Luận án tiến sĩ khảo sát và tuyển chọn giống lúa chịu mặn - Trường Đại học Trà Vinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH HỘI ĐỒNG KHOA HỌC ISO 9001 : 2008 BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG KHẢO SÁT VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ GIỐNG LÚA CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN TẠI CÁC HUYỆN VEN BIỂN CỦA TỈNH TRÀ VINH Chủ nhiệm đề tài : ThS. PHAN CHÍ HIẾU Chức vụ : Giảng viên Đơn vị : Bộ môn Trồng trọt – Phát triển Nông thôn, Khoa Nông nghiệp – Thủy sản Trà Vinh, ngày tháng năm 2014 luan an TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH HỘI ĐỒNG KHOA HỌC ISO 9001 : 2008 BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG KHẢO SÁT VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ GIỐNG LÚA CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN TẠI CÁC HUYỆN VEN BIỂN CỦA TỈNH TRÀ VINH Xác nhận của cơ quan chủ quản Chủ nhiệm đề tài (Ký, đóng dấu, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Phan Chí Hiếu Trà Vinh, ngày tháng năm 2014 luan an LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu thực hiện đề tài nghiên cứu này “Khảo sát và tuyển chọn một số giống lúa có khả năng chịu mặn tại các huyện ven biển của tỉnh Trà Vinh”, tôi và nhóm nghiên cứu đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô của trường Đại học Trà Vinh, anh chị tại các Sở ban ngành tỉnh Trà Vinh và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin chân thành gởi lời cám ơn đến: Ban Giám Hiệu, Ban lãnh đạo Khoa Nông nghiệp - Thủy sản trường Đại học Trà Vinh đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi và nhóm nghiên cứu có điều kiện nghiên cứu đề tài này.

Cô Huỳnh Mỹ Phượng, cô Lê Thị Đẹp phòng Khoa học Công nghệ và Đào tạo sau đại học; cô Trần Thị Cẩm Đào - chuyên viên phòng Kế hoạch - Tài vụ đã hỗ trợ tận tình tôi trong quá trình thực hiện. Anh chị tại các Phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn huyện Duyên Hải, huyện Cầu Ngang, huyện Trà Cú, huyện Châu Thành, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Trà Vinh đã nhiệt tình cung cấp số liệu thứ cấp và hỗ trợ việc tìm kiếm và thu thập các giống lúa chịu mặn ven biển. Và đặc biệt, là bà con nông dân đã cung cấp cho tôi những mẫu lúa để thực hiện đề tài nghiên cứu này. Quí Thầy cô trường Đại học Cần Thơ đã hỗ trợ tôi cập nhật và học hỏi thêm các kỹ thuật diện di, kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reation) để áp dụng cho đề tài này.

Giai đoạn đầu tham gia đề tài nghiên cứu khoa học, kiến thức của tôi cũng còn hạn chế. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô, anh chị và các bạn để kiến thức của tôi trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn. Trân trọng cám ơn! Phan Chí Hiếu i luan an TÓM LƯỢC Hiện nay, hiện tượng xâm nhập mặn do biến đổi khí hậu diễn ra ngày càng phức tạp, diện tích đất trồng lúa ngày càng thu hẹp. Yêu cầu chọn tạo ra các giống lúa có khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu, đặc biệt là tình trạng xâm nhập mặn là vô cùng cấp bách.

Do đó đề tài “Khảo sát và tuyển chọn một số giống lúa có khả năng chịu mặn tại các huyện ven biển của tỉnh Trà Vinh” được tiến hành với ứng dụng các phương pháp chọn lọc cổ điển kết hợp với sự hỗ trợ của dấu phân tử đang cho thấy hiệu quả chọn giống nhanh và chính xác. Trong nghiên cứu này, 12 giống lúa địa phương tỉnh Trà Vinh được đánh giá khả năng chịu mặn bằng cách sử dụng dung dịch Yoshida bổ sung muối NaCl ở nồng độ 0‰, 2‰, 4‰ và 6‰. Ba dấu phân tử SSR RM336, RM10825 và RM10793 đã được sử dụng để nhận diện nhanh các giống lúa liên kết với gen chịu mặn. Bên cạnh đó, chỉ tiêu về tỷ lệ K+/Na+ trên lá cũng được phân tích để cho thấy mức độ giải độc Na+ trong từng giống.

Kết quả cho thấy tỷ lệ sống sót, chiều cao thân lá đều giảm mạnh khi nồng độ mặn tăng lên. Cặp mồi RM336 liên kết chặt với QTL qPH7.1s quyết định tính trạng chiều cao thân lá trong môi trường stress mặn và 2 cặp mồi RM10793 và RM10825 liên kết với QTL qSKC1, qSNK1 và qRNK1 quyết định tính trạng nồng độ K+, tỷ lệ K+/Na+ trên lá lúa. Các giống lúa có liên kết với cả ba cặp mồi SSR trên là: Chim Vàng, Ba Túc, ST5, Bạc Liêu, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, TV13 và Trắng Tép. Ba giống Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ và TV13 cho thấy các đặc tính chịu mặn vượt trội qua kết quả thanh lọc mặn trong dung dịch Yoshida có bổ sung nồng độ muối và việc xuất hiện các băng DNA tại vị trí của chuẩn kháng Pokkali.

Thêm vào đó, kết quả phân tích tỷ lệ K+/Na+ trên lá cho thấy rằng, các giống: ST5, Lúa Sỏi, Một Bụi Đỏ, TV13 và Trắng Tép có khả năng giải độc ion Na+ hiệu quả nhất. ii luan an MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN. ii MỤC LỤC .iii DANH SÁCH BẢNG .v DANH SÁCH HÌNH.vi DANH SÁCH NHỮNG TỪ VIẾT TẮT .vii MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tà.

Mục tiêu của đề tài. Nội dung thực hiện. Phương pháp nghiên cứu. 03 CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU.

Thực trạng vùng lúa nhiễm mặn tại ĐBSCL. Thực trạng ảnh hưởng xâm nhập mặn tại tỉnh Trà Vinh. Tính chống chịu mặn của cây lúa. Tình hình nghiên cứu chọn giống lúa chịu mặn trong và ngoài nước.

11 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. Nội dung 1: Thực hiện thu thập mẫu giống lúa địa phương. Đối tượng và phương pháp thu mẫu. Kết quả thu mẫu.

Thí nghiệm 1: Ứng dụng dấu phân tử DNA nhận diện gen kháng mặn 17 2.Mục đích nghiên cứu. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu:. 20 - Kết quả ly trích DNA.

20 - Kết quả nhận diện gen kháng mặn bằng dấu SSR RM336. 20 iii luan an - Kết quả nhận diện gen kháng mặn từ cặp mồi RM10793. 21 - Kết quả nhận diện gen kháng mặn từ cặp mồi RM10825. Thí nghiệm 2: Thanh lọc tính mặn nhân tạo giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida.

Mục đích nghiên cứu. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu. 29 - Đánh giá khả năng chịu mặn của giống lúa dựa đáp ứng sinh lý.

29 - Kết quả phân tích nồng độ Na+, K+, và tỷ lệ K+/Na+ trên lá lúa. 34 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ. Kết quả nghiên cứu đề tài. Hướng phát triển của đề tài.

38 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 43 iv luan an DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng Trang 1.1 Phân tích QTL theo phương pháp cách quãng (interval)đối với tính 11 trạng hấp thu K, Na và tỉ số Na/Ka ở chồi thân 2.1 Danh sách 12 giống lúa thu thập được tại Duyên hải, Cầu Ngang, Trà Cú, 16 Châu Thành, tỉnh Trà Vinh 2.2 Trình tự 3 cặp mồi SSR được dùng trong nghiên cứu này.3 Tóm tắt kết quả nhận diện gen kháng mặn các cặp mồi 24 2.4 Dung dịch mẹ cho môi trường Yoshida 25 2.5 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng cho thanh lọc mặn 26 2.6 Tiểu chuẩn đánh giá (SES) ở giai đoạn tăng trưởng và phát triển (IRRI, 277 1997) 2.7 Tỷ lệ sống sót 12 giống lúa địa phương tỉnh Trà Vinh trong điều kiện 4‰ ở 30 giai đoạn mạ 2.8 Tỷ lệ sống sót 12 giống lúa địa phương tỉnh Trà Vinh trong điều kiện 6‰ ở 31 giai đoạn mạ 2.9 Mức độ chống chịu mặn của các giống lúa địa phương tỉnh Trà Vinh ở giai 32 đoạn mạ sau 19 ngày xử lý mặn 2.10 Ảnh hưởng của Nồng độ muối lên chiều cao thân lá trung bình các giống 33 2.11 Ảnh hưởng của giống lên chiều cao thân lá trung bình ở 4 nghiệm thức 33 2.12 Kết quả phân tích nồng độ Na+, K+ và tỷ lệ K+/Na+ trên lá các giống lúa 35 3.13 Tổng hợp kết quả hai thí nghiệm tuyển chọn, đánh giá giống chịu mặn 36 v luan an DANH SÁCH HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1 Đoạn gen Saltol trên nhiễm sắc thể lúa, vị trí xác định của các SSR 10 1.2 Đoạn gen Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 của lúa, vị trí xác định 13 của các SSR marker 2.1 Sơ đồ minh họa chu kỳ phản ứng PCR 19 2.2 Phổ điện di kiểm tra DNA ở 14 giống lúa 20 2.3 Phổ điện di sản phẩm PCR 14 giống lúa thí nghiệm từ cặp mồi 21 RM336 trên gel polyacrylamide 12% 2.4 Phổ điện di sản phẩm PCR 14 giống lúa thí nghiệm từ cặp mồi 22 RM10793 trên gel polyacrylmide 12%.5 Phổ điện di sản phẩm PCR 14 giống lúa thí nghiệm từ cặp mồi 23 RM10825 trên gel polyacrylmide 12%.6 Sơ đồ thí nghiệm thanh lọc tính mặn nhân tạo ở thời điểm 19 NSC 28 2.7 Biểu đồ thể hiện tương tác giữa giống và nồng độ muối lên chiều cao 34 thân lá trung bình các giống lúa thí nghiệm 3.6 Tỷ lệ sống của 12 giống lúa địa phương Trà Vinh không xử lý muối 48 3.7 Tỷ lệ sống của 12 giống lúa địa phương Trà Vinh xử lý muối ở 2 %0 48 3.8 Tỷ lệ sống của 12 giống lúa địa phương Trà Vinh xử lý muối ở 4 %0 49 3.9 Tỷ lệ sống của 12 giống lúa địa phương Trà Vinh xử lý muối ở 6 %0 49 vi luan an DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ANLT : An ninh lương thực BĐKH : Biến đổi khí hậu CI : Chloroform Isoamylalcohol CTAB : Cetyl trimethyl ammonium bromide DNA : Deoxyribo Nucleic Acid dNTPs : Deoxynucleotide Triphosphates ĐBSCL : Đồng bằng Sông Cửu Long ĐBSH : Đồng bằng Sông Hồng FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) FAOSTAT : The Food and Agriculture Organization Corporate Statistical Database KIP : Key Informant Panel NIAS : Netherlands Institute for Advanced Study (Viện nghiên cứu Sinh học Nông nghiệp ở Tsubaka) NSC : Ngày sau chủng mặn NST : Nhiễm sắc thể PCR : Polymerase Chain Reation PTNT : Phát triển nông thôn QTL : Quantitative Trait Loci RNA : Ribo Nucleic Acid SSR : Simple Sequence Repeats TAE : Tris-Acid acetic-EDTA Taq polymerase : Thermus aquaticus polymerase TBE : Tris-Borate-EDTA TE : Tris-EDTA VN : Việt Nam vii luan an MỞ ĐẦU 1.