Luận án tiến sĩ: Chọn tạo dòng bất dục đực tế bào chất lúa lai ba dòng tại Việt Nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM BÙI VIẾT THƯ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BẤT DỤC ĐỰC TẾ BÀO CHẤT VÀ DÒNG DUY TRÌ MỚI PHỤC VỤ CHO CHỌN GIỐNG LÚA LAI BA DÒNG Ở VIỆT NAM NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM BÙI VIẾT THƢ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BẤT DỤC ĐỰC TẾ BÀO CHẤT VÀ DÒNG DUY TRÌ MỚI PHỤC VỤ CHO CHỌN GIỐNG LÚA LAI BA DÒNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 9620 111 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS. Nguyễn Thị Trâm PGS. Vũ Thị Thu Hiền HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa 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 đƣợc cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 19 tháng 03 năm 2018 Tác giả luận án Bùi Viết Thƣ i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng 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 đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. Nguyễn Thị Trâm và PGS. Vũ Thị Thu Hiền đã tận tình hƣớng 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 cũng xin đƣợc cảm ơn nhà giáo Nguyễn Đình Hiền đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình xử lý số liệu kết quả của luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, nhân viên bộ phận R & D, cán bộ, công nhân Trung Nghiên cứu và Phát triển Lúa lai thuộc Công ty TNHH Syngenta Việt Nam 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, các con trai, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong nghiên cứu khoa học cũng nhƣ trong đời sống góp phần thúc đẩy việc hoàn thành luận án này.

Hà Nội, ngày 19 tháng 03 năm 2018 Nghiên cứu sinh Bùi Viết Thƣ ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục từ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình x Trích yếu luận án xi Thesis abtract xiii PHẦN 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1. Mục tiêu nghiên cứu 3 1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4 1.

Những đóng góp mới của đề tài 4 1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6 2. Khái niệm ƣu thế lai 6 2.

Ƣu thế lai trên cây lúa 7 2. Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nƣớc 9 2. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 9 2. Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nƣớc 15 2.

Các hệ thống bất dục đực sử dụng trong chọn giống lúa lai 18 2. Hệ thống bất bất dục đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility-CMS) 18 2. Hệ thống bất dục đực do gen nhân 33 2. Phƣơng pháp chọn tạo bố mẹ lúa lai ba dòng 37 2.

Phƣơng pháp chọn tạo dòng mẹ (dòng CMS) 37 2. Phƣơng pháp tạo dòng duy trì bất dục (dòng B) 38 2. Phƣơng pháp tạo dòng bố lúa lai (dòng R) 39 2. Mối quan hệ giữa các dòng A, B, R 40 2.

Khả năng kết hợp của các dòng A và dòng R 41 iii PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 44 3. Địa điểm nghiên cứu 44 3.

Thời gian nghiên cứu 44 3. Vật liệu nghiên cứu 44 3. Nội dung nghiên cứu 44 3. Nội dung 1: Lai giữa các dòng B truyền thống, đánh giá và chọn dòng B mới mang tính trạng mục tiêu (Tạo dòng B mới) 44 3.

Nội dung 2: Lai dòng B mới với dòng A truyền thống, đánh giá và chọn dòng A mới mang nhiều đặc điểm tốt (Tạo dòng A mới) 44 3. Nội dung 3: Lai dòng A mới với các dòng R tốt, chọn tổ hợp F1 triển vọng 45 3. Phƣơng pháp nghiên cứu 45 3. Nội dung 1: Lai giữa các dòng B truyền thống, đánh giá và chọn dòng B mới mang tính trạng mục tiêu (Tạo dòng B mới) 45 3.

Nội dung 2: Lai dòng B mới với dòng A truyền thống, đánh giá và chọn dòng A mới mang nhiều đặc điểm tốt (Tạo dòng A mới). Nội dung 3: Lai dòng A mới với các dòng R tốt, chọn tổ hợp F1 triển vọng 56 3. Phân tích và xử lý số liệu 59 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 4.

Lai tạo, chọn lọc cải tiến các dòng B đang sử dụng tại Việt Nam để tạo dòng B mới 60 4. Đặc điểm của 3 cặp dòng A/B tham gia lai cải tiến dòng B 60 4. Lai tạo, chọn lọc cải tiến dòng B 62 4. Lai trở lại và đánh giá các dòng CMS mới 72 4.

Kết quả tạo dòng A mới (A1) từ tổ hợp lai (BoA x B1) 73 4. Kết quả tạo dòng A mới (A2) từ tổ hợp lai (25A x B1) 73 4. Tạo dòng A mới (A3) từ dòng B mới có nguồn gốc là cặp lai (II-32B x 25B) (B2) 84 4. Tạo dòng A mới (A4) từ dòng B mới có nguồn gốc là cặp lai (II-32B x 25B) (B2) 97 4.

Lai tạo, chọn lọc tìm tổ hợp triển vọng mới 109 4. Tuyển chọn, đánh giá dòng R 109 iv 4. Lai thử và đánh giá khả năng kết hợp của các dòng mẹ mới với R tốt để tìm tổ hợp lai mới 112 4. Lai thử các dòng CMS mới với các dòng bố tốt tìm F1 triển vọng 128 PHẦN 5.

KẾT LUẬN VẦ ĐỀ NGHỊ 134 5. Đề nghị 135 Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 136 Tài liệu tham khảo 137 Phụ lục 146 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt 25A IR58025A 25B IR58025B TGST Thời gian sinh trƣởng CMS Cytoplasm Male Sterility (Bất dục đực tế bào chất) SNP Single Nucleotype Polymorphism (Đa hình nucleotit đơn) MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử) WA Wide Abortion (bất dục dạng dại) TGMS Themosensitive Genetic Male Sterility (Bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ) GMS Gentic Male Sterility (Bất dục đực nhân) ID Indonesia Type (Dạng Indonesia) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lƣợng) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế) FAO Food and Agricultural Oganization (Tổ chức Nông nghiệp và Lƣơng thực Liên Hiệp Quốc) NST Nhiễm sắc thể BC Back cross (Lai trở lại) D/R Tỷ lệ dài/rộng KL Khối lƣợng TGST Thời gian sinh trƣởng NS Năng suất vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2. Phân loại dòng duy trì và phục hồi đối với lúa lai 30 4. Đặc điểm nông học của các dòng A, B tại Nam Định (vụ Xuân 2009) 61 4.

Đặc điểm hình thái của 9 dòng thuần D1 tại Nam Định (vụ Xuân 2012) 63 4. Đặc điểm lá và hạt của 9 dòng thuần D1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012) 64 4. Đặc điểm nông sinh học của 9 dòng D1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012) 64 4. Đặc điểm hình thái của 9 dòng thuần D2 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012) 66 4.

Đặc điểm lá và hạt của 9 dòng thuần D2 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012) 67 4. Đặc điểm nông sinh học của 9 dòng thuần D2 tại Nam Định (Vụ Xuân 2012) 68 4. Đánh giá khả năng duy trì bất dục của các dòng thuần D1 chọn từ tổ hợp lai (BoB x 25B) tại Nam Định (Vụ Mùa 2012) 70 4. Đánh giá khả năng duy trì bất dục của các dòng D2 chọn từ tổ hợp lai II- 32B/25B tại Nam Định (Vụ Mùa 2012) 71 4.

Kết quả đánh giá dạng hình của 9 dòng A2 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014) 73 4. Độ bất dục đực của 9 dòng A2 ở các thế hệ lai lại từ F1 đến BC3F1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014) 74 4. Độ bất dục đực của 9 dòng A2 ở các thế hệ lai lại từ BC3F1-BC6F1 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016) 75 4. Một số đặc điểm chính của các tổ hợp lai giữa 9 dòng A2 ở BC3F1 với R838 tại Nam Định trong vụ Xuân năm 2015 76 4.

Một số đặc điểm nông sinh học của 9 dòng A2/B1 ở thế hệ BC3F1 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014) 78 4. Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A2 với một số sâu bệnh chính ở điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Mùa 2014). Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A2 với một số sâu bệnh chính ở điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Xuân 2015). Kết quả lây nhiễm nhân tạo 9 dòng A2 với 2 chủng bạc lá ở điều kiện nhân tạo tại Nam Định và Thanh Hóa (vụ Xuân 2016) 80 4.

Kết quả phân tích hàm lƣợng amylose của các dòng A2 81 4. Đặc điểm nông sinh học chính của các dòng A2/B1 ƣu tú tại Nam Định (Vụ Xuân 2016) 81 vii 4. Kết quả đánh giá dạng hình của 9 dòng A3 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014) 85 4. Độ bất dục đực của 9 dòng A3 qua các thế hệ từ F1-BC3F1 tại Nam Định (Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014) 86 4.

Độ bất dục đực của 9 dòng A3 ở các thế hệ từ BC3F1-BC6F1 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016) 86 4. Một số đặc điểm chính của các tổ hợp lai giữa A3 ở BC3F1 với Phúc Khôi 838 tại Nam Định trong Xuân 2015 88 4. Một số đặc điểm nông sinh học chính của 9 dòng A3/B2 ở thế hệ BC3F1 tại Nam Định (Vụ Mùa 2014) 90 4. Kết quả đánh giá phản ứng của 9 dòng A3 với một số sâu bệnh chính ở điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Mùa 2014) 92 4.

Kết quả đánh giá phản ứng của các dòng A3 với một số sâu bệnh chính ở điều kiện đồng ruộng tại Nam Định (Vụ Xuân năm 2015) 92 4.