Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá xa7, xa21 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng

  • Số trang: 196 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 74 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ HỒNG QUẢNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ DÒNG LÚA MANG GEN LÙN DAIKOKU, GEN TƯƠNG HỢP RỘNG VÀ GEN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ Xa7, Xa21 TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Chuyên ngành : Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số : 62 62 05 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN HÀ NỘI – 2011 LỜI CAM ðOAN Luận án tiến sĩ nông nghiệp: “Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn Daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá Xa21, Xa7 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng”, chuyên ngành Di truyền và Chọn giống cây trồng mã số 62.62.05.01 là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Luận án ñã sử dụng một số thông tin từ nhiều nguồn dữ liệu khác nhau, các thông tin trích dẫn trong luận án ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin cam ñoan các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào cũng như chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận án Vũ Hồng Quảng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. i LỜI CẢM ƠN Công trình nghiên cứu: “Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn Daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng” ñã ñược thực hiện từ năm 2006 ñến 2010. Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn các cơ quan nghiên cứu, các cán bộ khoa học, các Trung tâm giống cây trồng, Trung tâm KKNSP cây trồng và Phân bón Quốc gia, các huyện, các hộ nông dân tại các ñịa phương ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong Ban Giám hiệu nhà trường; Viện ðào tạo Sau ñại học, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa công nghệ sinh học, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh ñạo Viện Nghiên cứu lúa, cán bộ, công nhân viên của Viện ñã giúp ñỡ tận tình, tạo ñiều kiện về vật chất và thời gian ñể tôi hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan ñã giúp ñỡ, chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thành bản luận án này. Nhân dịp này, tôi xin gửi tới các bạn bè, ñồng nghiệp, gia ñình, người thân trong và ngoài cơ quan lời cảm ơn chân thành nhất về sự giúp ñỡ vô tư và những lời ñộng viên khích lệ nhiệt tình dành cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Tác giả luận án Vũ Hồng Quảng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ii MỤC LỤC Lời cam ñoan.................................................................................................... i Lời cảm ơn........................................................................................................ii Mục lục ...........................................................................................................iii Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt.............................................................vii Danh mục các bảng........................................................................................viii Danh mục các hình ..........................................................................................xi Danh mục ảnh................................................................................................xiii 1. MỞ ðẦU 1 1. Tính cấp thiết của ñề tài ............................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài .....................................3 3.1. Ý nghĩa khoa học của ñề tài ...............................................................3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài................................................................4 4. Giới hạn và ñối tượng nghiên cứu của ñề tài ............................................5 4.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu của ñề tài ...........................................5 4.2. ðối tượng nghiên cứu ........................................................................6 4.3. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu ......................................................6 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8 1.1. Tình hình nghiên cứu về gen tương hợp rộng, bệnh bạc lá và kiểu hình thấp cây .........................................................................................8 1.1.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng về gen tương hợp rộng............8 1.1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng gen kháng bệnh bạc lá trên cây lúa ..............................................................................................9 1.1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng loại hình lúa thấp cây............10 1.2. ðặc ñiểm hình thái của các giống lúa mang gen tương hợp rộng, kháng bệnh bạc lá và giống lúa thấp cây ............................................12 1.2.1. ðặc ñiểm của gen tương hợp rộng và sử dụng gen tương hợp rộng trong lai xa .............................................................................12 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iii 1.2.2. ðặc ñiểm của các dòng lúa ñẳng gen, nhóm nòi và ñộc tố của vi khuẩn Xanthomonas oryzae.......................................................13 1.2.3. ðặc ñiểm hình thái của kiểu hình thấp cây..................................20 1.3. Cơ chế di truyền của gen tương hợp rộng, cơ chế tính kháng, nhiễm bệnh bạc lá và kiểu hình thấp cây ............................................24 1.3.1. Cơ chế di truyền của gen tương hợp rộng.....................................24 1.3.2. Cơ chế di truyền tính kháng bệnh bạc lá.......................................26 1.3.3. Cơ chế di truyền của kiểu hình thấp cây.......................................29 1.4. Thành tựu ứng dụng gen tương hợp rộng, gen kháng bệnh bạc lá và kiểu hình thấp cây trong chọn tạo giống lúa ..................................32 1.4.1. Các thành tựu ứng dụng của gen tương hợp rộng.........................32 1.4.2. Các thành tựu ứng dụng gen kháng bệnh bạc lá ...........................36 1.4.3. Thành tựu ứng dụng của các kiểu hình thấp cây trong tạo giống lúa có tiềm năng năng suất cao ............................................39 1.5. Nhận xét chung ....................................................................................41 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1. Nội dung 1: Tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ............42 2.1.1. ðánh giá ñặc ñiểm của con lai F1 khi lai xa giữa các loài phụ Indica và Japonica..........................................................................42 2.1.2. Chọn tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng.................42 2.1.3. ðánh giá sự có mặt của gen tương hợp rộng(WCG) trong dòng mẹ TGWCG530s bằng chỉ thị phân tử .................................42 2.1.4. Vật liệu nghiên cứu cho nội dung một. Tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ..............................................................43 2.1.5. Phương pháp nghiên cứu...............................................................43 2.1.6. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. ................................44 2.2. Nội dung 2: Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ưu tú....45 2.2.1. ðánh giá ñặc ñiểm của con lai F1 khi lai dòng bố mẹ không mang gen kháng bệnh bạc lá..........................................................45 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iv 2.2.2. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lai lại(Bakcross)... 45 2.2.3. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 bằng chỉ thị phân tử. ...................................................................................................46 2.2.4. Sử dụng dòng bố R75 kháng bệnh bạc lá ñể tạo ra tổ hợp lúa lai mới Việt Lai 75. ........................................................................46 2.2.5.Vật liệu nghiên cứu cho nội dung chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ưu tú ................................................................46 2.2.6. Phương pháp nghiên cứu...............................................................47 2.2.7. Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. ................................48 2.3. Nội dung 3: Sử dụng kiểu hình làm ngắn ñốt thân và làm ngắn ñốt bông từ giống Daikoku Dwarf. ...........................................................49 2.3.1. ðặc ñiểm hình thái làm ngắn lóng, dày thân của giống Daikoku Dwarf. .....49 2.3.2. Nghiên cứu sự phân ly tính trạng mục tiêu ở quần thể F2 của các cặp lai có sự tham gia của giống Daikoku Dwarf. ..................49 2.3.3. ðặc ñiểm nông sinh học của dòng R50- kiểu cây mới ñược tạo ra sử dụng các tính trạng kiểu cây của Daikoku Dwarf.................49 2.3.4. Sử dụng dòng R50 trong chọn giống lúa lai hai dòng. .................50 2.3.5. Vật liệu nghiên cứu cho nội dung 3 ..............................................50 2.3.6. Phương pháp nghiên cứu...................................................................50 2.3.7.Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá. .................................51 2.4. Nội dung 4: Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng triển vọng Việt Lai 50 và Việt Lai 75. .........................................................................54 2.4.1. Vật liệu. .........................................................................................54 2.4.2. Nội dung........................................................................................54 2.4.3. Phương pháp khảo nghiệm............................................................55 2.4.4.Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, ñánh giá............................56 2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu.............................................................56 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. v Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57 3.1. Tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ................................57 3.1.1. ðặc ñiểm của con lai F1 khi lai xa giữa loài phụ Indica và Japonica .........................................................................................57 3.1.2. Chọn tạo dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng.................59 3.1.3. ðánh giá sự có mặt của gen tương hợp rộng (WCG) trong dòng mẹ TGWCG 530S bằng chỉ thị phân tử.................................66 3.2. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ưu tú........................71 3.2.1. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lai lại (phương pháp Bakcross) ................................................................71 3.2.2. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử...................77 3.2.3. ðặc ñiểm nông sinh học và tính kháng bệnh bạc lá của tổ hợp lúa lai mới Việt Lai 75(TGMS 135s/R75).....................................84 3.3. Sử dụng kiểu hình làm ngắn ñốt thân và làm ngắn ñốt bông từ giống Daikoku Dwarf ñể tạo vật liệu mới...........................................87 3.3.1. ðặc ñiểm hình thái làm ngắn lóng, dày thân của giống Daikoku Dwarf ............................................................................................................. 87 3.3.2. Nghiên cứu sự phân ly một số tính trạng chính ở quần thể F2 trong các cặp lai có sự tham gia của giống Daikoku Dwarf..........93 3.3.3. ðặc ñiểm nông sinh học của dòng R50- kiểu cây mới ñược tạo ra sử dụng các tính trạng kiểu cây của Daikoku Dwarf...............100 3.3.4. Sử dụng dòng R50 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ..........114 3.4. Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng triển vọng Việt Lai 75, Việt Lai 50.. 117 3.4.2. Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng Việt Lai 50........................124 Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 132 Kết luận. ....................................................................................................132 Kiến nghị. ..................................................................................................133 CÁC CÔNG TRÌNH ðà CÔNG BỐ LIÊN QUAN ðẾN LUẬN ÁN Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 134 vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT 1 Chữ viết tắt TGMS Diễn giải Thermo-genic male sterile (Bất dục ñực di truyền nhân phản ứng với nhiệt ñộ) 2 PGMS Photoperiod-genic male sterile (Bất dục ñực di truyền nhân phản ứng với ánh sáng) 3 CMS Cytoplasma male sterile (Bất dục ñực di truyền tế bào chất) 4 WCG Wide compatibility genic(Gen tương hợp rộng) 5 TGWCG Thermo-genic wide compatibility genic 6 ƯTL Ưu thế lai 7 BB Bacterial Blight (Bạc lá) 8 NIL Near Isogenic lines (Các dòng ñẳng gen) 9 DGWG Dee-Geo-Woo-Gen (ðề cước ô tiêm) 10 NSLT Năng suất lý thuyết 11 NSTT Năng suất thực thu 12 NSSVH Năng suất sinh vật học 13 HSKT Hệ số kinh tế 14 HPHD, HPBD Hạt phấn hữu dục, Hạt phấn bất dục 15 BCF... Backcross (lai trở lại) với con lai F1 16 NSCT Năng suất cá thể 17 BTST Bồi tạp sơn thanh 18 PCR Phản ứng chuỗi 19 Hb Ưu thế lai thực 20 Hs Ưu thế lai chuẩn 21 HAU Isolate Ha Noi Agriculture University -Isolate 22 JICA Japan International Cooperation Acency Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1: Các nhóm phản ứng với bệnh bạc lá ở giống lúa Nhật Bản. .......16 Bảng 3.1: Tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc/bông của con lai giữa dòng mẹ 135s, Pei Ải 64s có mang gen WCG với một số giống Indica và Japonica..............................................................57 Bảng 3.2: Một số tổ hợp ñiển hình có tỷ lệ hạt phấn hữu dục và hạt chắc cao (xuân 2008)....................................................................61 Bảng 3.3: ðánh giá dòng mẹ có khả năng mang gen tương hợp rộng (WGC) thông qua các tổ hợp lai sau............................................63 Bảng 3.4 : Một số dòng mẹ có khả năng mang gen tương hợp rộng cho con lai F1 có tỷ lệ hạt chắc cao, vụ mùa 2008..............................64 Bảng 3.5: Một số ñặc ñiểm nông sinh học của dòng mẹ TGWCG 530s, mùa 2008. .....................................................................................66 Bảng 3.6 : ðặc ñiểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS 530s và dòng mẹ mới TGWCG111s. .................................................................70 Bảng 3.7: Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của ba dòng bố 9311, D42, R308 của thế hệ lai BC1F1, vụ xuân 2006...................................................72 Bảng 3.8: Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của dòng bố 9311, D42, R308 ở thế hệ lai BC2F1, vụ mùa 2006..........................................................74 Bảng 3.9 : Tỷ lệ kháng bệnh bạc lá của ba dòng bố ở thế hệ lai BC3F1 vụ mùa 2007. ................................................................................75 Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá dòng bố R75.................78 Bảng 3.11: Tính kháng bệnh bạc lá của các dòng bố và con lai F1, vụ mùa 2008 ......................................................................................82 Bảng 3.12: ðặc ñiểm của các tổ hợp lúa lai kháng bệnh bạc lá .....................83 Bảng 3.13: Phản ứng của tổ hợp Việt Lai 75 với các chủng vi khuẩn bạc lá chính ở miền Bắc Việt Nam, vụ xuân 2009 .............................84 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. viii Bảng 3.14: ðặc ñiểm nông sinh học của tổ hợp lai Việt Lai 75 vụ mùa 2009 ..............................................................................................86 Bảng 3.15: Chiều dài các lóng trên thân chính của ba giống CR203, Q5 và Daikoku Dwarf vụ mùa năm 2006 ..........................................87 `Bảng 3.16: Tỷ lệ phân bố chiều dài các lóng trên thân của ba giống CR203, Q5 và Daikoku Dwarf vụ mùa năm 2006.......................89 Bảng 3.17 : ðộ dày vách thân của giống Daikuko Dwarf so với hai giống CR203, Q5....................................................................................90 Bảng 3.18: ðặc ñiểm về cấu trúc kiểu bông của Daikoku Dwarf so với giống Q5, CR203 và dòng số 9, vụ xuân năm 2007 ....................91 Bảng 3.19 : Sự phân ly tính trạng chiều cao cây của các tổ hợp lai vụ mùa năm 2006 ..............................................................................93 Bảng 3.20 : Sự phân ly tính trạng số gié cấp 1 của các tổ hợp lai vụ mùa năm 2006 ......................................................................................95 Bảng 3.21 : Sự phân ly tính trạng số hạt trên bông của các tổ hợp lai vụ mùa năm 2006 ..............................................................................97 Bảng 3.22: Sự phân ly tính trạng bông hữu hiệu/khóm ở F2 của các tổ hợp lai vụ mùa năm 2006.............................................................99 Bảng 3.23: Chiều dài của các lóng trên thân của dòng R50 so với giống CR203 và Q5 vụ xuân năm 2007 ...............................................102 Bảng 3.24: ðộ dày vách thân của dòng R50 so với giống CR203 và Q5.....103 Bảng 3.25 : ðặc ñiểm cấu trúc bông của các giống CR203, Q5 và dòng R50 vụ xuân năm 2007 ..............................................................110 Bảng 3.26: So sánh sự khác nhau về mật ñộ hạt của dòng R50 với giống CR203 và Q5..............................................................................111 Bảng 3.27: ðặc ñiểm nông sinh học chính của các dòng, giống lúa vụ mùa, năm 2007. ..........................................................................112 Bảng 3.28: Một số yếu tố liên quan ñến năng suất của các tổ hợp lai F1 với mẹ là dòng TGMS135s.........................................................114 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ix Bảng 3.29: Ưu thế lai ở một số tính trạng của các tổ hợp lai tham gia thí nghiệm vụ xuân, năm 2008 ........................................................116 Bảng 3.30: ðặc ñiểm nông sinh học của tổ hợp lai mới Việt Lai 50............117 Bảng 3.31: ðặc ñiểm nông sinh học của Việt Lai 75 tại các ñiểm khảo nghiệm tác giả vụ ðông xuân 2010-2011 và vụ xuân năm 2011. ...........................................................................................118 Bảng 3.32: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng ñạm bón ñến thời gian qua các giai ñoạn và tổng thời gian sinh trưởng của giống lúa Việt Lai 75..........................................................................................119 Bảng 3.33: Ảnh hưởng của thời vụ ñến các yếu tố cấu thành năng suất ......120 Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng ñạm bón ñến các yếu tố cấu thành năng suất...........................................................................121 Bảng 3.35: Ảnh hưởng của thời vụ ñến năng suất và hệ số kinh tế..............122 Bảng 3.36: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng ñạm bón ñến năng suất và hệ số kinh tế................................................................................123 Bảng 3.37: Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến các yếu tố cấu thành năng suất của giống Việt Lai 50 trong vụ xuân 2010 tại Khoa Nông học....................................................................................124 Bảng 3.38 : Ảnh hưởng của thời vụ gieo ñến năng suất của Việt Lai 50 trong vụ xuân 2010 tại Khoa Nông học .....................................125 Bảng 3.39: Ảnh hưởng của mật ñộ cấy và phương pháp cấy ñến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất (vụ mùa 2009). .................126 Bảng 3.40: Ảnh hưởng của thời vụ và lượng ñạm bón ñến các yếu tố cấu thành năng suất xuân năm 2010. ................................................127 Bảng 3.41 . Diện tích, năng suất của giống Việt Lai 50 tại một số ñịa phương........................................................................................128 Bảng 3.42: Năng suất thực thu của các giống lúa lai 2 dòng trong vụ xuân2009 ....................................................................................130 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. x DANH MỤC HÌNH Hình 1: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng sử dụng cặp mồi RM 276 1.Lad, 2.KN, 3.TGMS135s, 4- 16: F2- 25 F2- 37............................. 67 Hình 2: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng sử dụng cặp mồi RM 276. 1.KN, 2.TGMS135s, 3- 16: F2- 78→F2- 91..................................... 67 Hình 3: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng, Mồi RM276 .......................... 67 Hình 4: Kết quả kiểm tra gen tương hợp rộng, ............................................... 68 Hình 5: Bản ñiện di ñối chứng IR36 và IR64 từ Gramene ............................. 68 Hình 6: Kết quả kiểm tra gen Xa7 sử dụng cặp mồi RM5509 ....................... 79 Hình 7: Kết quả kiểm tra gen Xa21 sử dụng cặp mồi p TA 248 .................... 80 Hình 8: Kết quả kiểm tra gen Xa 21 sử dụng cặp mồi p TA 248. .................. 81 Hình 9: Tính kháng bệnh của con lai F1 Việt lai 75....................................... 85 Hình 10: Chiều dài của các lóng/thân (cm)..................................................... 88 Hình 11: Tỷ lệ phân bố tỷ lệ chiều dài các lóng trên thân của các giống . ..... 89 Hình 12: ðặc ñiểm bông lúa của giống Daikoku Dwarf ................................ 92 Hình 13: ðặc ñiểm chiều dài lóng của R50 so với hai giống CR203 và Q5 101 Hình 14: Cấu trúc bông lúa thông thường. (Takeoka original) ................... 105 Hình 15: Cấu trúc kiểu bông lúa giống CR203 ñại diện cho kiểu hình thấp cây, sử dụng gen lùn Dee-Geo-Woo-Gen (ðề Cước Ô Tiêm).............................................................................................. 106 Hình 16: Cấu trúc kiểu bông của giống lúa Q5 ñại diện cho kiểu hình thấp cây sử dụng gen lùn Ải Cước Tử........................................... 107 Hình 17: Cấu trúc kiểu bông của dòng R50 sử dụng gen lùn từ giống Daikoku Dwarf. ............................................................................. 108 Hình 18: Bông lúa tổ hợp Việt Lai 50 thấy rõ sự di truyền cấu trúc bông nghiên về dòng bố R50.................................................................... 115 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. xi DANH MỤC ẢNH Ảnh 1: ðặc ñiểm bông lúa của giống Daikoku Dwarf....................................92 Ảnh 2: Cấu trúc bông lúa thông thường. (Takeoka original) ......................105 Ảnh 3: Cấu trúc kiểu bông lúa giống CR203 ñại diện cho kiểu hình thấp cây sử dụng gen lùn Degeo-Woo-gen (ðề cước ô tiêm) .........................106 Ảnh 4: Cấu trúc kiểu bông của giống lúa Q5 ñại diện cho kiểu hình thấp cây sử dụng gen lùn Ải Cước Tử.............................................................107 Ảnh 5: Cấu trúc kiểu bông của dòng R50 sử dụng gen lùn từ giống Daikoku Dwarf.................................................................................................108 Ảnh 6: Bông lúa tổ hợp Việt Lai 50 thấy rõ sự di truyền cấu trúc bông nghiên về dòng bố R50 .................................................................................115 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. xii 1. MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Các nhà khoa học của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và nhiều nước trên thế giới ñã sử dụng thành công gen lùn ðề Cước Ô Tiêm (Dee-Geo-WooGen (DGWG) ñể tạo ra cuộc cách mạng xanh lần thứ hai, kiểu hình Ải Cước Tử (ñiển hình là giống Q5) ñã tạo ra các giống lúa thấp cây ở Trung Quốc. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc và Nhật Bản ñang phân lập các dòng thấp cây thuộc loại hình Daikoku Dwarf ñể xây dựng một chương trình khai thác nguồn gen thấp cây nhằm tăng năng suất của các giống lúa. Ở Việt Nam các nhà chọn tạo giống cũng ñang ứng dụng và khai thác hai nguồn gen ðề Cước Ô Tiêm và Ải Cước Tử trong các chương trình chọn tạo giống. ðể khai thác hiệu quả hơn bộ gen cây lúa cần xác ñịnh một kiểu hình thấp cây mới, tiềm năng năng suất cao nhằm ñáp ứng yêu cầu lương thực do dân số tăng nhanh, thiên tai khắc nghiệt và biến ñổi khí hậu ñang diễn ra theo chiều hướng bất thuận. Sử dụng các tính trạng từ kiểu hình Daikoku Dwarf làm ngắn ñốt bông, tăng số lượng gié cấp 1, số lượng hạt trên gié, tăng số hạt trên bông, tạo ra kiểu bông lúa mới trong khi vẫn có ñủ nguồn là một hướng ñi cần ñược kiểm chứng và ứng dụng trong chọn tạo giống. Con lai F1 của phép lai bố, mẹ trong cùng một loài phụ sẽ rất khó khăn tạo ra ñược tiềm năng năng suất cao do không có sự khác biệt lớn về khoảng cách di truyền giữa bố và mẹ. ðịnh hướng của các nhà chọn tạo giống lúa lai là tạo ưu thế lai cao từ phép lai xa giữa hai loài phụ Indica và Japonica là cần thiết. Tuy nhiên, một vấn ñề khó khăn trong phép lai giữa hai loài phụ là hiện tượng bán bất dục của con lai F1. Ứng dụng hiệu quả ưu thế lai của hai loài phụ trong loài O.sativa L cần có một số gen dung hoà giữa hai bộ gen của hai loài phụ ñó là gen tương hợp rộng (WCG - Wide Compability Gene). Gen này có Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 1 trong dòng mẹ hoặc dòng bố ñể khắc phục ñược hiện tượng bán bất dục ở con lai F1. Yuan Longping and Feng Jiming (2005)[107], Virmani et al (2003)[91] cho rằng, trong tương lai gần khi khai thác bộ gen của hai loài phụ Indica và Japonica có thể tăng ñược ưu thế lai lên 35- 40 %. Cho ñến nay, ở Việt Nam chưa có dòng mẹ TGMS nào mang gen tương hợp rộng ñược chọn tạo trong nước. Như vậy, việc sử dụng các dòng bố thuộc loài phụ Japonica hoặc các dòng bố thuộc kiểu hình Japonica cải tiến ñể tăng năng suất của con lai F1 vẫn chưa thể thực hiện ñược. Trong thực tế hiện nay các giống lúa thuần, lúa lai ñã ñạt năng suất khá cao nhưng nhiều khi bị bệnh bạc lá gây hại, ñặc biệt khi gieo cấy trong vụ mùa. Vụ mùa 2003 chỉ riêng bệnh bạc lá hoành hành ñã gây ra thiệt hại rất lớn cho bà con nông dân khi gieo cấy các giống lúa thuần và ñặc bịêt là các tổ hợp lúa lai nhập từ Trung Quốc. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dòng mẹ TGMS thì thời gian chuyển gen dài, duy trì cả ñặc ñiểm bất dục ổn ñịnh và cả tính kháng bệnh là rất khó khăn và mất nhiều công sức. Vì vậy, ñịnh hướng lai chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố tốt ñể tạo ra các tổ hợp lai có ưu thế lai cao, kháng bệnh bạc lá của con lai F1 là một yêu cầu cần thiết ñể chọn tạo ra các tổ hợp, giống lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá. Kết quả của các chương trình hợp tác trong nước và quốc tế ñã có nhiều nguồn gen song sử dụng gen gì, ñịnh hướng chuyển gen ra sao vào dòng bố, mẹ ñể tạo ra con lai F1 có tính thích ứng rộng, hạn chế tối ña dịch hại, cho ưu thế lai cao là một ñòi hỏi cấp bách. Ở Việt Nam cả ba vấn ñề trên vẫn còn bỏ ngỏ. Xuất phát từ thực tiễn ñó, chúng tôi tiến hành ñề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số dòng lúa mang gen lùn Daikoku, gen tương hợp rộng và gen kháng bạc lá Xa7, Xa21 trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng”. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 2 2. Mục tiêu nghiên cứu 1, Chọn tạo ñược dòng TGMS mới mang gen tương hợp rộng ñể khai thác ưu thế lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica. 2, Chuyển gen trội kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 vào ba dòng bố: 9311, D42, R308 ưu tú nhằm tạo ñược nguồn vật liệu cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá, thời gian sinh trưởng ngắn và có tiềm năng năng suất cao. 3, Sử dụng nhóm gen kiểm soát chiều dài ñốt thân, chiều dài ñốt bông của giống Daikoku Dwarf trong chọn tạo dòng lúa có kiểu hình cây cải tiến làm cơ sở cho chọn tạo các giống lúa lai hai dòng có tiềm năng năng suất cao. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học của ñề tài Thực hiện phép lai xa giữa hai loài phụ Indica/Japonica ñể tạo con lai F1 có ưu thế lai cao. Tuy nhiên con lai xa F1 có hiện tượng bán bất dục nên cần sử dụng một gen dung hòa giữa hai bộ gen ñó là gen tương hợp rộng. Vì vậy, chọn dòng mẹ TGMS mang gen tương hợp rộng có ý nghĩa thiết thực trong khai thác ƯTL giữa các loài phụ tạo ra các tổ hợp lai cho ƯTL cao. Trong khai thác ưu thế lai cao của hai loài phụ indica/japonica cần một gen dung hòa ñó là gen tương hợp rộng. Dòng TGMS mang gen tương hợp rộng là ñiều kiện ñể có thể thực hiện phép lai xa với dòng bố Japonica cải tiến cho ưu thế lai cao hơn. Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố ñể khi lai với các dòng mẹ TGMS nhiễm bệnh sẽ tạo nên con lai F1 có tính kháng bệnh bạc lá cao. Các gen kháng ñược chuyển vào dòng bố là Xa7, Xa21, hai gen kháng trội có khả năng kháng ñược nhiều chủng vi khuẩn Xanthomonas sp trên một vùng rộng lớn từ tỉnh Nghệ An ñến Lào Cai. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 3 Hiện nay, quỹ ñất gieo trồng cây lương thực ngày một giảm, các tỉnh ñồng bằng, trung du Bắc Bộ, các tỉnh Trung Bộ ñang phát ñộng trồng thêm cây vụ ñông, các vụ rau sớm ñể tăng cường khai thác quỹ ñất và tăng hiệu quả kinh tế trên một ñơn vị diện tích gieo trồng. Vì vậy các giống lúa ngắn ngày ñược sử dụng rộng rãi, phổ biến trong vụ mùa ở ðồng Bằng Bắc Bộ và vụ hè thu vùng Bắc Trung bộ là một thực tiễn khách quan cho nên khi gieo các giống lúa ngắn ngày sẽ gặp một số khó khăn cần ñược khắc phục như: Giống không chịu ñược nóng, thời tiết vụ mùa thường hay có giông bão, thất thường dẫn ñến nhiễm bệnh bạc lá nặng. Thực trạng sản xuất trên ñã cho thấy giống lúa lai (lúa thuần) năng suất cao, ngắn ngày kháng ñược bệnh bạc có một ý nghĩa lớn trong sản xuất. Do ñó, giống lúa lai hai dòng có mang một trong hai gen kháng bệnh bạc lá Xa7, Xa21 này sẽ giảm thiểu sự gây hại bệnh bạc lá khi gieo cấy trong vụ mùa sớm và hè thu. Sử dụng kiểu hình thấp cây ñể tạo giống năng suất cao, thâm canh là một ñịnh hướng ñúng của các nhà khoa học. Các nhà khoa học ñã ứng dụng thành công kiểu hình cây thấp là Dee-Woo-Geo-Gen và giống có kiểu hình cây thấp mang gen lùn Ải Cước Tử . Trong chọn tạo giống lúa cây thấp các tính trạng cho năng suất cao, chống ñổ tốt và chịu thâm canh luôn ñược các nhà khoa học xác ñịnh ñể lai tạo thành con lai F1 và chọn tạo ra các giống lúa thuần, lúa lai mới. Sử dụng vật liệu kiểu cây thấp Daikoku Dwarf sẽ có khả năng ứng dụng cao trong việc tạo thành các dòng lúa có kiểu hình cây thấp mới có tiềm năng năng suất cao. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài - Chuyển gen tương hợp rộng vào dòng mẹ TGMS ñể khai thác ưu thế lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica. Kết quả lai chuyển gen tương hợp rộng vào dòng mẹ TGMS ñã tạo ñược hai dòng mẹ TGMS mới mang gen Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 4 tương hợp rộng. Hai dòng mẹ này là cơ sở cho việc khai thác ưu thế lai ra ngoài loài phụ Indica. - Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dòng phục hồi ñã tạo ñược 2 dòng bố mới là R75 và R308BB làm vật liệu cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá . - Nghiên cứu, ứng dụng ñặc ñiểm kiểu hình của giống Daikoku Dwarf như: Làm ngắn ñốt bông, ngắn ñốt thân, cấu trúc thân vững, cấu trúc kiểu bông với mật ñộ hạt cao ñã tạo ra dòng R mới mang tên R50. Dòng R50 có kiểu cây cải tiến có khả năng phối hợp tốt góp phần tạo ra các tổ hợp lai mới với tiềm năng cao hơn. - ðã chọn tạo ñược 2 giống lúa lai mới; + Giống Việt Lai 50 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, ñã ñược công Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận cho sản xuất thử năm 2010. + Giống lúa lai hai dòng, ngắn ngày có tiềm năng năng suất cao, kháng ñược bệnh bạc lá Việt Lai 75, ñang trong thời gian khảo nghiệm. Cả hai tổ hợp Việt Lai 50 và Việt Lai 75 ñang ñược ứng dụng và mở rộng diện tích gieo cấy từ Trung du miền núi phía Bắc ñến Bắc Trung. 4. Giới hạn và ñối tượng nghiên cứu của ñề tài 4.1. Giới hạn nội dung nghiên cứu của ñề tài ðề tài tập trung nghiên cứu vào 4 nội dung chủ yếu: 1, Khai thác ưu thế lai cao trong các loài phụ ñể tạo ra con lai F1 có ưu thế lai cao và tăng cường nhiều tính trạng tốt của các dòng bố mẹ ở con lai F1. 2, Khi gieo cấy các giống lúa lai trong vụ mùa thường hay bị bệnh bạc lá do ñó lai chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào các dòng bố tốt có ý nghĩa lớn làm hạn chế bệnh bạc lá gây hại ở con lai F1. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 5 3, Ứng dụng nhóm kiểu gen từ giống lúa Daikuko Dwarf làm ngắn ñốt thân và làm ngắn ñốt bông ñể tạo ra các dòng lúa có kiểu cây mới có tiềm năng năng suất cao, chống ñổ tốt, chịu thâm canh và cho ưu thế lai cao. 4. Khảo nghiệm các tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng trong màng lưới khảo kiểm nghiệm quốc gia và khảo nghiệm của tác giả. 4.2. ðối tượng nghiên cứu + ðối tượng nghiên cứu gồm: - Các dòng lúa bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ môi trường (TGMS). - Các dòng bố cho phấn mới, có tính kháng bệnh ñể phát triển các tổ hợp lúa lai hai dòng. 4.3. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu - ðịa ñiểm nghiên cứu. Tại Khu nghiên cứu lúa của khoa Nông học và Viện Nghiên cứu lúaTrường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. - Khoa Công nghệ sinh học-Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. - Trại Rau quả Bắc Hà – Lào Cai. - Tháng 1 năm 2006 ñến tháng 10 năm 2010. 5. Những ñóng góp mới của ñề tài 5.1. ðóng góp về lý luận - Kết quả tạo ra dòng mẹ TGMS mang gen tương hợp rộng ñã cho thấy ưu thế lai cao của con lai F1 giữa hai loài phụ Indica/Japonica có tiềm năng năng suất cao hơn so với ưu thế lai trong cùng một loài phụ. - Khi tạo giống lúa lai hai, ba dòng kháng bệnh bạc lá cần sử dụng 2 gen kháng trội ñể chuyển vào dòng bố hoặc mẹ là Xa7, Xa21, sẽ tạo ra con lai F1 kháng bệnh bạc lá. - Sử dụng kiểu hình làm ngắn ñốt bông, ñốt thân từ giống Daikoku ñã tạo ra một dạng hình kiểu thấp cây mới, có tiềm năng năng suất cao, làm Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 6 nguồn vật liệu ñể lai tạo ra những giống lúa lai hai dòng mới, lúa thuần có tiềm năng suất cao. 5.2. Những ñóng góp thực tiễn - Ứng dụng gen tương hợp rộng chuyển vào dòng mẹ TGMS ñể khai thác ưu thế lai giữa hai loài phụ Indica và Japonica. Kết quả lai chuyển gen ñã tạo ñược hai dòng mẹ TGMS mới mang gen tương hợp rộng là TGWCG530s và TGWCG111s. Hai dòng mẹ này là cơ sở cho việc khai thác ưu thế lai ra ngoài các loài phụ. - Chuyển gen kháng bệnh bạc lá vào dòng phục hồi ñã tạo ñược 2 dòng bố mới là R75 và R308BB làm cơ sở cho chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng kháng bệnh bạc lá . - Nghiên cứu, ứng dụng ñặc ñiểm kiểu hình của giống Daikoku Dwarf như: Làm ngắn ñốt bông, ngắn ñốt thân, cấu trúc thân vững, cấu trúc kiểu bông với mật ñộ hạt cao ñã tạo ra dòng R mới mang tên R50. Dòng R50 có kiểu cây cải tiến, có khả năng phối hợp tốt góp phần tạo ra các tổ hợp lai mới có tiềm năng cao. - ðã chọn tạo ñược 2 giống lúa lai mới; + Giống Việt Lai 50 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và ñã ñược công Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận giống sản xuất thử theo quyết ñịnh số 643/Qð-TT-CLT, ngày 30/12/2010. + Giống lúa lai hai dòng, ngắn ngày, năng năng suất cao và kháng ñược bệnh bạc lá Việt Lai 75. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 7
- Xem thêm -