Luận án tiến sĩ nông nghiệp: Đánh giá nguồn vật liệu bố mẹ và chọn tạo giống lúa lai thơm hệ hai dòng tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM .  …… TRẦN MẠNH CƢỜNG ĐÁNH GIÁ NGUỒN VẬT LIỆU BỐ MẸ VÀ CHỌN TẠO GIỐNG LÖA LAI THƠM HỆ HAI DÕNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 62 62 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1: GS. Trần Duy Quý 2: PGS. Trần Văn Quang HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ bất kỳ một luận án hay công trình khoa học nào. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận án đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc, mọi sự giúp đỡ đã đƣợc cảm ơn.

Tác giả luận án Trần Mạnh Cƣờng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận đƣợc sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TSKH Trần Duy Quý và PGS.TS Trần Văn Quang đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng nhƣ hoàn chỉnh luận án. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Cây Lƣơng thực và Cây thực phẩm, Ban Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa lai, Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ các phƣơng tiện, trang thiết bị, vật liệu nghiên cứu và kinh phí để thực hiện đề tài nghiên cứu này.

Sau cùng là gia đình đã luôn động viên khích lệ, tạo điều kiện về thời gian, công sức và kinh tế để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận án Trần Mạnh Cƣờng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC BẢNG VIII DANH MỤC HÌNH XII MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án 1 2.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài luận án 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án 3 3. Ý nghĩa khoa học 3 3. Ý nghĩa thực tiễn 3 4.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4 5. Những đóng góp mới của đề tài luận án 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 6 1. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nƣớc 6 1. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 6 1.

Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nƣớc 14 1. Hệ thống bất dục đực sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng 18 1. Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa 18 1. Bất dục di truyền nhân cảm ứng ánh sáng (PGMS) ở lúa 20 1.

Phƣơng pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng 22 1. Phƣơng pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng 22 iv 1. Phƣơng pháp tạo dòng bố lúa lai 26 1. Di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng ở lúa 29 1.

Di truyền và các yếu tố ảnh hƣởng đến tính thơm 29 1. Di truyền của kích thƣớc hạt 33 1. Di truyền hàm lƣợng amylose 34 1. Di truyền tính trạng hàm lƣợng protein 35 1.

Di truyền tính trạng nhiệt độ hóa hồ 36 1. Di truyền tính trạng độ bền thể gel 36 1. Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa lai chất lƣợng cao 37 1. Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố và các dòng TGMS 40 1.

Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F 1 43 1. Xác định thời vụ sản xuất hạt lai F1 44 1. Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 45 1. Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản 45 1.

Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 46 CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2. Vật liệu nghiên cứu 48 2. Nội dung nghiên cứu 48 2. Phƣơng pháp nghiên cứu 49 2.

Đánh giá và chọn lọc dòng bố mẹ phục vụ cho chọn tạo tổ hợp lúa lai thơm hai dòng 49 2. Đánh giá khả năng kết hợp và tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng 55 2. So sánh các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2012 57 2. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật để thiết lập quy trình nhân dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1 58 2.

Khảo nghiệm giống lúa lai hai dòng HQ19 61 v CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 63 3. Đánh giá và chọn lọc dòng bố, mẹ phục vụ cho chọn tạo tổ hợp lúa lai hai dòng thơm 63 3. Đánh giá khả năng kết hợp và tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng 91 3. Kết quả so sánh, tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2012 111 3.

Kết quả thiết lập qui trình sản xuất hạt F1 của tổ hợp lúa lai hai dòng HQ19 và qui trình nhân dòng mẹ E15S-2 115 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 131 1. Đề nghị 132 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 133 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 PHỤ LỤC 154 vi DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa ADN Acid Deoxyribo Nucleic Axít Deoxyribonucleic AFLP Amplified Fragment Length Đa hình chiều dài đoạn phân cắt đƣợc Polymorphism nhân bội ARN Acid Ribonucleic Axít ribonucleic cM Centimorgan Đơn vị khoảng cách bản đồ di truyền CMS: Cytoplasmic Male Sterile Bất dục đực tế bào chất, ký hiệu là dòng A EGMS: Environment sensitive Dòng bất dục đực di truyền nhân Genic Male Sterility mẫn cảm với môi trƣờng FAO: Food and Agriculture Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Oganization Liên Hiệp Quốc GCA: General Combining Ability Khả năng kết hợp chung IAARD: Indonesian Agency for Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông Agricaltural Research and nghiệp Indonesia Development IRRI: International Rice Research Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế Institute MAS: Marker Assisted Selection Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử PGMS: Photoperiod sensitive Dòng bất dục đực chức năng di truyền Genic Male Sterility nhân mẫn cảm quang chu kỳ QTL: Quantitative Trait Loci Locus tính trạng số lƣợng RIL Recombinant inbred lines Dòng thuần tái hợp SCA: Special Combining Ability Khả năng kết hợp riêng SNP- Single nucleotide Đa hình nucleotit đơn vii polymorphisms SSRs Simple sequence repeats Trình tự lặp lại đơn giản TGMS: Thermosensitive Genic Dòng bất dục đực chức năng di truyền Male Sterility nhân mẫn cảm nhiêt độ UTL Ƣu thế lai WCG: Wide Compatibility Gene Gen tƣơng hợp rộng viii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nƣớc trồng 12 lúa ở châu Á trong năm 2012 2.1 Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng nấu nƣớng theo tiêu chuẩn 51 10TCN 590-2004 2.2 Các chỉ thị phân tử DNA liên kết với gen mùi thơm fgr 53 2.3 Nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm trong xử lý ngƣỡng của các dòng 54 TGMS 3.1 Một số tính trạng nông học của các dòng TGMS thơm mới phân 64 lập trong vụ Mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.2 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS mới phân lập 66 trong điều kiện vụ Mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.3 Tỷ lệ thò vòi nhụy và khả năng nhận phấn của các dòng TGMS 67 mới phân lập trong điều kiện vụ Mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.4 Kết quả kiểm tra mùi thơm qua lá của các dòng TGMS mới phân 69 lập trong vụ Mùa 2011 tại Gia lâm, Hà Nội 3.5 Kết quả xác định ngƣỡng nhiệt độ chuyển đổi tính dục của các 70 dòng TGMS trong vụ Mùa 2011 (trong Phytotron) 3.6 Tỷ lệ hữu dục của các dòng TGMS mới phân lập trong vụ Mùa 72 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội (ở điều kiện tự nhiên) 3.7 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng TGMS mới trong 76 vụ Xuân 2012 3.8 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên trên đồng ruộng của các dòng 77 TGMS mới trong vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.9 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng TGMS 78 mới trong vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.10 Đánh giá chất lƣợng và mùi thơm gạo của các dòng TGMS mới 80 trong vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội ix 3.11 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các dòng R trong 83 điều kiện vụ Mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.12 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng R trong điều kiện 84 vụ mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.13 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng R 85 trong điều kiện vụ mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.14 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng thƣơng trƣờng của 87 các dòng R trong điều kiện vụ mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.15 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng dinh dƣỡng của các 88 dòng R trong điều kiện vụ Mùa 2011 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.16 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng nấu nƣớng của các 89 dòng R trong điều kiện vụ mùa 2011 3.17 So sánh kết quả đánh giá cảm quan và phát hiện gen thơm bằng 91 PCR 3.18 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 93 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.19 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa 94 lai trong vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.20 Một số chỉ tiêu chất thƣơng trƣờng của các tổ hợp lai trong vụ 96 Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.21 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng dinh dƣỡng của các tổ 99 hợp lai trong vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.22 Tổng hợp phiếu đánh giá cảm quan cơm bằng phƣơng pháp cho 101 điểm 3.23 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ về các yếu tố 103 cấu thành năng suất và năng suất ở vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.24 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số 104 tính trạng chất lƣợng ở vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội x 3.25 Giá trị khả năng kết hợp riêng về tính trạng số bông trên khóm 105 của các dòng bố mẹ ở vụ Xuân 2012 tại Gia Lâm, Hà Nội 3.