Luận án tiến sĩ: Sưu tập tuyển chọn và lọc thuần giống lúa mùa chịu mặn phục vụ mô hình lúa tôm - Trường Đại học Cần Thơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN HỮU PHÚC SƯU TẬP, TUYỂN CHỌN VÀ LỌC THUẦN GIỐNG LÚA MÙA CHỊU MẶN PHỤC VỤ MÔ HÌNH LÚA-TÔM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN HỮU PHÚC SƯU TẬP, TUYỂN CHỌN VÀ LỌC THUẦN GIỐNG LÚA MÙA CHỊU MẶN PHỤC VỤ MÔ HÌNH LÚA-TÔM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 62 62 01 10 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. VŨ ANH PHÁP TS. HUỲNH KỲ 2021 luan an LỜI CẢM TẠ …… Kính dâng! Ba mẹ suốt đời tận tụy không quản khó khăn dạy dỗ, yêu thương và nuôi con khôn lớn nên người. Xin cảm ơn những người thân đã giúp đỡ, động viên và cho tôi những gì tốt đẹp nhất trong suốt thời gian qua.

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Vũ Anh Pháp và TS. Huỳnh Kỳ - người đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ kinh phí, gợi ý, giúp đỡ và cho những lời khuyên hết sức quý báo cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Chân thành biết ơn Anh Phạm Văn Mịch, vợ chồng anh Nguyễn Văn Hải và quý Cô chú, Anh chị chủ ruộng tại các điểm thí nghiệm đã quan tâm, nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm tại địa phương.

Trần Thị Xuân Mai đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm tại Bộ Môn di truyền học phân tử, Viện Công Nghệ Sinh Học, Trường đại học Cần Thơ. Trân trọng cảm ơn Toàn thể quý Thầy cô khoa Nông Nghiệp đã dìu dắt và truyền đạt kiến thức quí báu cho tôi trong suốt thời gian theo học ở trường. Đồng cảm ơn quý Thầy cô khoa Sau đại học, Trung tâm học liệu đã tạo điều kiện, giúp đỡ, cung cấp thông tin tư liệu để tôi hoàn thành tốt luận án. Ban lãnh đạo và tập thể thầy cô Viện Nghiên cứu và phát triển đồng bằng sông Cửu Long đã động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều.

Ban lãnh đạo: Sở Khoa học Công nghệ Cà Mau, Trường Đại Học Cần Thơ và Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đã hỗ trợ một phần kinh phí thực hiện Luận án thông qua các đề tài nghiên cứu. Thân thương gởi về Em Huỳnh Thị Yến Nhi sinh viên Ngành Khoa học Cây trồng khóa 2015- 2019 và em Lê Thị Bích Hạnh học viên cao học Ngành Khoa học Cây trồng khóa 2017-2019 đã rất nhiệt tình phối hợp với tôi trong quá trình nghiên cứu. Luận án này người viết dù đã cố gắng rất nhiều nhưng kiến thức còn hạn hẹp, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong quý Thầy cô và bạn đọc chân thành góp ý để luận án được hoàn thiện hơn.

Trân trọng! Tác giả i luan an TÓM TẮT Đề tài "Sưu tập, tuyển chọn và lọc thuần giống lúa mùa chịu mặn phục vụ mô hình lúa - tôm" được thực hiện nhằm sưu tập và đánh giá một số giống lúa mùa và chọn được 02 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp cho mô hình canh tác lúa tôm, có năng suất cao (trung bình ≥ 3,5 tấn/ha), tỷ lệ xay chà đạt mức độ tốt, tỷ lệ bạc bụng thấp (≤ 15%), gạo mềm cơm (amylose trung bình ≤ 24%), có mang gen kháng rầy nâu. Đề tài với 2 nội dung chính bao gồm: (1) Sưu tập, khảo sát đánh giá nguồn gen giống lúa mùa chịu mặn và kháng rầy nâu phục vụ mô hình canh tác lúa-tôm; (2) Lọc thuần được 2 giống lúa mùa chịu mặn, thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm. Kết quả nghiên cứu nội dung 01 đã sưu tập được 24 giống, đã đánh giá 41 giống lúa về đặc tính hình thái, đặc tính nông sinh học, năng suất, phẩm chất hạt gạo, đánh giá đa dạng di truyền dựa vào 50 dấu phân tử SSR, khả năng chống chịu mặn trong phòng thí nghiệm theo phân cấp của IRRI (2013), sử dụng dấu phân tử SSR liên kết tính chống chịu mặn (RM3412, RM493), tính kháng rầy nâu (B121 và RM5479) và tính thích nghi 11 giống lúa mùa phục vụ canh tác lúa- tôm. Kết quả nội dung 02 đã chọn ra được 02 giống là Ba bông mẵn và Bờ Liếp 2 có khả năng đáp ứng mục tiêu đề tài (1); 02 giống này được lọc thuần dựa trên giá trị của 11 chỉ tiêu: chiều cao cây, số bông/m2, số hạt chắc/bông, khối lượng 1.000 hạt, năng suất (tấn/ha), gạo lức, gạo trắng, gạo nguyên, chiều dài hạt gạo trắng, bạc bụng (Cấp 9) và hàm lượng amylose.

Kết quả giống Ba bông mẵn có 73/206 dòng đạt 11/11 chỉ tiêu và giống lúa Bờ liếp 2 có 61/201 dòng đạt 11/11 chỉ tiêu (2); 02 giống chọn được khảo nghiệm diện rộng và diện hẹp trong mô hình canh tác lúa-tôm, được thực hiện qua 14 điểm thí nghiệm tại 04 tỉnh trong 02 năm 2017-2019 với các chỉ tiêu theo dõi như EC nước trong ruộng, EC nước ở độ sâu 0-20 cm và 20-40 cm, khả năng nảy chồi, chiều cao, năng suất. Giống lúa mùa Ba bông mẵn và Bờ liếp 2 đã lọc thuần thành công, thích hợp cho mô hình canh tác lúa-tôm và có mang gen kháng rầy nâu dựa vào hai dấu phân tử (B121, RM5479), có năng suất khá 3,9 tấn/ha và 3,8 tấn/ha (cải thiện năng xuất 18,2% so với giống Ba Bông mẵn đối chứng chưa lọc thuần 3,4 tấn/ha và cải thiện năng suất 15,8% so với giống Bờ liếp 2 đối chứng chưa lọc thần 3,2 tấn/ha), chất lượng xay chà tốt, tỷ lệ bạc bụng thấp (10% và 7%) và hàm lượng amylose trung bình là 21,4% và 20,7%, tương ứng. Từ khoá: Lúa mùa, chịu mặn, SSR, mô hình lúa-tôm. ii luan an ABSTRACT This project is entitled “Collection, selection and pure lines selection of salt-tolerant rice varieties for rice-shrimp systems.” The purpose of this study was to select two local varieties with with high yield (≥3.5 tons/ha), a rice milling rate at a good level (IRRI, 2014), a low rate of chalkiness of endosperm (≤15%), amylose content ≤24%, and resistance to brown planthopper.

The study consisted of two mains experiments: (1) collection and evaluation of local rice genetic resouces, (2) pure-line selection of two salt- tolerant rice varieties based on the results of experiment 1, and evaluation of two selected varieties in rice-shrimp models. The results show that a collection of 41 rice varieties was evaluated for morphological properties, agronomic properties, yield, rice quality, genetic diversity based on 50 SSR molecular markers, and salt-tolerant testing at seedling stage following the IRRI standard system (2013); using SSR molecular markers to link salt tolerance (RM3412, RM493), BPH resistance (B121 and RM5479); evaluation of some agronomic characteristics, yield components, and yield of rice varieties in the rice-shrimp system. Two selected local rice varieties, Ba bong man and Bo liep 2, were evaluated based on 11 traits: plant height, panicles per square meter, grains per panicle, weight of 1,000 grains, average yield, brown rice, white rice (%), head rice (%), white seed length, chalkiness of endosperm, and amylose content for pure line selection. The rice variety Ba bong man has 73/206 lines reaching 11/11 targets and the rice variety Bo liep 2 has 61/201 lines reaching 11/11 targets.

These selected lines were carried out at 14 experimental sites in four provinces over two years from 2017 to 2019 with monitoring indicators such as EC in the field, EC in the soil, panicles per square meter, and height and yield for the rice-shrimp system. The results showed that Ba bong man and Bo liep 2 were suitable for the rice-shrimp system, had the brown planthopper resistance gene based on two molecular markers (B121, RM5479), had yields of 3.9 tons/ha and 3.8 tons/ha (improvement of 18.2% compared to the control Ba bong man at 3.4 tons/ha, and 15.8% compared with Bo liep 2 control at 3.2 tons/ha), and had good milling quality, low chalkiness of endosperm (10%), and average amylose content of 21. Keywords: Local rice, salt tolerant in rice, SSR, rice-shrimp system. iii luan an luan an MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cảm tạ i Tóm Tắt ii Abstract iii Lời cam đoan iv Mục lục v Danh sách bảng xi Danh sách hình xiv Mục lục từ viết tắt xv CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 2 1.1 Mục tiêu chung 2 1.2 Mục tiêu cụ thể 2 1.3 Nội dung nghiên cứu 2 1.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 1.1 Ý nghĩa khoa học 2 1.2 Ý nghĩa thực tiễn 3 1.4 Tính mới của đề tài 3 1.5 Đối tượng và giới hạn của đề tài 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Sưu tập nguồn gen 4 2.1 Tình hình sưu tập đánh giá nguồn gen của thế giới 4 2.2 Tình hình sưu tập và bảo tồn nguồn gen cây lúa trong thời gian 7 qua của Việt Nam 2.2 Đánh giá quỹ gen một số giống lúa mùa vùng ĐBSCL 8 2.1 Phân loại giống theo vùng canh tác và đặc tính nông học 8 2.1 Phân loại giống theo vùng canh tác 8 2.2 Thời gian sinh trưởng 10 2.3 Chiều cao cây 11 2.4 Phân loại theo thành phần năng suất và năng suất 12 2.2 Đánh giá tính chống chịu điều kiện bất lợi sinh học và phi sinh học 16 2.1 Đánh giá kiểu hình 16 2.2 Đánh giá tính trạng sinh lý cây lúa 17 2.3 Đánh giá tính trạng phẩm chất hạt và mùi thơm 18 v luan an 2.1 Phẩm chất hạt gạo 18 2.1 Chiều dài hạt gạo 19 2.2 Mức độ bạc bụng 20 2.3 Tỷ lệ gạo nguyên (%) 20 2.4 Hàm lượng amylose và protein 20 2.2 Mùi thơm hạt gạo 22 2.4 Đa dạng sinh học và đa dạng di truyền 23 2.1 Đa dạng sinh học 23 2.2 Đa dạng di truyền 24 2.2 Xác định đa dạng di truyền 25 2.3 Tầm quan trọng của đa dạng di truyền cây lúa 27 2.4 Nghiên cứu đa dạng di truyền dựa trên tính trạng hình thái 28 2.5 Nghiên cứu đa dạng di truyền dựa trên dấu phân tử ADN 28 2.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở trên thế giới 28 2. Nghiên cứu đa dạng di truyền lúa ở trong nước 31 2.5 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa 33 2.1 Chiều cao cây lúa 33 2.2 Chiều dài rễ 33 2.4 Tổn thương lá 34 2.5 Ngưỡng chống chịu mặn của cây lúa 35 2.6 Cơ chế chống chịu mặn của cây lúa 35 2.6 Ứng dụng chỉ thị phân tử SSR trong xác định gen mục tiêu 36 2.7 Lọc thuần lúa mùa theo hướng cải thiện năng suất và chất lượng 39 2.8 Mô Hình Lúa-Tôm Vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long 40 2.1 Tầm quan trọng của mô hình lúa-tôm tại những vùng nhiễm mặn 40 2.2 Hiệu quả kinh tế của mô hình canh tác lúa-tôm 40 2.3 Một số vấn đề cần lưu ý khi canh tác lúa trên đất nuôi tôm 42 2.1 Chuẩn bị đất 42 2.2 Khuyến cáo lịch thời vụ 43 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Phương tiện 44 3.1 Địa điểm nghiên cứu 44 3.