /> các giống lúa kháng rầy nâu đến với người nông dân.<br /> Hiện nay đa số giống lúa đang được trồng chủ yếu ở tỉnh Thừa<br /> Thiên Huế đều nhiễm rầy nâu. Do vậy, việc di nhập giống lúa kháng<br /> rầy nâu từ các vùng miền khác để trồng và đánh giá khả năng kháng<br /> rầy nâu và các đặc điểm nông sinh học tại Thừa Thiên Huế là việc<br /> thiết yếu nhằm tuyển chọn bổ sung nguồn giống lúa kháng rầy nâu,<br /> sinh trưởng phát triển tốt tại điều kiện sinh thái địa phương .<br /> Khả năng kháng rầy nâu của các giống lúa được đánh giá thông<br /> qua phản ứng với quần thể rầy nâu địa phương, đồng thời sử dụng kỹ<br /> thuật của sinh học phân tử trong việc xác định các gen kháng rầy cho kết<br /> quả chính xác và rút ngắn được thời gian thử nghiệm. Ngoài việc chọn<br /> lọc giống lúa kháng rầy nâu và năng suất cao thì chất lượng gạo cũng là<br /> mục tiêu được quan tâm. Những giống lúa có ưu thế về chất lượng gạo<br /> như hàm lượng tinh bột, amylose, độ trở hồ, độ bền gel…làm cho cơm<br /> có vị ngọt, ngon, mềm và dẻo đồng thời có hàm lượng các chất dinh<br /> dưỡng cao là những giống lúa cần được khai thác.<br /> Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên<br /> cứu khả năng kháng rầy nâu và đặc điểm nông sinh học của một số<br /> giống lúa tại Thừa Thiên Huế”.<br /> 2. Mục tiêu nghiên cứu<br /> Trên cơ sở đánh giá khả năng kháng rầy nâu của một số giống<br /> lúa, phân tích các đặc điểm nông sinh học (thời gian sinh trưởng, khả<br /> năng đẻ nhánh, năng suất, chất lượng...) của các giống lúa kháng rầy<br /> nâu, phân tích đặc điểm sinh học phân tử của các giống kháng rầy nâu<br /> trồng tại Thừa Thiên Huế. Dựa trên kết quả nghiên cứu, chúng tôi tham<br /> mưu, đề xuất cho địa phương sử dụng các giống lúa phù hợp.<br /> <br /> 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN<br /> 3.1. Ý nghĩa khoa học<br /> Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng phát triển, nông sinh<br /> học và sinh học phân tử của một số giống lúa để sàng lọc khả năng<br /> kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế sẽ cung cấp các bằng chứng khoa học<br /> cho công tác chọn tạo giống tại địa phương này trong tương lai.<br /> 3.2. Ý nghĩa thực tiễn<br /> Giới thiệu được giống lúa có năng suất cao, chất lượng gạo tốt<br /> và mang gen kháng rầy nâu cho Thừa Thiên Huế và các địa phương<br /> có đặc điểm sinh thái tương tự.<br /> 4. Đóng góp mới của luận án<br /> Phân tích mối liên quan giữa các yếu tố nông sinh học với năng<br /> suất, giữa năng suất với tình hình nhiễm rầy nâu. Xác định được ba giống<br /> lúa có mang đa gen kháng rầy nâu bph1, bph2, bph3, bph4, bph10, bph14,<br /> biểu hiện kháng rầy nâu của các giống lúa này cũng rất tốt. Trong đó<br /> giống lúa Sài Đường Kiến An là giống có nhiều ưu điểm thể hiện ở khả<br /> năng thích nghi với điều kiện tự nhiên của Thừa Thiên Huế, năng suất cao,<br /> chất lượng tốt và khả năng kháng rầy nâu tốt. Chuyển giao được một<br /> lượng lúa giống đã được tuyển chọn cho hộ nông dân trồng thử nghiệm<br /> trên diện rộng ở địa bàn xã An Đông, thành phố Huế.<br /> 5. Bố cục của luận án<br /> Luận án gồm 117 trang với 12 bảng số liệu, 16 hình và 107 tài<br /> liệu tham khảo. Kết cấu luận án gồm mở đầu: 2 trang; tổng quan tài liệu:<br /> 25 trang; nguyên liệu, nôi dung và phương pháp nghiên cứu: 14 trang;<br /> kết quả nghiên cứu và thảo luận: 42 trang; kết luận và đề nghị: 2 trang;<br /> những công trình đã công bố: 1 trang, tài liệu tham khảo: 11 trang, phụ<br /> lục: 20 trang.<br /> NỘI DUNG LUẬN ÁN<br /> Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU<br /> 1.1. Giới thiệu về lúa gạo<br /> Loài lúa trồng quan trọng nhất, thích nghi rộng rãi và chiếm<br /> đại bộ phận diện tích lúa thế giới là Oryza sativa L. Hiện nay có 2<br /> loại lúa chính là nhóm lúa Indica và Japonia. Các bộ phận của một<br /> nhánh lúa bao gồm: rễ, thân, lá và có thể có hoặc không có bông.<br /> Các lá mỏng, hẹp bản (2,0-2,5 cm) và dài 50-100 cm. Các hoa nhỏ<br /> thụ phấn nhờ gió, mọc thành các cụm hoa phân nhánh cong hay rủ<br /> <br /> xuống, dài khoảng 30-50 cm. Hạt lúa là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng<br /> như các loại cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm. Sau khi xát<br /> bỏ lớp vỏ ngoài, thu được sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm<br /> là cám và trấu.<br /> 1.2. Đặc điểm sinh lý của cây lúa<br /> 1.2.1. Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa<br /> Thời gian sinh trưởng của cây lúa từ khi nảy mầm cho đến chín<br /> thay đổi từ 90- 180 ngày tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Cây<br /> lúa trải qua 2 thời kỳ sinh trưởng, phát triển chính là sinh trưởng dinh<br /> dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng<br /> được tính từ lúc gieo đến lúc làm đòng, gồm thời kỳ nảy mầm, mạ và<br /> làm đốt, làm đòng. Trong thời kỳ này cây lúa hình thành và phát triển<br /> các cơ quan dinh dưỡng như ra lá, phát triển rễ, đẻ nhánh. Thời kỳ<br /> này có ảnh hưởng trực tiếp tới việc hình thành số bông. Thời kỳ sinh<br /> trưởng sinh thực là thời kỳ phân hóa, hình thành cơ quan sinh sản từ<br /> lúc làm đòng cho đến khi thu hoạch, bao gồm các quá trình làm đòng,<br /> trổ bông và hình thành hạt. Thời kỳ làm đốt quyết định việc hình<br /> thành số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt.<br /> 1.2.2. Hoạt động sinh lý của cây lúa<br /> Các hoạt động sinh lý của cây lúa trong quá trình phát triển<br /> như quang hợp, trao đổi nước, dinh dưỡng khoáng, khả năng chống<br /> chịu, ảnh hưởng đến năng suất của cây lúa. Nghiên cứu đặc điểm<br /> sinh lý quá trình hình thành năng suất là nghiên cứu quá trình hình<br /> thành, tích lũy chất khô (carbohydrate) trong cây và trong hạt. Năng<br /> suất sinh học của cây lúa phụ thuộc vào các yếu tố như cường độ<br /> quang hợp, thời gian quang hợp, diện tích lá. Để nâng cao năng suất<br /> kinh tế của cây lúa thì phải có biện pháp tưới nước, bón phân, bố trí<br /> thời vụ hợp lý, phòng trừ sâu bệnh.<br /> 1.2.3. Yếu tố hình thành năng suất lúa<br /> Năng suất được quyết định bởi số bông/m2, số hạt/bông, tỷ lệ hạt<br /> chắc. Mỗi một giai đoạn phát triển của cây lúa đều liên quan mật thiết<br /> đến yếu tố cấu thành năng suất. Mỗi một yếu tố đóng một vai trò khác<br /> nhau nhưng đều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao<br /> nhất mà trong đó các yếu tố đều có liên quan mật thiết với nhau.<br /> 1.2.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện sinh thái đến sinh<br /> trưởng, phát triển của cây lúa<br /> Sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa có liên quan mật thiết<br /> với điều kiện thời tiết khí hậu. Đó là các yếu tố về nhiệt độ, ẩm độ<br /> <br /> không khí, lượng mưa và ánh sáng. Các yếu tố này thuận lợi thì sẽ là<br /> điều kiện cơ bản để nâng cao năng suất cây trồng và ngược lại.<br /> 1.3. Đặc điểm hình thái, đặc tính hóa sinh của hạt gạo<br /> Chất lượng hạt gạo được đánh giá thông qua chất lượng dinh<br /> dưỡng, chất lượng nấu nướng và chất lượng xay chà. Hàm lượng chất<br /> dinh dưỡng có trong hạt gạo bao gồm: hàm lượng protein, tinh bột,<br /> lipid. Độ mềm dẻo của hạt gạo khi nấu thành cơm được đánh giá<br /> thông qua hàm lượng amylose, độ trở hồ, độ bền gel. Ngoài ra chỉ<br /> tiêu hình dạng hạt gạo và độ bạc bụng cũng được sử dụng để đánh<br /> giá chất lượng gạo.<br /> 1.4. Rầy nâu gây hại và khả năng kháng rầy nâu của cây lúa<br /> 1.4.1. Giới thiệu về rầy nâu<br /> Rầy nâu (Nilarpavata lugens S.) chích hút trực tiếp chất dinh<br /> dưỡng từ cây đang phát triển, làm giảm năng suất, nếu mật độ rầy cao<br /> có thể làm chết cây lúa, gây hiện tượng cháy khô cả đám ruộng.<br /> Ngoài ra, rầy nâu cũng có thể gây hại gián tiếp cho cây lúa bằng cách<br /> truyền virus gây bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá.<br /> 1.4.2. Biotype rầy nâu<br /> Rầy nâu hiện nay có 4 biotype: biotype 1 phân bố rộng ở vùng<br /> Đông Á và Đông Nam Á, biotype 2 có nguồn gốc ở Philippin phát<br /> sinh sau khi sử dụng rộng rãi các giống có gen bph1, biotype 3 phát<br /> sinh từ các phòng thí nghiệm ở Nhật Bản và Philippin, biotype 4 chỉ<br /> thấy ở vùng Nam Á. Quần thể rầy nâu ở tỉnh Thừa Thiên Huế thuộc<br /> biotype 1 và biotype 2.<br /> 1.4.3. Cơ chế kháng rầy nâu của cây lúa<br /> Tính kháng là một phản ứng tự vệ của cây chống lại sự tấn<br /> công của côn trùng và mầm bệnh. Hiểu rõ cơ chế kháng rầy sẽ là tiền<br /> đề quan trọng cho những biện pháp nhằm hạn chế thiệt hại do rầy nâu<br /> gây ra. Những nghiên cứu dựa vào các kỹ thuật phân tử gần đây cho<br /> thấy có sự thay đổi về mặt di truyền, sinh lý và hóa sinh của cây lúa<br /> khi có sự tấn công của rầy nâu.<br /> 1.4.4. Gen kháng rầy nâu ở cây lúa<br /> Cho đến năm 2010, đã có ít nhất 24 gen chính kháng rầy nâu<br /> được xác định tại Viện lúa quốc tế IRRI. Các gen kháng rầy nâu nằm<br /> vị trí trên 6 nhiễm sắc thể (NST) khác nhau của cây lúa. Một nhóm<br /> các gen như: bph1, bph2, bph9, bph10, bph18, and bph21 nằm trên<br /> cánh dài của NST số 12, gen bph12, bph15, bph17, bph20 đều nằm<br /> trên cánh ngắn của NST số 4, gen bph11, bph14 nằm trên cánh dài<br /> <br />