Luận án Nghiên cứu phát triển giống lúa kháng Rầy Nâu (Nilaparvata lugens Stal) ở Thừa Thiên Huế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ NGUYỄN TIẾN LONG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) Ở THỪA THIÊN HUẾ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HUẾ, NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ NGUYỄN TIẾN LONG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU (Nilaparvata lugens Stal) Ở THỪA THIÊN HUẾ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62.62.01.10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. TRẦN ĐĂNG HÒA 2. PGS.TS. TRẦN THỊ LỆ HUẾ, NĂM 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm./. Tác giả luận án Nguyễn Tiến Long LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Trần Đăng Hòa, PGS.TS. Trần Thị Lệ, Lãnh đạo Đại học Huế, Lãnh đạo Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Huế, Phòng Đào tạo Sau Đại học, quý thầy, cô khoa Nông học, Viện nghiên cứu Phát triển, phòng Tổ chức – Hành chính; Lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học – Đại học Huế. UBND huyện Phú Vang, UBND thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế, Hợp tác xã Nông nghiệp Phú Đa 1, Hợp tác xã Nông nghiệp Hương An và các bạn bè đồng nghiệp gần xa,..Tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ tôi, người đã sinh thành, chịu nhiều vất vả để nuôi dưỡng tôi nên người và đặc biệt là người vợ hiền và các con tôi đã luôn động viên, giúp đỡ và cổ vũ tôi về tất cả mọi mặt để tôi cố gắng, phấn đấu hoàn thành luận án Tiến sĩ nông nghiệp này. Xin trân trọng cảm ơn./. Nguyễn Tiến Long  KÝ HIỆU VIẾT TẮT BNNPTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn BPH: Rầy nâu BVTV: Bảo vệ thực vật Đ/C: Đối chứng D/R: Dài/rộng ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐX: Đông Xuân FAO: Food and Agriculture Organization (Tổ chức lương thực thế giới) HT: Hè Thu IPM: Intergrated Pest Managerment ( Quản lý dịch hại tổng hợp) IRRI: International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế) JA: axit jamonic K: Kháng kg: Kilôgam KV: Kháng vừa N/P/K: Đạm/Lân/Kali N: Nhiễm NN: Nhiễm nặng NSL: Ngày sau lây nhiễm NSLT: Năng suất lý thuyết NST: Nhiễm sắc thể  NSTT: Năng suất thực thu NV: Nhiễm vừa P1000: Khối lượng 1000 hạt QCNV: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SA: axit salicyclic SD: Độ lệch chuẩn SE: Sai số chuẩn SLN: Sau lây nhiễm TB: Trung Bình TCN: Tiêu chuẩn nghành TCNVN: Tiêu chuẩn quốc gia TGST: Thời gian sinh trưởng TLGN: Tỷ lệ gạo nguyên TLGX: Tỷ lệ gạo xay  MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Ký hiệu viết tắt Mục lục Danh mục các bảng biểu Danh mục các hình Trang MỞ ĐẦU:.1 1. Tính cấp thiết của đề tài:1 2. Mục tiêu của đề tài .......................................................................................... 3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn........................................................................ 3 3.1. Ý nghĩa khoa học........................................................................................... 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................... 3 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ....................................................................... 4 5. Những đóng góp mới của luận án .................................................................. 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................... 6 1.1. Những nghiên cứu về sự phân bố và gây hại của rầy nâu........................ 6 1.1.1. Sự phân bố rầy nâu và thiệt của chúng ở các vùng trồng lúa châu Á .... 6 1.1.2. Phân loại rầy nâu ..................................................................................... 10 1.1.3. Triệu chứng gây hại ................................................................................. 10 1.1.4. Đặc điểm sinh vật học và sinh thái học..10 1.2. Các yếu tố tác động đến sự phát sinh và gây hại của rầy nâu....11 1.2.1. Điều kiện khí hậu thời tiết:..11  1.2.2. Sử dụng giống lúa không hợp lý ............................................................. 12 1.2.3. Gieo sạ dày................................................................................................ 13 1.2.4. Bón phân không cân đối .......................................................................... 13 1.2.5. Sử dụng thuốc trừ sâu.............................................................................. 14 1.2.6. Quản lý nước ............................................................................................ 16 1.3. Các biện pháp phòng trừ rầy nâu............................................................. 16 1.3.1. Các biện pháp phòng................................................................................ 16 1.3.2. Các biện pháp trừ ..................................................................................... 16 1.4. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu và cơ chế kháng của các giống lúa kháng.................................................................................................. 17 1.4.1. Những nghiên cứu về giống lúa kháng rầy nâu .................................... 17 1.4.2. Những nghiên cứu về cơ chế kháng rầy nâu ......................................... 27 1.4.2.1. Các cơ chế liên quan đến bề mặt cây trồng ........................................... 27 1.4.2.2. Cơ chế phòng thủ của lúa đối với rầy .................................................... 28 1.4.2.3. Kháng không ưa thích (non-preference/Antixenisis) ............................. 28 1.4.3. Những nghiên cứu về sự thay đổi độc tính và biotype rầy nâu ............. 30 1.5. Những nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng và dịch hại trên cây lúa........................................................................................................................ 35 1.5.1. Những nghiên cứu về dinh dưỡng và tính kháng sâu hại ..................... 35 1.5.2. Thay đổi tình hình dịch hại do gia tăng lượng phân đạm ..................... 36 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................................... 38 2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 38 2.2. Địa điểm nghiên cứu .................................................................................. 39 2.3. Thời gian nghiên cứu ................................................................................. 39 2.4. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 39  2.5. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 40 2.5.1. Phương pháp xác định biotype rầy nâu................................................ 40 2.5.1.1. Phương pháp thu thập và duy trì giống chuẩn kháng và giống chuẩn nhiễm ............................................................................................................................. 40 2.5.1.2. Phương pháp thu thập và nuôi rầy ........................................................ 40 2.5.1.3. Phương pháp xác định Biotype rầy nâu................................................. 40 2.5.2. Phương pháp đánh giá khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế đối với các giống lúa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và xác định gen kháng đối với một số giống có biểu hiện kháng rầy nâu .............................. 42 2.5.2.1. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa trong phòng thí nghiệm ................................................................................................. 42 2.5.2.2. Phương pháp nhận diện sự có mặt của các gen kháng rầy nâu trong các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu ................................................................. 42 2.5.3. Phương pháp đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất, phẩm chất và khả năng kháng rầy nâu của một số giống tuyển chọn trên đồng ruộng ....... 44 2.5.3.1. Phương pháp đánh giá tính kháng rầy nâu, tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu trên đồng ruộng ............................................................................................................................. 44 2.5.3.2. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu phẩm chất gạo của các giống lúa ..... 45 2.5.4. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp kỹ thuật canh tác (mật độ, phân bón) đối với giống lúa kháng rầy nâu tại Thừa Thiên Huế..... 48 2.5.4.1. Phương pháp thí nghiệm về ảnh hưởng của mật độ gieo sạ hàng đối với giống lúa kháng rầy HP28 tại tỉnh Thừa Thiên Huế .......................................... 48 2.5.4.2. Phương pháp thí nghiệm về ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đối với giống lúa HP28 tại tỉnh Thừa Thiên Huế............................................................ 49 2.6. Điều kiện nghiên cứu.................................................................................. 51 2.7. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................... 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 53  3.1. Xác định dòng sinh học (biotype) của rầy nâu ở Thừa Thiên Huế ....... 53 3.1.1. Độc tính của quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế................................ 53 3.1.2. Phản ứng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế ................................................................................................. 54 3.1.3. Xác định Biotype rầy nâu ở Thừa Thiên Huế ........................................ 56 3.2. Đánh giá khả năng kháng rầy nâu và xác định gen kháng của các giống lúa đang sử dụng phổ biến và các giống lúa mới, nhập nội có triển vọng ở Thừa Thiên Huế ................................................................................................ 59 3.2.1. Đánh giá khả năng kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế của các giống lúa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ........................................................... 59 3.2.1.1. Kết quả đánh giá tính kháng bằng phương pháp ống nghiệm .................. 59 3.2.1.2. Kết quả đánh giá tính kháng bằng phương pháp hộp mạ ......................... 62 3.2.1.3. Tổng hợp tính kháng quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế của các giống lúa thí nghiệm ...................................................................................................... 64 3.2.2. Xác định gen kháng rầy nâu của các giống lúa thí nghiệm ở Thừa Thiên Huế ........................................................................................................... 65 3.2.2.1. Các cặp mồi sử dụng trong nghiên cứu ................................................. 65 3.2.2.2. Kết quả xác định gen kháng rầy nâu trong các giống lúa có biểu hiện kháng rầy nâu ...................................................................................................... 65 3.3. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất, phẩm chất và khả năng kháng rầy nâu của một số giống tuyển chọn tại Thừa Thiên Huế ...... 67 3.3.1. Khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế ............................. 68 3.3.1.1. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 ....................... 68 3.3.1.2. Diến biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011........................................................................ 70 3.3.1.3. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2011 ......................................... 71  3.3.1.4. Diến biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2011.......................................................................................... 73 3.3.2. Khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế................................ 74 3.3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các giống lúa kháng rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011 ......................... 74 3.3.2.2. Diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2010 - 2011........................................................................ 76 3.3.2.3. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của giống lúa kháng rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2011 ...................................................... 77 3.3.2.4. Diễn biến mật độ rầy nâu trên các giống lúa kháng rầy tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2011.......................................................................................... 79 3.3.3. Đánh giá chung mức độ nhiễm rầy nâu của các giống thí nghiệm ...... 80 3.3.4. Phẩm chất của các giống lúa kháng rầy nâu tại Thừa Thiên Huế ....... 81 3.3.4.1. Chất lượng xay xát và chất lượng thương phẩm ................................... 81 3.3.4.2. Chất lượng dinh dưỡng .......................................................................... 83 3.4. Ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật canh tác đối với giống lúa kháng rầy nâu ở Thừa Thiên Huế ................................................................... 84 3.4.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và tình hình rầy nâu của giống lúa HP28 ............................................................. 85 3.4.1.1. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến một số chỉ tiêu hình thái giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế ............................................................... 86 3.4.1.2. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế ............................................................... 87 3.4.1.3. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trên giống lúa HP28 tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế ............................................. 88 a. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012 ................................................................. 88  b. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Hương Trà trong vụ Hè Thu 2012................................................................................... 90 3.4.1.4. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa HP28 tại Hương Trà............................................... 91 3.4.1.5. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến một số chỉ tiêu hình thái giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế ................................................................. 93 3.4.1.6. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế ................................................................. 94 3.4.1.7. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu trên giống lúa HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế................................................. 95 a. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Đông Xuân 2011 - 2012....................................................................... 95 b. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với diễn biến mật độ rầy nâu tại Phú Vang trong vụ Hè Thu 2012.......................................................................................... 97 3.4.1.8. Ảnh hưởng của mật độ gieo sạ đối với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chống rầy HP28 tại Phú Vang, Thừa Thiên Huế ... 98 3.4.2. Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến sinh trưởng, phát triển và cho năng suất của giống lúa HP28 ........................................................................ 101 3.4.2.1. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng của giống lúa HP28.............................................................. 101 3.4.2.2. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến khả năng đẻ nhánh của giống lúa HP28 ................................................................................................. 104 3.4.2.3. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến mật độ rầy nâu đối với giống lúa HP28 ................................................................................................. 108 3.4.2.4. Ảnh hưởng của các công thức phân bón đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất đối với giống lúa HP28 .......................................................... 114 3.4.2.5. Ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến một số tính chất hóa học đất sau thí nghiệm ................................................................................................... 120 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 123  1. Kết luận ........................................................................................................ 123 2. Đề nghị.......................................................................................................... 124 Những công trình đã được công bố liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo Phụ lục  DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Phân loại rầy nâu 10 Bảng 1.2 Tần số kháng rầy nâu của các giống lúa ở đồng bằng Sông Cửu Long 21 Bảng 1.3 Phản ứng của giống lúa chỉ thị biotype với các quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Cửu Long 22 Bảng 1.4 Phản ứng của các quần thể rầy nâu ở đồng bằng Sông Cửu Long với giống kháng 23 Bảng 1.5 Cấp hại của 3 quần thể rầy nâu trên các giống lúa chuẩn kháng và giống lúa chuẩn nhiễm 24 Bảng 1.6 Tỷ lệ sống sót của 3 quẩn thể rầy nâu trên các giống kháng ở Hàn Quốc 31 Bảng 1.7 Mối quan hệ giữa các biotype và giống lúa kháng rầy nâu 32 Bảng 2.1 Danh mục các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu 28 Bảng 2.2 Bảng phân cấp hại và triệu chứng cây mạ bị hại 41 Bảng 2.3 Bảng phân cấp hại và mức độ kháng rầy nâu 41 Bảng 2.4 Phân loại gạo dựa vào chiều dài hạt 45 Bảng 2.5 Phân loại gạo dựa vào chiều rộng hạt 45 Bảng 2.6 Phân loại gạo dựa vào hình dạng hạt gạo theo tỷ lệ Dài/Rộng 46 Bảng 2.7 Phân loại gạo dựa vào độ bạc bụng của hạt 46 Bảng 2.8 Phân loại hạt gạo dựa vào độ trở hồ 47 Bảng 2.9 Diễn biến khí hậu thời tiết các vụ Đông Xuân và Hè Thu Thừa Thiên Huế từ năm 2011 đến năm 2013 52 Bảng 3.1 Tỷ lệ rầy nâu mang độc tính của quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế khi sống trên các giống chuẩn kháng (TB ± SE) 54 Bảng 3.2 Cấp gây hại và mức độ kháng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (theo phương pháp ống nghiệm) 55 Bảng 3.3 Cấp gây hại và mức độ kháng của các giống lúa chuẩn kháng đối với quần thể rầy nâu Thừa Thiên Huế (theo phương pháp hộp mạ) 56 Bảng 3.4 Quan hệ giữa quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế và các giống chuẩn kháng 57 Bảng 3.5 Mối quan hệ giữa gen kháng và các biotype của rầy nâu 57  Bảng 3.6 Cấp gây hại (TB± SD) và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế bằng phương pháp trong ống nghiệm 59 Bảng 3.7 Cấp gây hại (TB ± SD) và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy nâu ở Thừa Thiên Huế bằng phương pháp trong hộp mạ 62 Bảng 3.8 Tổng hợp khả năng kháng của các giống lúa thí nghiệm 64 Bảng 3.9 Trình tự các cặp mồi sử dụng kiểm tra gen kháng trong thí nghiệm 65 Bảng 3.10 Tổng hợp kết quả kiểm tra gen kháng với 3 cặp mồi 66 Bảng 3.11 Tình hình sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống kháng rầy tại Hương Trà, Thừa Thiên Huế vụ Đông xuân 2010 -