Luận án nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ NÔNG NGHIâP VÀ PTNT VIâN KHOA HâC NÔNG NGHIâP VIâT NAM ø÷ø÷ NGUYàN THà NHÀI NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG CHÞ THà PHÂN TĀ CHâN T¾O GIÞNG KHÁNG BâNH Đ¾O ÔN TRÊN NÞN DI TRUYÞN CĂA GIÞNG LÚA BC15 LUÀN ÁN TI¾N S) NÔNG NGHIâP HÀ NÞI – 2023 BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ NÔNG NGHIâP VÀ PTNT VIâN KHOA HâC NÔNG NGHIâP VIâT NAM ø÷ø÷ NGUYàN THà NHÀI NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG CHÞ THà PHÂN TĀ CHâN T¾O GIÞNG KHÁNG BâNH Đ¾O ÔN TRÊN NÞN DI TRUYÞN CĂA GIÞNG LÚA BC15 Chuyên ngành: Di truyßn và Chãn gißng cây trßng Mã sß: 9620111 LUÀN ÁN TI¾N S) NÔNG NGHIâP Ng°ái h°ßng d¿n khoa hãc: 1. Nguyán Thá Thanh Thăy 2. Lê Hùng L*nh HÀ NÞI - 2023 i LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cąu căa tôi d°ßi sự h°ßng d¿n căa Quý thÅy cô h°ßng d¿n và sự giúp đỡ căa tÁp thể cán bá nghiên cąu công tác t¿i Bá môn Sinh học phân tÿ - Vián Di truyÃn Nông nghiáp. Toàn bá sá liáu và kÁt quÁ nghiên cąu trong luÁn án là trung thực và ch°a từng đ°ÿc sÿ dāng để công bá trong các công trình nghiên cąu để nhÁn học vá, các thông tin trích d¿n trong luÁn án đÃu đã đ°ÿc chß rõ ngußn gác.

Hà Nái, ngày tháng năm 2023 Tác giÁ luÁn án Nguyán Thá Nhài ii LàI CÀM ¡N Để hoàn thành luÁn án này, nghiên cąu sinh đã nhÁn đ°ÿc sự giúp đỡ tÁn tình căa Quý thÅy, cô giáo, căa tÁp thể, đßng nghiáp, b¿n bè và gia đình. Tr°ßc hÁt, Nghiên cąu sinh xin gÿi lái cÁm ¢n chân thành và sâu sÃc tßi TS. Nguyßn Thá Thanh Thăy và PGS. Lê Hùng Lĩnh đã tÁn tình h°ßng d¿n, giúp đỡ và hß trÿ Nghiên cąu sinh trong suát quá trình công tác cũng nh° trong thái gian học tÁp, nghiên cąu và hoàn thành luÁn án này.

Nghiên cąu sinh xin chân thành cÁm ¢n tÁp thể các cán bá nghiên cąu công tác t¿i Bá môn Sinh học Phân tÿ - Vián Di truyÃn Nông nghiáp đã giúp đỡ, đáng viên và chia sẻ kinh nghiám trong suát quá trình làm luÁn án. Nghiên cąu sinh xin bày tß lòng biÁt ¢n tßi Ban Giám đác Vián Khoa học Nông nghiáp Viát Nam, Ban Thông tin và Đào t¿o, Ban Lãnh đ¿o Vián Di truyÃn Nông nghiáp, Quý thÅy cô giáo đã d¿y dß, h°ßng d¿n và t¿o mọi điÃu kián thuÁn lÿi cho Nghiên cąu sinh trong suát quá trình học tÁp và hoàn thành luÁn án. Nghiên cąu sinh xin chân thành cÁm ¢n gia đình và b¿n bè đã nhiát tình đáng viên, quan tâm và giúp đỡ Nghiên cąu sinh trong quá trình học tÁp và nghiên cąu khoa học. Xin trân trọng cÁm ¢n! Hà Nái, ngày tháng năm 2023 Tác giÁ luÁn án Nguyán Thá Nhài iii MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN.

ii DANH MĀC CHĀ VIÀT TÂT. vii DANH MĀC BÀNG .ix DANH MĀC HÌNH. Tính cấp thi¿t của đÁ tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Đối tượng và ph¿m vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Ph¿m vi nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.

Tính mới của đÁ tài nghiên cứu .4 CH¯¡NG 1: TàNG QUAN TÀI LIàU. Tình hình sÁn xuất lúa g¿o và Ánh hưởng của bệnh đ¿o ôn đ¿n sÁn xuất lúa của Việt Nam. Tình hình sÁn xuất lúa g¿o của Việt Nam. Ành hưởng của bệnh đ¿o ôn đ¿n sÁn xuất lúa của Việt Nam.

Chß thá di truyÁn và ứng dụng chß thá di truyÁn trong chọn t¿o giống cây trồng. Chß thá di truyÁn. Một số phương pháp ứng dụng chß thá di truyÁn trong chọn t¿o giống cây trồng. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS).

Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC). Bệnh đ¿o ôn và nghiên cứu quÁn lý bệnh đ¿o ôn h¿i lúa. Phân lo¿i nấm bệnh đ¿o ôn h¿i lúa. Phân loại dựa trên phương pháp isozyme.

Phân loại dựa trên chỉ thị phân tử. Phân loại bằng bộ dòng chỉ thị. Các biện pháp quÁn lý bệnh đ¿o ôn. Nghiên cứu gen kháng bệnh đ¿o ôn và ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn.

Các gen kháng bệnh đ¿o ôn trên lúa và các chß thá liên k¿t với gen kháng. Những nghiên cứu ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn trên th¿ giới. Những nghiên cứu ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn t¿i Việt Nam .38 CH¯¡NG 2: NàI DUNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU. VÁt liệu nghiên cứu.

Các chß thá phân tử và hóa chất. Nội dung nghiên cứu. Đáa điểm nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp thu thÁp, đánh giá và đánh danh nấm đ¿o ôn lúa. Phương pháp thu thập mẫu bệnh đạo ôn cổ bông. Phương pháp phân lập, bảo quản nấm đạo ôn (Hayashi và cs. Phương pháp lây nhiễm nhân tạo nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs.

Phương pháp đánh giá phản ứng bệnh trên lá lúa (JIRCAS, 2009). Phương pháp định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs. Phương pháp xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn còn hiệu lực. Phương pháp chọn giống bằng chß thá phân tử và lai trở l¿i (MABC).

Phương pháp lai tạo, chọn lọc cá thể, phát triển quần thể tích hợp đa gen kháng bệnh đạo ôn. Phương pháp sinh học phân tử. Phương pháp bố trí, theo dõi, đánh giá thí nghiệm đồng ruộng và đánh giá tính kháng đạo ôn của dòng lúa triển vọng trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo. Phương pháp tính toán, xử lý số liệu .55 CH¯¡NG 3: KÀT QUÀ NGHIÊN CĄU VÀ THÀO LUÀN.

Thu thÁp, đánh giá và đánh danh các nòi nấm bệnh đ¿o ôn gây h¿i ở các tßnh phía bắc. Thu thÁp, phân lÁp và lưu giữ m¿u nấm bệnh đ¿o ôn ở các tßnh phía Bắc. Đánh giá độc tính và đánh danh các nòi nấm đ¿o ôn phổ bi¿n t¿i các tßnh phía Bắc. Đánh giá độc tính của các mẫu nấm bệnh đạo ôn trên bộ dòng lúa chỉ thị.

Kết quả định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn tại các tỉnh phía Bắc dựa trên kiểu phản ứng bệnh của bộ các dòng lúa chỉ thị. Xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn hiệu quÁ t¿i các tßnh phía bắc và chọn lọc các chß thá phân tử liên k¿t với các gen kháng bệnh đ¿o ôn. Xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn hiệu quÁ t¿i các tßnh phía Bắc thông qua đánh giá kiểu hình tính kháng với các nòi nấm đ¿o ôn. Chọn lọc bộ chß thá phân tử liên k¿t phục vụ cho công tác chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn.

Xác định chỉ thị phân tử liên kết cho đa hình giữa các dòng lúa mang đơn gen kháng trên locut Piz với giống lúa BC15. Xác định chỉ thị phân tử liên kết cho đa hình giữa các dòng mang đơn gen kháng trên locut Pik với giống lúa BC15. Xây dựng và chọn t¿o nguồn vÁt liệu chọn giống. Lựa chọn bố mẹ, chọn lọc bộ chß thá phân tử cho đa hình và lai t¿o quần thể F1.

Chọn lọc nguồn vật liệu bố mẹ cho lai tạo. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống. Lai tạo quần thể F1. Lai t¿o, đánh giá và chọn lọc cá thể con lai mang gen kháng trong các quần thể lai trở l¿i.

Lai tạo, đánh giá và chọn lọc cá thể trong các quần thể lai trở lại. Tự thụ, chọn tạo dòng lúa mang đơn gen kháng đạo ôn hữu hiệu và mang nền di truyền của giống lúa BC15. Tích hợp hai gen kháng bệnh đ¿o ôn hữu hiệu vào giống lúa BC15. Đánh giá, chọn lọc nguồn vÁt liệu cho phép lai tích hợp hai gen kháng, chọn lọc bộ chá thá phân tử cho phân tích nÁn di truyÁn.

Xác nhận sự có mặt của gen kháng và đánh giá đặc điểm nông học, tiềm năng năng suất của vật liệu chọn giống. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống. Phân tích nền di truyền các dòng vật liệu chọn giống bằng chỉ thị phân tử. Tích hợp hai gen kháng bệnh đ¿o ôn Pik-h, Pi9(t) vào giống lúa BC15.

Lai tạo quần thể, phân tích kiểu gen và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h, Pi9(t). Phát triển quần thể tự thụ, phân tích kiểu gen quần thể và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h và Pi9(t). Phát triển và chọn lọc dòng thuần BC15 mang hai gen kháng bệnh đ¿o ôn Pik-h, Pi9(t). Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất và mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng thuần triển vọng trên đồng ruộng.

Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất, chất lượng, mức độ nhiễm sâu bệnh và xác đánh gen kháng của dòng lúa BC15.2 trên đồng ruộng .113 KÀT LUÀN VÀ ĐÂ NGHà .120 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà LIÊN QUAN ĐÀN LUÀN ÁN .121 TÀI LIàU THAM KHÀO.140 vii DANH MĀC CHĂ VI¾T TÂT Chư뀃 viët tắt ThuÁt ngư뀃 Tiëng Anh ThuÁt ngư뀃 Tiëng Viët ADN Acid Deoxyribo Nucleic Axít Deoxyribonucleic AFLP Amplified Fragment Length Đa hình chiÃu dài các Polymorphism đo¿n đ°ÿc nhân bÁn chọn lọc bp Base pair Cặp baz¢ CAPS Cleaved Amplified Polymorphic Trình tự đa hình đ°ÿc Sequences khuÁch đ¿i đã phân cÃt CCC ChiÃu cao cây CDB ChiÃu dài bông cM Centimorgan cs. Cáng sự CV Coefficient of variation Há sá biÁn đáng FAO Food and Agriculture Organization Tá chąc L°¢ng thực và of the United Nations Nông nghiáp Liên hÿp quác INTA National Agricultural Technology Vián Nghiên cąu Công Institute nghá nông nghiáp Quác gia Achentina IRRI International Rice Research Vián Nghiên cąu lúa Institute Quác tÁ JIRCAS Japan International Research Trung tâm Nghiên cąu Center for Agricultural Sciences Khoa học Nông nghiáp Quác tÁ NhÁt BÁn KL.