Luận án TS: Đánh giá TGMS mới, chọn tạo lúa lai hai dòng tại Bắc VN - Phạm Văn Thuyết

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM VĂN THUYẾT ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Lê Quốc Doanh PGS. Trần Văn Quang NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng 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 giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày.năm 2017 Tác giả luận án Phạm Văn Thuyết i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian 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 hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc PGS. Lê Quốc Doanh và PGS. Trần Văn Quang đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện 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 viên chức Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ công chức Cục Trồng trọt và Phòng Cây lương thực, Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện 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 khuyến khích tôi hoàn thành luận án.

Hà Nội, ngày. năm 2017 Tác giả luận án Phạm Văn Thuyết ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vi Danh mục các bảng. viii Danh mục các hình. xii Trích yếu luận án. xiii Thesis abstract.1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Mục tiêu nghiên cứu .3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .4 Những đóng góp mới của luận án .5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Tổng quan tài liệu .1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nước .1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới .2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước .2 Hệ thống bất dục sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng .1 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa .2 Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa .3 Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng .1 Phương pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng .2 Phương pháp tạo dòng bố lúa lai .4 Di truyền tính trạng mùi thơm, kích thước hạt và các yếu tố cấu thành năng suất ở lúa .1 Di truyền tính thơm .2 Di truyền của kích thước hạt.3 Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất .5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng .6 Khả năng kết hợp của các dòng bố, mẹ lúa lai.7 Nghiên cứu khả năng chịu nóng của lúa .8 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 .1 Xác định thời vụ sản xuất hạt lai F1 .2 Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ .3 Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản .4 Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 .9 Biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa lai .1 Đặc điểm sử dụng dinh dưỡng của lúa lai .2 Kỹ thuật thâm canh lúa lai. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .1 Địa điểm nghiên cứu .2 Thời gian nghiên cứu .2 Vật liệu nghiên cứu .3 Nội dung nghiên cứu .1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của dòng bố .2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng HQ21 (E15S/R29).4 Phương pháp nghiên cứu.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của dòng bố .2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng HQ21 (E15S/R29) .5 Phương pháp phân tích số liệu. Kết quả và thảo luận .1 Đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ TGMS mới và khả năng chịu nóng của các dòng bố .1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố .2 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng mẹ TGMS mới .3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định gen qui định tính mẫn cảm nhiệt độ của các dòng TGMS mới và các dòng TGMS phổ biến.4 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao, đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh học của các dòng bố trong điều kiện xử lý nhân tạo .2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1 và khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố .1 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Xuân 2014 .2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Mùa 2014 .3 Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng .1 Kết quả khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 .2 Kết quả so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân và Mùa 2014 .3 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành hạt của các tổ hợp lúa lai ha dòng mới trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo ở vụ Mùa 2014 .4 Xây dựng quy trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 (E15S/R29) .1 Kết quả hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 .2 Kết quả hoàn thiện quy trình canh tác giống lúa lai hai dòng HQ21. Kết luận và đề nghị.

131 Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án. 132 Tài liệu tham khảo. 146 v 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) AT Aromatic TGMS line (Dòng TGMS thơm) 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 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) 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 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) vi Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt 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) TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ) TGST Thời gian sinh trưởng ƯTL Ưu thế lai VX Vụ Xuân VM Vụ Mùa WCG Wide Compatility Gene (Gen tương hợp rộng) vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nước trồng lúa ở Châu Á trong năm 2012 .1 Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các marker sử dụng trong phản ứng PCR .1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố .2 Một số tính trạng số lượng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 .3 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS mới và dòng bố .4 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 .5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 .6 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Xuân 2013 .7 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Mùa 2013 .8 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 .