Luận án TS Nguyễn Văn Mười: Gây tạo dòng bố mẹ thơm lúa lai hai dòng

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN VĂN MƯỜI NGHIÊN CỨU GÂY TẠO CÁC DÒNG BỐ MẸ THƠM ỨNG DỤNG CHO CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG CHẤT LƯỢNG CAO Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Nguyễn Thị Trâm NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 1 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 dùng để bảo vệ 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 chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Văn Mười 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 tới PGS. Nguyễn Thị Trâm (người hướng dẫn khoa học) 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, Ban chủ nhiệm 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, viên chức Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, đặc biệt là các đồng nghiệp Phòng Công nghệ lúa lai đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn cha mẹ, vợ, con gái, bạn bè, đồng nghiệp và sinh viên thực tập các khóa giúp đỡ tôi trong nghiên cứu khoa học cũng như trong đời sống góp phần thúc đẩy việc hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017 Tác giả luận án Nguyễn Văn Mười ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vii Danh mục bảng. ix Danh mục hình. xiii Trích yếu luận án. xiv Thesis abstract.

xvi Phần 1 Mở đầu .1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Mục tiêu của đề tài.3 Phạm vi nghiên cứu .4 Những đóng góp mới của đề tài.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 4 Phần 2 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 đực 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 ánh sáng (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 của một số tính trạng liên quan đến chất lượng ở lúa .1 Di truyền và các yếu tố ảnh hưởng đến tính thơm.2 Di truyền của kích thước hạt.4 Di truyền tính trạng hàm lượng protein .5 Di truyền của một số tính trạng liên quan đến năng suất lúa.1 Số hạt trên bông .2 Tỷ lệ hạt chắc .3 Khối lượng 1000 hạt .4 Năng suất hạt .6 Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao .7 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố và các dòng TGMS .8 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nhân dòng TGMS và sản xuất lúa lai F1.1 Một số nghiên cứu về phục tráng và nhân dòng TGMS .2 Một số nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất hạt lai F1. 37 Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .1 Vật liệu nghiên cứu .2 Nội dung nghiên cứu .1 Nội dung 1: Lai tạo các dòng TGMS mới có mùi thơm và đánh giá đặc điểm nông sinh học, biểu hiện tính dục, năng suất và chất lượng của chúng.2 Nội dung 2: Đánh giá biểu hiện di truyền một số tính trạng liên quan đến chất lượng gạo từ bố mẹ đến các thế hệ con cái .3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng .4 Nội dung 4: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy trình nhân dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1 .3 Phương pháp nghiên cứu.1 Nội dung 1: Lai tạo bổ sung tính thơm cho các dòng mẹ bất dục ổn định để tạo các dòng TGMS thơm và ổn định trong điều kiện sản xuất của miền Bắc Việt Nam .2 Nội dung 2: Đánh giá mức độ biểu hiện một số tính trạng liên quan đến chất lượng gạo từ bố mẹ đến các thế hệ con cái .3 Nội dung 3: Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng .4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy trình nhân dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1 .5 Phần mềm xử lý số liệu. 55 iv Phần 4 Kết quả và thảo luận .1 Lai tạo, chọn lọc và đánh giá dòng TGMS thơm .1 Đặc điểm của các dòng bố mẹ tham gia lai và các dòng TGMS mới.2 Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử để xác định gen quy định tính thơm và tính dục của các dòng TGMS mới chọn .3 Kết quả sàng lọc cá thể của các dòng bất dục đực trong điều kiện nhân tạo.4 Kết quả đánh giá sự chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS trong điều kiện tự nhiên .5 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng TGMS trong điều kiện vụ Xuân 2012.2 Đánh giá mức độ biểu hiện một số tính trạng liên quan đến chất lượng gạo từ bố mẹ đến các thế hệ con cái .1 Nghiên cứu sự biểu hiện tính trạng về chiều dài hạt gạo lật trên mẫu hạt thu từ cây F1 của một số tổ hợp lai từ các dòng bố mẹ của chúng .2 Nghiên cứu biểu hiện tỷ lệ gạo xát, gạo nguyên trên mẫu hạt thu ở cây F1 của một số tổ hợp lai từ các dòng bố mẹ của chúng .3 Nghiên cứu biểu hiện về hàm lượng protein trên mẫu hạt thu ở cây F1 của một số tổ hợp lai lúa .4 Nghiên cứu biểu hiện về độ bền thể gel ở con lai F1 của một số tổ hợp lai lúa .5 Nghiên cứu biểu hiện về hàm lượng amylose của mẫu hạt thu từ cây F1 của một số tổ hợp lai lúa .6 Nghiên cứu biểu hiện về mùi thơm ở F1, F2 của một số tổ hợp lai lúa .3 Đánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng mới có triển vọng .1 Đặc điểm của các dòng bố mẹ tham gia vào các tổ hợp lai .2 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học, năng suất và chất lượng của các tổ hợp lai hai .3 Đánh giá khả năng kết hợp chung và khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ .4 Kết quả phân tích chỉ số chọn lọc của các tổ hợp lai .5 Kết quả so sánh các tổ hợp lai có triển vọng .4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật để thiết lập quy trình nhân dòng mẹ và sản xuất hạt lai F1 .1 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhân dòng mẹ AT27.2 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm xây dựng quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp TH6-6.

108 Phần 5 Kết luận và đề nghị. 115 Danh mục công trình đã công bố. 116 Tài liệu tham khảo. 128 vi 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 BT Bacillus Thuringensis (Bất dục kiểu BT) BT7 Bắc thơm số 7 (giống lúa) CMS Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất) CT Công thức ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long 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) HC Hương cốm (giống lúa) 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 NSLT Năng suất lý thuyết NST Nhiễm sắc thể NSTT Năng suất thực thu PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp) vii Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt PGMS Photoperiod sensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng) QTL Quantitative Trait Loci (Phương pháp di truyền để tính toán khoảng cách giữa các tính trạng) 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 (Các chuỗi lặp 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 WCG Wide Compatility Gene (Gen tương hợp rộng) viii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích, năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nước trồng lúa ở châu Á trong năm 2012 .2 Danh sách các gen tms và chỉ thị liên kết của các dòng TGMS .3 Tổng hợp kết quả chọn tạo các dòng bố mẹ và các tổ hợp lai của một số đơn vị nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước .4 Nguồn gốc một số dòng PGMS đã được phát hiện và sử dụng .5 Mười alen được phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa .6 Kiểu gen kiểm soát di truyền hàm lượng amylose .7 Mức độ đóng góp của các yếu tố vào năng suất lúa .1 Các chỉ thị phân tử DNA liên kết với gen mùi thơm fgr .