Ứng dụng công nghệ nuôi cấy tế bào hạt phấn để tuyển chọn giống lúa

Chia sẻ: Hồ Hoàng Hải | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

309
lượt xem 45
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cây lúa là cây lương thực chiếm vị trí quan trọng cho các nước đang phát triển, đặc biệt là Việt Nam. Cây lúa ở tỉnh An Giang đạt được năng suất đáng kể có nơi trung bình năm đạt 10tấn/ha/năm như các Huyện Châu Phú, An Phú và Chợ Mới tỉnh An Giang. Tuy nhiên chất lượng giống lúa là mục tiêu quan trọng cần chú ý.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng công nghệ nuôi cấy tế bào hạt phấn để tuyển chọn giống lúa

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO Ở TỈNH AN GIANG I. Những thông tin chung Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thị Lang - Cộng tác viên: TS. Bùi Chí Bửu, ThS. Nguyễn Thạch Cân, KS. Tr ịnh Th ị Lũy, KS. - Trịnh Hoàng Khải, KS. Phạm Thị Bé Tư, KS. Nguyễn Thị Tâm, KS. Bùi Thị Dương Khiều, KS. Nguyễn Thuần Khiết, KS. Lê Thùy Nương, KS. Võ Tr ường An, Nguy ễn Đình Loan, KS. Phạm Thanh Minh, ThS. Trương Bá Thảo, ThS. Tr ần Thanh S ơn, KS. Đào Hoa Lý, KS. Tầng Phú An. Cơ quan quản lý: Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh An Giang - Cơ quan chủ trì: Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long - Đơn vị thực hiện: Bộ môn Di truyền giống lúa - Thời gian thực hiện: tháng 1/2002 - 12/2003 - II. Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa là cây lương thực chiếm vị trí quan trọng cho các nước đang phát triển, đặc biệt là Việt Nam. Cây lúa ở tỉnh An Giang đạt được năng su ất đáng kể có n ơi trung bình năm đ ạt 10tấn/ha/năm như các Huyện Châu Phú, An Phú và Chợ M ới t ỉnh An Giang. Tuy nhiên ch ất lượng giống lúa là mục tiêu quan trọng cần chú ý. Trong các tính trạng về phẩm chất cơm, hàm lượng amylose được xem là tính trạng có ý nghĩa quyết đ ịnh đ ến s ự m ềm c ơm ho ặc ng ược l ại. Hàm lượng amylose cao có tính trội không hoàn toàn so với hàm lượng amylose thấp, nó do m ột gen điều khiển kèm theo một số modifiers (gen phụ có tính chất cải ti ến). Phẩm chất dinh dưỡng được quan tâm nhiều là protein và vitamin A. Đây là các yếu t ố c ơ b ản trong hàm l ượng dinh dưỡng của cây lúa nói riêng và các cây trồng nói chung. Kiểu hình chấp nhận đ ược và s ự thể hiện của hạt gạo (grain appearance) là đặc điểm quan trọng cung c ấp thông tin c ần thi ết giúp cho người chọn giống định hướng việc tạo giống lúa đạt v ới th ị hi ếu c ủa ng ười tiêu th ụ. Đặc điểm chiều dài hạt gạo, độ trong của phôi nhũ, tỉ lệ bạc b ụng là nh ững y ếu t ố c ần xem xét trước tiên. Tính trạng bạc bụng biến đổi rất mạnh do ảnh hưởng của môi trường. Những tiến bộ kỹ thuật về chuyển nạp gen, ứng dụng marker phân tử trong chọn lọc giống lúa cho phép chúng ta nghĩ đến một gi ống lúa dạng hình m ới đ ột phá ng ưỡng năng su ất hiện nay, có khả năng chống chịu sâu bệnh hại ổn định, chống chịu phèn, khô hạn t ốt, có ph ẩm chất gạo tốt về xay chà, phẩm chất cơm, phẩm chất dinh dưỡng. Nh ững ti ến b ộ k ỹ thu ật hi ện nay và tương lai gần cho phép chúng ta thực hiện việc đa dạng sinh h ọc trong s ản xu ất l ương thực. Nhìn vào thị trường tiêu thụ lúa gạo hiện nay, chúng ta c ần phải đầu t ư h ơn n ữa trong việc nâng cao chất lượng gạo, thông qua nhiều con đường để rút ngắn đ ược th ời gian và cung cấp kịp thời các giống mới cho tỉnh. Bên c ạnh chất l ượng, c ần chú ý đ ến tình hình sâu b ệnh, sâu bệnh hằng năm diễn biến thất thường. Đặc biệt trong năm 2003 d ịch r ầy nâu, b ệnh cháy lá ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất cả nước và tỉnh nhà nói riêng. Trong ph ạm vi đ ề tài này nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học về marker phân tử, nuôi c ấy mô t ế bào k ết h ợp v ới công nghệ chọn giống tạo giống truyền thống để rút ngắn thời gian ch ọn gi ống m ới có ph ẩm chất tốt và phục vụ cho sản xuất.
III. Mục tiêu và nội dung đề tài 1. Mục tiêu - Ứng dụng công nghệ sinh học và khảo nghi ệm đồng ru ộng đ ể ch ọn m ột đ ến hai giống lúa mới cho tỉnh An Giang - Cung cấp giống lúa tác giả cho Trung tâm giống tỉnh An Giang 2. Nội dung - Ứng dụng marker phân tử trong chọn dòng lúa có phẩm chất cao - Ứng dụng nuôi cấy túi phấn, xử lý biến dị soma trong chọn tạo dòng lúa có ph ẩm ch ất cao bao gồm lúa thơm đặc sản - Nghiên cứu chọn dòng triển vọng theo hướng lúa đặc sản và nâng cao chất l ượng giống lúa có phẩm chất cao. - Khảo nghiệm và chọn lọc các giống có phẩm chất tốt, năng suất cao phù hợp cho từng vùng sinh thái. - Tập huấn nâng cao kiến thức cán bộ nông nghi ệp, gi ới thi ệu các ph ương pháp m ới trong nghiên cứu và quản lý giống cây trồng - Cung cấp giống lúa tác giả cho tỉnh IV. Phương pháp nghiên cứu 1. Địa điểm - Viện Nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long - Trung tâm Nghiên cứu và Sản xuất giống tỉnh An Giang - Nông dân tham gia thí nghiệm 2. Phương pháp nghiên cứu - Nuôi cấy tế bào soma: bốc vỏ hạt gạo và rửa trong cồn 70% trong 1 phút và chlorox 45% với 1-2 giọt Tween trong 20- 30 phút, rửa hạt với n ước cất 5 l ần. Ủ h ạt trong môi tr ường (MS) (Murashige and Skoog ) với 2mg 2,4D/l, để môi trường trong t ối, sau 3-4 tu ần , tách mô sẹo từ phôi và ủ trong môi trường MS cho chúng phát tri ển, ủ trong tối 27 oC. Cấy mô sẹo sau 3 - 4 tuần rồi chuyển qua môi trường dung dịch Yoshida. - Phương pháp nuôi cấy túi phấn: hạt lai F1 được gieo làm hai đ ợt cách nhau 1 tháng trồng trong nhà lưới. Bông lúa non được thu khi khoảng cách từ gốc lá đ ồng đến gốc lá thứ nhất từ 5 - 10cm và xử lý lạnh 100C trong 10 ngày. Hạt phấn lúc nầy ở giai đoạn cuối đơn phân và thích hợp cho nuôi cấy.Túi phân được tách ra khổi vỏ trấu, xử lý cồn 70 đ ộ trong 1 phút, 0,1% HgCl2 trong 15 phút và rửa sạch nhiều lần bằng nước cất tiệt trùng. Túi phấn c ủa các cây trồng trong đợt đầu sau đó được nuôi trong môi trường N 6 có bổ sung kích thich sinh trưởng. Mô sẹo hình thành đường kính 2 - 3mm được tái sinh trong môi tr ường MS có b ổ sung 1mg/l BAP, 1mg/l NAA ở 25oC và 12 giờ chiếu sáng. Cây tái sinh được nhân vô tính trên môi tr ường MS có bổ sung 2mg/l BAP. Một nữa số cây trong cùng dòng đ ược t ạo ra trên môi tr ường MS không chất kích thích sinh trưởng. Cây có bộ rễ phát tri ển được trồng trong môi tr ường dinh dưỡng Yoshida. Các dòng cho hạt lép được gi ữ trong phòng đ ược xử lý colchicine ở n ồng đ ộ 0,05% trong 10 giờ hoặc trong tối 5 giờ. - Marker sử dụng đánh giá đa dạng nguồn gen dùng microsatellite v ới các b ước ly trích DNA, đánh giá chất lượng DNA, thiết kế PCR, chọn Primer, chạy điện di và đánh giá kết quả
- Thực hiện các thí nghiệm quan sát sơ khởi, thí nghiệm so sánh năng su ất h ậu kỳ ở Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long và Trung tâm nghiên cứu sản xuất giống tỉnh An Giang. Thí nghiệm chọn tạo giống lúa được bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 l ần lập lại, dùng phương pháp cấy ở mật độ 15 x 20cm x 1 tép/bụi, phân bón theo công th ức 100 - 30 -30kg NPK/ha vụ Đông xuân và 80-40-30kg NPK/ha vụ Hè thu. - Thực hiện các thí nghiệm khu vực hóa giống lúa ở các vùng đất có đi ều ki ện canh tác khác nhau trong tỉnh Thí nghiệm khu vực hóa giống lúa được áp dụng kỹ thuật sạ ở mật độ 150kg/ha, mỗi lô 20m2. Mẫu năng suất được gặt là 10m2. - Thu thập các chỉ tiêu nông học:ngày trổ, chiều cao, số bông/bụi, số hạt chắc/bông, trọng lượng 1000 hạt và năng suất. - Phân tích chất lượng xay chà: 200g mẫu lúa được sấy khô ở ẩm đ ộ h ạt 14%, đ ược đem xay trên máy McGill Polisher no. 3 của Nh ật. Các thông s ố v ề t ỉ l ệ g ạo l ức, t ỉ t ệ g ạo trắng, tỉ lệ gạo nguyên được thực hiện theo phương pháp của Govindewami và Ghose (1969) - Hình dạng và kích thước hạt được đo bằng máy Baker E-02 c ủa Nh ật và phân lo ại theo thang điểm IRRI (1996) - Độ bạc bụng được cho điểm theo SES (IRRI 1996) - Hàm lượng amylose được phân tích trên máy so màu, theo ph ương pháp c ủa Sadavisam và Manikam (1992) - Độ trở hồ được đo bằng phương pháp lan rộng và độ trong su ốt c ủa h ạt gạo v ới dung dịch KOH 1,7% trong 23 giờ ở 30oC. - Độ bền thể gel được phân tích theo phương pháp của Tang và ctv. (1991) và phân lo ại theo tiêu chuẩn SES (IRRI 1996) - Phân tích số liệu: phân tích sự ổn định theo mô hình Eberhart và Russel. Mô hình được bổ sung bằng chương trình AMI chạy trên BSTAT c ủa McLaren. Phân tích đa d ạng hóa ngu ồn gen theo phần mềm Popgene. Đo khoảng cách di truyền là đo biến động gi ữa ki ểu hình gi ữa quần thể, quyết định liên quan giữa kiểu hình và kiểu gen giữa các giống, phân tích cấp bậc các khoảng cách nầy. Khoảng cách đo bằng công thức chung c ủa Nei‘S. Dùng Popgen xem nh ư công cụ đo khoảng cách và mối liên hệ của chúng thông qua dominant và codominant c ủa các giống. V. Kết quả đạt được 1. Chọn tạo các giống lúa có năng suất cao trung bình trên 7 t ấn/ha ở v ụ Đông xuân và trên 5 tấn/ha ở vụ Hè Thu như AS996, OM3536, OM2822, OM3235, OM2705, OM2517 và OM2717, OM2718, OM4495. Giống OM 3536 có năng suất cao, tương đương với đối chứng IR64, giá trị ổn định qua nhiều điểm và mùa vụ, chất lượng gạo đạt nhiều yếu tố tính trạng nh ư đ ộ m ềm c ơm, th ơm nhẹ, ngắn ngày dễ canh tác. Giống lúa AS996 còn có tên gốc là OM2431-996 được khảo nghiệm với ý nghĩa ban đầu khai thác tính chống chịu phèn của giống lúa hoang Oryza rufipogon. Kết quả thanh lọc nhôm 30ppm cho thấy chiều dài rễ tương đối (RRL) của AS996 và OM1490 khác bi ệt có ý nghĩa ở mức 0,05 so với đối chứng Cà Đung Đỏ. Đi ều nầy cho thấy gi ống AS 996 ngoài cho năng su ất cao mà còn phù hợp cho các vùng phèn, mặn.
Giống OM2395, OM2705, OM 2822, OM3235 có năng suất cao ổn định qua c ả 2 v ụ, cần bổ sung kịp thời cho vùng thâm canh. 2. Ứng dụng gen mùi thơm được đánh giá trên 1000 quần thể gi ống lúa Nàng Nhen thơm của tỉnh An Giang cho thấy mức độ biến động của gen n ầy rất lớn. Dựa vào đánh giá nầy có thể phân ra thành bốn nhóm, nhóm 1: không thơm chiếm 60%, nhóm 2: th ơm nh ẹ chi ếm 37%, nhóm 3: thơm trung bình chiếm 3% và nhóm 4: thơm mạnh chi ếm 0,001%. S ố dòng th ơm được chọn lọc và ứng dụng vào sản xuất 3. Chương trình tập huấn cho 25 cán bộ kỹ thuật của tỉnh An Giang cũng đ ược th ực hiện đào tạo trong thời gian 1 tuần với các n ội dung chọn gi ống, công ngh ệ sinh h ọc, đ ột bi ến, phòng trừ tổng hợp, sinh thái côn trùng, đất phân, canh tác, vi sinh h ọc đ ất, và ph ần th ống kê sinh học trong tính toán số liệu. Tập huấn cho 520 nông dân trong đó nam là 512 người còn l ại 8 nông dân là nữ, thời gian 6 ngày ở các huyện với các n ội dung ch ọn gi ống, đánh giá và ch ọn giống ngoài đồng, tiêu chuẩn và chất lượng hạt gi ống, h ệ th ống gi ống lúa ba c ấp, tiêu chu ẩn sản xuất giống, phòng trừ tổng hợp IPM, sạ thưa theo hàng, sử d ụng b ảng so màu lá lúa giúp cho việc bón phân. Kết quả sau khi phỏng vấn các bác nông dân cho thấy họ cần nhi ều gi ới thiệu kỹ thuật mới. Bảng 1: Phân tích phẩm chất xay chà các giống lúa có triển vọng Giống Lức Trắng Bạc bụng Rộng Nguyên Dài cấp 9 (%) (%) (%) (mm) (mm) (%) OM2718 78,7 67,1 36,3 13,1 7,1 2,11 OM4495 79,1 67,2 43,7 8,5 6,9 2,11 OM2717 79,1 66,8 38,0 9,9 7,1 2,03 OM3536 76,7 63,9 34,6 3,2 7,1 2,10 OM2507 80,3 67,7 39,1 14,8 7,2 2,15 OM 2492 78,0 63,0 39,7 13,5 7,1 2,13 OM 4498 79,0 66,6 28,8 14,7 14, 2,09 OM 4408 77,6 61,8 31,9 17,3 7,1 2,03 IR64 77,7 63,8 35,3 7,8 7,1 2,11 Bảng 2: Phân tích phẩm chất cơm các giống các giống lúa có triển vọng Giống Bền gel Trở hồ Protein Amylose (cấp) (%) (mm) (%) 7,7 2,8 38,5 26,1 OM2718 8,5 3,1 40,4 24,5 OM4495 8,8 2,8 37,5 26,1 OM2717 10,0 5,4 49,6 22,3 OM3536 8,1 6,6 36,2 27,7 OM2507 7,2 2,8 38,6 25,2 OM 2492 8,45 3,1 38,3 24,7 OM 4498 8,9 5,6 36,8 25,9 OM 4408 8,8 3,1 43,9 24,7 IR64
VI. Kết luận và kiến nghị 1. Kết luận - Tăng năng suất lúa và chất lượng lúa gạo là yếu t ố quan tr ọng trong công tác ch ọn t ạo giống lúa hiện nay ở An Giang. - Ứng dụng công nghệ mới kết quả bước đầu chọn tạo giống OM3566 được chọn từ biến dị soma của Jamine85, OM3405 được chọn lọc từ nuôi c ấy túi phấn và 02 giống OM4495 và OM4498 từ marker phân tử cho năng suất cao cả hai vụ Đông Xuân và Hè Thu. - Kết quả thí nghiệm cho thấy giống có năng suất và chất lượng gạo cao là AS996, OM3536, OM2822, OM3235, OM2705 và OM2517. Giống OM3536 cần được chú ý khai thác mùi thơm và phẩm chất gạo ngon Giống AS996 năng suất cao phù hợp vùng đất nhiễm phèn - Dạng hạt gạo, độ trở hồ ổn định tốt nhất trong cả hai v ụ Đông xuân và Hè thu. Trái lại, amylose tỏ ra kém ổn định trong vụ Hè thu so với Đông xuân. 2. Kiến nghị Một số giống mới cần được khảo nghiệm bổ sung cho các v ụ ti ếp theo là OM2822, OM2718, OM4498, OM4408 ngắn ngày sẽ phục vụ yêu cầu sản xuất vùng ngập lũ c ủa An Giang.