Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đa dạng di truyền và sử dụng giống lúa màu triển vọng tại Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------- HOÀNG THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ GIỐNG LÚA MÀU TRIỂN VỌNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------- HOÀNG THỊ HUỆ NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG DI TRUYỀN VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ GIỐNG LÚA MÀU TRIỂN VỌNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. HOÀNG TUYẾT MINH Hà Nội - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ, hợp tác cho việc thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ dẫn rõ nguồn gốc.

Tác giả luận án Hoàng Thị Huệ i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới hai Thầy hướng dẫn PGS. Lã Tuấn Nghĩa - Giám đốc Trung tâm Tài nguyên thực vật và GS. Hoàng Tuyết Minh – Hội Giống cây trồng Việt Nam, và những Thầy Cô đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng như hoàn thành luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Tài nguyên thực vật, Bộ môn Đa dạng sinh học nông nghiệp, bạn bè đồng nghiệp trong Trung tâm Tài nguyên thực vật đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các tập thể, cá nhân thuộc Viện Bảo vệ thực vật, Đại học Hiroshima, cán bộ và nông dân huyện Lộc Hà – Hà Tĩnh, huyện Con Cuông – Nghệ An đã hợp tác, giúp đỡ và phối hợp trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo, các anh, chị, em trong Ban Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi vô cùng biết ơn các thành viên trong gia đình đã luôn bên cạnh, động viên khích lệ, tiếp thêm sức mạnh và nghị lực để tôi hoàn thiện công trình nghiên cứu này.

Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả Hoàng Thị Huệ ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC VIẾT TẮT. vi DANH MỤC BẢNG. viii DANH MỤC HÌNH.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu của đề tài. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Những đóng góp mới của đề tài.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. 2 CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU .1 Giới thiệu chung về cây lúa màu. Nguồn gốc và phân bố. Giá trị sử dụng của cây lúa màu.

Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa màu trên thế giới và Việt Nam. Trên thế giới. Tình hình nghiên cứu về cây lúa màu. Nghiên cứu bảo tồn và chọn tạo giống lúa màu.

Nghiên cứu đa dạng di truyền cây lúa màu .3 Nghiên cứu khả năng kháng bệnh của cây lúa màu .4 Nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây lúa màu .5 Nghiên cứu chất lượng cây lúa màu. Nghiên cứu kỹ thuật gieo trồng cây lúa màu. 33 CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…37 2. Vật liệu nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu .1 Nghiên cứu đa dạng di truyền nguồn gen lúa màu ở Việt Nam .2 Đánh giá đặc điểm nông sinh học chính và khả năng kháng bệnh của nguồn gen lúa màu đại diện .3 Đánh giá hoạt tính chống oxy hóa và vi chất của giống lúa màu triển vọng .4 Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật gieo trồng cho 2 giống lúa màu triển vọng. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu .1 Phương pháp nghiên cứu về chất lượng. Phương pháp nghiên cứu khả năng chịu hạn.

Phương pháp nghiên cứu đa dạng di truyền sử dụng chỉ thị phân tử SSR. Phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học của nguồn gen lúa màu. Phương pháp nghiên cứu khả năng kháng bệnh. Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật gieo trồng giống lúa màu triển vọng.

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu. 58 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .1 Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa màu ở Việt Nam .1 Đánh giá đa dạng dựa trên chỉ tiêu chất lượng .2 Đánh giá đa dạng dựa trên khả năng chịu hạn .3 Đánh giá đa dạng di truyền sử dụng chỉ thị phân tử SSR .2 Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học chính và khả năng kháng bệnh của nguồn gen lúa màu đại diện. Đánh giá một số đặc điểm nông sinh học chính của các mẫu giống lúa màu đại diện .2 Đánh giá khả năng kháng bệnh đạo ôn của các mẫu giống lúa màu đại diện. Đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các mẫu giống lúa màu đại diện .3 Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa và hàm lượng vi chất của giống lúa màu triển vọng .1 Đánh giá hoạt tính chống oxi hóa của 2 giống lúa màu triển vọng .2 Đánh giá hàm lượng vi chất của 2 giống lúa màu triển vọng.

Nghiên cứu xây dựng biện pháp kỹ thuật gieo trồng đối với giống lúa màu triển vọng .1 Nghiên cứu về thời vụ .2 Nghiên cứu về mật độ .3 Nghiên cứu về phân bón. 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 130 v DANH MỤC VIẾT TẮT ADN : Deoxyribonucleic acid AFLP : Amplified Fragment Length Polymorphism bp : Base pair BVTV : Bảo vệ thực vật CASE : Center analysis services experimental CĐQH : Cường độ quang hợp CĐTN : Cường độ thoát nước Cs : Cộng sự CT : Công thức CTAB : Cetyl trimethylammonium bromide ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long DHA : Docosa hexaenoic acid dNTP : Deoxynucleotide triphosphates DPPH : 1,1 – diphenyl – 2 – picrylhydrazyl INDEL : Insertion Deletion INRC : Indian Rice Collection IPGRI : International plant genetic resources institute IRRI : International Rice Research Institute ISSR : Inter- Simple Sequence Repeat KH&CN : Khoa học và công nghệ KL : Khối lượng NHG : Ngân hàng gen NN : Nông nghiệp NSTT : Năng suất thực thu PAL : Phenylalaninamonia lyaza PCR : Polymerase Chain Reaction PIC : Polymorphism Information Content ppm : Parts per million PTNT : Phát triển nông thôn QTL : Quantitative trait locus vi RAPD : Random Amplified Polymorphic RCD : Randomized complete design SNP : Single Nucleotide Polymorphism SPAD : Chỉ số tương quan với hàm lượng diệp lục SSR : Simple Sequence Repeats TGST : Thời gian sinh trưởng TH : Tổng hợp TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TNTV : Tài nguyên thực vật TV : Thời vụ WHO World Health Organization vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Phân bố của nguồn gen lúa màu (black rice) trên thế giới.

Nhu cầu tiêu thụ gạo chất lượng (1. Tính trạng đặc biệt của các giống lúa màu (red varieties) điển hình tại Ấn Độ. Một số giống lúa và gen kháng đạo ôn. Một số giống lúa và gen kháng bạc lá.

Danh sách 90 mẫu giống lúa màu nghiên cứu .Danh sách 40 chỉ thị phân tử SSR sử dụng trong nghiên cứu .Thành phần cho một phản ứng PCR. Các chỉ tiêu theo dõi đặc điểm nông sinh học. Phân loài phụ Indica/Japonica và Nếp/Tẻ của các mẫu giống lúa màu .Đánh giá các chỉ tiêu xay xát của các mẫu giống lúa màu. Mối quan hệ giữa độ thơm với phân loài phụ Indica/Japonica và Nếp/Tẻ của các mẫu giống lúa màu .Mối quan hệ giữa hàm lượng amylose với loài phụ Indica/Japonica và Nếp/Tẻ của các mẫu giống lúa màu.

Mối quan hệ giữa độ phân hủy kiềm, nhiệt độ hóa hồ với loài phụ Indica/Japonica và Nếp/Tẻ của các mẫu giống lúa màu. Mối quan hệ giữa hàm lượng anthocyanin và màu sắc gạo lật của các mẫu giống lúa màu. Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa nghiên cứu sau khi xử lý KClO3 3%. Kết quả chiều dài thân và chiều dài rễ của một số mẫu giống có khả năng sinh trưởng.

Thông tin đa hình tại các locut SSR nghiên cứu của các mẫu giống lúa màu. Tỷ lệ khuyết số liệu (M%) và dị hợp tử (H%) của các mẫu giống lúa màu nghiên cứu. Danh sách các mẫu giống lúa màu được chọn sử dụng phần mềm hệ số chọn lọc. Thông tin về 16 mẫu giống lúa màu đã chọn.

Kết quả về chiều cao cây và số nhánh. Một số đặc điểm đặc trưng của các mẫu giống lúa màu đại diện. Đánh giá tính kháng bệnh đạo ôn của các mẫu giống lúa màu đại diện. Đánh giá tính kháng bệnh bạc lá của các mẫu giống lúa màu đại diện.

Hoạt tính chống oxi hoá của 2 giống lúa màu triển vọng……………. Hàm lượng Phenolic tổng số của 2 giống lúa màu triển vọng…………. Hàm lượng Flavonoid tổng số của 2 giống lúa màu triển vọng………. Hàm lượng sắt và kẽm của 2 giống lúa màu triển vọng……………….

Ảnh hưởng của thời vụ đến một số đặc điểm chính của giống lúa Bát vụ mùa 2015 và 2016 tại Hà Tĩnh. Ảnh hưởng của thời vụ đến một số đặc điểm chính của giống lúa Khẩu cẩm xẳng vụ Mùa 2015 và 2016 tại Nghệ An. Ảnh hưởng của mật độ cấy đến một số tính trạng chính của giống lúa Bát vụ Mùa 2015 và 2016 tại Hà Tĩnh. Ảnh hưởng của mật độ cấy đến một số tính trạng chính của giống lúa Khẩu cẩm xẳng vụ Mùa 2015 và 2016 tại Nghệ An.

Ảnh hưởng của phân bón phức hỗn hợp NPK đến một số tính trạng chính của giống lúa Bát vụ Mùa 2015 và 2016 tại Hà Tĩnh. Ảnh hưởng của phân bón phức hỗn hợp NPK đến một số tính trạng chính của giống lúa Khẩu cẩm xẳng vụ Mùa 2015 và 2016 tại Nghệ An. 113 ix DANH MỤC HÌNH Hình 2. Sơ đồ cách tiếp cận nghiên cứu của luận án.

Hình ảnh đặc trưng các điểm phân hủy kiềm và nhiệt độ hóa hồ. Đánh giá độ thơm của các mẫu giống lúa màu…………………… 63 Hình 3. Đánh giá hàm lượng amylose của các mẫu giống lúa màu .