Tóm tắt Luận án Nghiên cứu và phát triển giống lúa khang dân 18 chịu ngập ứng phó với biến đổi khí hậu tại các tỉnh phía bắc

Lúa gạo (Oryza sativa L.) là loại cây lương thực quan trọng hàng đầu, đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp và giữ vai trò chủ đạo trong đảm bảo an ninh lương thực ở Việt Nam. Tuy nhiên, trong những năm gần đây biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ở trên toàn cầu nói chung và tại các vùng trồng lúa của Việt Nam nói riêng. Một trong những vấn đề mà sản xuất lúa gạo ở Việt Nam đang đối mặt phải, đó là hiện tượng ngập úng diễn ra trong giai đoạn sinh trưởng của cây lúa. Cho đến nay, cơ chế chống chịu với điều kiện ngập úng ở thực vật và cây lúa gạo vẫn còn chưa hoàn toàn sáng tỏ. Gần đây, với thành tựu trong việc phát hiện Sub1 là locus kiểm soát tính trạng số lượng (Quantitative trait loci, QTL) chính liên quan đến cơ chế chống chịu ngập ở lúa, rất nhiều các nghiên cứu trong nước và quốc tế, dựa trên các kỹ thuật công nghệ sinh học hiện đại, đã được ghi nhận nhằm nâng cao tính chống chịu ngập ở cây lúa. Một điều rõ ràng có thể nhận thấy, đó là bên cạnh chọn giống truyền thống, phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (Marker-assisted backcrossing, MABC) được xem là một cách tiếp cận hiện đại, hiệu quả, tiết kiệm nhằm quy tụ gen mục tiêu từ giống cho vào giống nhận. Đến nay, phương pháp MABC đã được áp dụng rất thành công trên cây lúa, nhằm quy tụ các gen mục tiêu, chủ yếu liên quan đến tính trạng chống chịu điều kiện bất thuận vào giống mong muốn. Tuy nhiên, các nghiên cứu về tích hợp gen chịu ngập Sub1 vào các giống lúa phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là tại các tỉnh phía Bắc, cũng như đánh giá hiệu quả trong sản xuất của các giống lúa cải tiến này chưa được ghi nhận nhiều. Trong cơ cấu giống lúa tại các tỉnh phía Bắc, Khang dân 18 được biết đến là một trong những giống chủ lực trong nhiều năm gần đây. Đây là một giống lúa thuần nhập nội, ngắn ngày, năng suất cao và phù hợp với cơ cấu canh tác tại các tỉnh phía Bắc. Một điểm đáng chú ý là giống KD18 rất mẫn cảm với tình trạng ngập úng, đây được xem như một yếu tố tác động tiêu cực đến gieo trồng của giống lúa KD18 trên đồng ruộng. Xuất phát từ yêu cầu nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu và phát triển giống lúa

pdf27 trang | Chia sẻ: thientruc20 | Ngày: 26/08/2021 | Lượt xem: 14 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu và phát triển giống lúa khang dân 18 chịu ngập ứng phó với biến đổi khí hậu tại các tỉnh phía bắc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ---------------------------------------- ĐÀO VĂN KHỞI NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18 CHỊU NGẬP ỨNG PHÓ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TẠI CÁC TỈNH PHÍA BẮC Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9620110 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2018 Công trình hoàn thành tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Người hướng dẫn: 1. PGS.TS. Lê Hùng Lĩnh 2. TS. Hà Quang Dũng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án cấp viện họp tại: Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam Vào ngày tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa gạo (Oryza sativa L.) là loại cây lương thực quan trọng hàng đầu, đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp và giữ vai trò chủ đạo trong đảm bảo an ninh lương thực ở Việt Nam. Tuy nhiên, trong những năm gần đây biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa ở trên toàn cầu nói chung và tại các vùng trồng lúa của Việt Nam nói riêng. Một trong những vấn đề mà sản xuất lúa gạo ở Việt Nam đang đối mặt phải, đó là hiện tượng ngập úng diễn ra trong giai đoạn sinh trưởng của cây lúa. Cho đến nay, cơ chế chống chịu với điều kiện ngập úng ở thực vật và cây lúa gạo vẫn còn chưa hoàn toàn sáng tỏ. Gần đây, với thành tựu trong việc phát hiện Sub1 là locus kiểm soát tính trạng số lượng (Quantitative trait loci, QTL) chính liên quan đến cơ chế chống chịu ngập ở lúa, rất nhiều các nghiên cứu trong nước và quốc tế, dựa trên các kỹ thuật công nghệ sinh học hiện đại, đã được ghi nhận nhằm nâng cao tính chống chịu ngập ở cây lúa. Một điều rõ ràng có thể nhận thấy, đó là bên cạnh chọn giống truyền thống, phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (Marker-assisted backcrossing, MABC) được xem là một cách tiếp cận hiện đại, hiệu quả, tiết kiệm nhằm quy tụ gen mục tiêu từ giống cho vào giống nhận. Đến nay, phương pháp MABC đã được áp dụng rất thành công trên cây lúa, nhằm quy tụ các gen mục tiêu, chủ yếu liên quan đến tính trạng chống chịu điều kiện bất thuận vào giống mong muốn. Tuy nhiên, các nghiên cứu về tích hợp gen chịu ngập Sub1 vào các giống lúa phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là tại các tỉnh phía Bắc, cũng như đánh giá hiệu quả trong sản xuất của các giống lúa cải tiến này chưa được ghi nhận nhiều. Trong cơ cấu giống lúa tại các tỉnh phía Bắc, Khang dân 18 được biết đến là một trong những giống chủ lực trong nhiều năm gần đây. Đây là một giống lúa thuần nhập nội, ngắn ngày, năng suất cao và phù hợp với cơ cấu canh tác tại các tỉnh phía Bắc. Một điểm đáng chú ý là giống KD18 rất mẫn cảm với tình trạng ngập úng, đây được xem như một yếu tố tác động tiêu cực đến gieo trồng của giống lúa KD18 trên đồng ruộng. Xuất phát từ yêu cầu nêu trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu và phát triển giống lúa Khang Dân 18 chịu ngập ứng phó với biến đổi khí hậu tại các tỉnh phía Bắc” 2. Mục tiêu đề tài - Cải tiến giống lúa KD18 theo hướng chịu ngập bằng phương pháp lai trở lại có sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử. - Đánh giá được đặc điểm nông sinh học, tiềm năng năng suất, mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống được cải tiến. - Hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác giống cải tiến trong điều kiện ngập úng. 3. Tính mới và những đóng góp của đề tài - Phân tích đa hình vùng locus gen Sub1 đã xác định được 2 chỉ thị liên kết chặt với gen Sub1 là ART5 và SC3 cho đa hình giữu giống KD18 và PSB- 2 Rc68. Hai chỉ thị phân tử này được sử dụng để chọn lọc cá thể mang Sub1 trong các quần thể lai trở lại. - Cải tiến thành công giống lúa KD18 chịu ngập (được đặt tên mới là SHPT2) bằng phương pháp lai trở lại nhờ chỉ thị phân tử. Giống SHPT2 có đặc điểm nông sinh học, năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu bệnh hại tương tự giống KD18, đặc biệt có khả năng chịu ngập 10 ngày trong điều kiện ngập hoàn toàn. Giống SHPT2 đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận sản xuất thử năm 2017. - Hoàn thiện kỹ thuật canh tác giống SHPT2 trong điều kiện ngập úng ở vùng đồng bằng sông Hồng, cấy 3 dảnh/khóm, mật độ cấy 50 khóm/m2 và bón phân với lượng 110 kg N + 100 kg P2O5 + 90 K20 kg/ha phù hợp để giống đạt năng suất cao nhất. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp những dẫn liệu khoa học nhằm bổ sung nguồn thông tin nghiên cứu tuyển chọn giống lúa được quy tụ gen mục tiêu bằng phương pháp MABC. - Đã bổ sung dữ liệu góp phần hoàn thiện phương pháp đánh giá giống mang gen mục tiêu được chọn tạo bằng phương pháp MABC tại Việt Nam. Từ đó đánh giá chính xác sự có mặt của gen mục tiêu về khả năng biểu hiện tính trạng chịu ngập đối với giống mới cải tiến. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Chọn tạo thành công giống SHPT2 chịu ngập bằng phương pháp MABC đã mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong việc cải tiến để nâng cao khả năng chống chịu của các giống đang sản xuất đại trà. - Giống SHPT2 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chịu ngập tốt, đã được đã được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận sản xuất thử năm 2017, góp phần đa dạng bộ giống lúa gieo cấy ở những vùng đất trũng, ngập úng ở các tỉnh phía Bắc trong những năm tới. 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5.1. Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là giống lúa trồng đại trà có quy mô lớn trong sản xuất Khang dân 18. Giống lúa PSB-Rc68 mang locus gen chịu ngập Sub1 được nhập nội từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI). 5.2. Phạm vi nghiên cứu - Lai tạo và sử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen mong muốn. - Đánh giá khả năng chịu ngập đối với các giống mới được chọn tạo. - Đánh giá các đặc điểm nông sinh học, tiềm năng năng suất và khả năng thích ứng, phát triển của giống tại một số tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái phía Bắc. 3 - Thời gian nghiên cứu: từ năm 2010 đến 2017. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Thực trạng về biến đổi khí hậu và những thách thức với ngành nông nghiệp thế giới và Việt Nam Biến đổi khí hậu (BĐKH) là sự biến động trạng thái trung bình của khí hậu toàn cầu hay khu vực theo thời gian từ vài thập kỷ đến hàng triệu năm. Những biến đổi này được gây ra do quá trình vận động của trái đất, bức xạ mặt trời, và gần đây có thêm hoạt động của con người. BĐKH trong thế kỷ 20 đến nay được gây ra chủ yếu do con người, do vậy thuật ngữ BĐKH (hoặc còn được gọi là sự ấm lên toàn cầu – global warming) được coi là đồng nghĩa với BĐKH hiện đại (DaMatta et al., 2010, Pandey et al., 2017). Theo các nhà khoa học, hiện tượng trái đất ấm dần lên sẽ kéo theo tình trạng tử vong, cũng như nhiều loại bệnh tật truyền nhiễm và dị ứng. Những khu vực khô hạn lâu nay sẽ trở nên khô kiệt hơn. Do thiếu nước, hạn hán gây mất mùa thì nguy cơ đói kém cũng sẽ gia tăng. Theo Savo và cs. (2016) có khoảng hơn 2.230 địa phương ở trên 137 quốc gia khác nhau bị ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (Savo et al., 2016). Năm 2050 sẽ có hơn một tỷ người trên thế giới thiếu nước ngọt, đặc biệt khi mà mức sống ở một số vùng như Trung Á, Nam Á, Đông Á, Đông Nam Á tăng lên thì tình trạng thiếu nước càng trở nên trầm trọng (Mahmoud and Gan, 2018). Với khoảng 3.260 km đường bờ biển chạy dài suốt từ Bắc xuống Nam, cùng với khoảng 50% dân số cả nước đều là các vùng đất thấp, Việt Nam được đánh giá là một trong các quốc gia dễ bị tổn thương và chịu nhiều tác động tiêu cực do nước biển dâng gây ra (Huong and Pathirana, 2013, Wassmann et al., 2004). Theo đánh giá của của Ngân hàng Thế giới (2016), khi mực nước biển dâng 50cm sẽ gây ngập lụt 5.304 km 2 , dâng 75cm thì ngập 10.350 km 2 , nếu mực nước biển dâng 1m sẽ bị ngập 17.423 km 2 và 10,8% dân số bị ảnh hưởng trực tiếp, tổn thất đối với GDP khoảng 10%; 7% sản lượng nông sản bị mất (Hoang et al., 2018, Radhakrishnan et al., 2017). Có thể thấy, hậu quả của biến đổi khí hậu và mực nước biển dâng đối với Việt Nam là nghiêm trọng và là một nguy cơ hiện hữu cho mục tiêu xóa đói giảm nghèo, ảnh hưởng tiêu cực đến việc thực hiện các mục tiêu thiên niên kỷ cùng với việc mực nước biển dâng. Biến đổi khí hậu đe dọa nghiêm trọng đến an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp: Thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, đặc biệt là một phần đáng kể ở vùng đất thấp đồng bằng ven biển, đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long bị ngập mặn do nước biển dâng; tác động lớn đến sinh trưởng, năng suất cây trồng, thời vụ gieo trồng, làm tăng nguy cơ lây lan sâu bệnh hại cây trồng. Do tác động của biến đổi khí hậu, tài nguyên nước có nguy cơ suy giảm do hạn hán ngày một tăng ở một số vùng, mùa vụ, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp, cung cấp nước cho sinh hoạt ở nông thôn, thành thị và thủy điện. 4 Chế độ mưa thay đổi có thể gây lũ lụt nghiêm trọng vào mùa mưa, và hạn hán vào mùa khô, tăng mâu thuẫn trong khai thác và sử dụng tài nguyên nước. Nhận thức được các vấn đề về BĐKH, Chính phủ, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã có nhiều hoạt động triển khai các hoạt động ứng phó với BĐKH. Bộ đã và đang tích cực thực hiện Chương trình mục tiêu Quốc gia ứng phó với BĐKH (Quyết định số 158/2008/QĐ-TTg ngày 02/12/2008 của Thủ tướng Chính phủ), công bố khung Chương trình hành động thích ứng với BĐKH của ngành, giai đoạn 2008-2020 vào ngày 05 tháng 9 năm 2008 (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2008); phê duyệt và thực hiện kế hoạch hành động ứng phó với BĐKH theo Quyết định 543/QĐ-BNN-KHCN ngày 23 tháng 3 năm 2011 và phê duyệt đề án giảm phát thải khí nhà kính đến 2020 và tầm nhìn 2030 theo Quyết định số 3119/QĐ-BNN-KHCN ngày 16 tháng 9 năm 2011 2.1.3. Cơ chế chịu ngập ở cây lúa Các kết quả nghiên cứu biến dưỡng trên cây trồng khi bị ngập cho thấy (i) hô hấp: chuyển từ hiếu khí sang yếm khí gây ra sự khủng hoảng về mặt năng lượng vì chỉ tạo được 2ATP từ một glucose so với 36ATP trong điều kiện hiếu khí (Nishiuchi et al., 2012, Voesenek and Bailey-Serres, 2013). Chính sự lên men yếm khí đã dẫn tới sự tích lũy các hợp chất gây độc cho tế bào như ethanol và lactate; (ii) quang hợp: giảm rất nhanh ở những loài mẫn cảm, khí khẩu đóng làm giảm sự bốc thoát hơi nước, thay đổi sự phân bổ các sản phẩm quang hợp dẫn đến hiện tượng “đói carbohydrate” ở rễ; (iii) dinh dưỡng: giảm vận chuyển các nguyên tố dinh dưỡng đến lá, hàm lượng ATP thấp làm giảm quá trình hấp thu dinh dưỡng chủ động, điều kiện yếm khí trong đất dẫn đến sự thay đổi độ hữu dụng của các nguyên tố đa lượng; (iv) các chất điều hòa sinh trưởng: giảm sự vận chuyển cytokinin và gibberellin từ rễ đến lá nhưng đối với ABA và ethylene thì ngược lại, hàm lượng auxin gia tăng ở chồi nhưng giảm ở rễ (Fukao and Xiong, 2013, Nishiuchi et al., 2012, Steffens et al., 2013). Sự tương tác giữa các hormone thực vật trong điều kiện ngập nước phức tạp. Không giống các cây trồng khác, cây lúa có một số cơ chế chống chịu ngập được hình thành trong quá trình tiến hóa gồm: cơ chế “thoát lũ” ; cơ chế “chịu đựng ngập lũ”. Đối với cơ chế “thoát lũ” ở cây lúa gắn liền với việc vươn dài lóng thân để lá luôn ở trên mặt nước khi mực nước lũ dâng lên từ từ và kéo dài trong nhiều tháng. Một cơ chế khác là cơ chế “chịu đựng ngập lũ” (quiescence strategy): ở cơ chế này thực vật sẽ chịu đựng môi trường ngập nước bằng cách hạn chế sự tích lũy các chất gây độc đối với chúng và chịu đựng với các độc tố này. Cây lúa chống chịu được với ngập chìm hoàn toàn là do bảo tồn được năng lượng nhờ hạn chế sự kéo dài của rễ, thân và lá để cây tiếp tục tăng trưởng sau khi giảm mức nước (Ahmed et al., 2013, Pradhan et al., 2015). Những giống lúa như vậy có khả năng chịu được ngập úng từ 10-14 ngày. 5 Một trong những nguồn gen lúa chịu ngập nổi tiếng là giống lúa bản địa của Ấn Độ với tên gọi FR13A (Septiningsih et al., 2012, Singh et al., 2017a). Giống này được các nhà chọn giống trên thế giới sử dụng từ những năm 1970. Tuy nhiên, cơ sở di truyền của tính chống chịu ngập vẫn chưa được khám phá (Ahmed et al., 2013, Singh et al., 2017a). Đến nửa sau những năm 1990, hai nhóm tác giả nghiên cứu độc lập sử dụng các dòng tự thụ tái tổ hợp từ giống FR13A để lập bản đồ di truyền tính chịu ngập. Kết quả các tác giả đã tìm ra được QTL Sub1 nằm trên nhiễm sắc thể số 9 là QTL chính liên quan đến khả năng chống chịu ngập hoàn toàn 2-3 tuần ở cây lúa (Perata, 2018, Singh et al., 2017a). Sau đó, vùng QTL Sub1 đã được các tác giả tách dòng (clone) và chia thành ba gen theo yếu tố đáp ứng ethylene (Ethylene Responsive Factor) gồm: Sub1A, Sub1B, và Sub1C (Perata, 2018, Septiningsih et al., 2012, Sharma et al., 2018). Trong đó, Sub1A được chứng minh là gen chủ đạo giúp cây lúa chống chịu ngập hoàn toàn (Locke et al., 2018, Perata, 2018). Ngoài ra, gen Sub1A còn có tác dụng làm tăng sự biểu hiện của gen SLR1 và SLRL1 gây ức chế sự tổng hợp GA3 ở cây lúa dẫn đến giảm khả năng vươn lóng và kéo dài của chồi trong điều kiện ngập (Fukao and Bailey-Serres, 2008). 2.1.4. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp MABC trong chọn tạo giống lúa chịu ngập úng Với sự phát triển nhanh của sinh học phân tử phương pháp MABC (marker- assisted backcrossing) đã và đang là thanh công cụ hữu ích của các nhà chọn tạo giống cây trồng (Hasan et al., 2015). Trong đó, phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử kết hợp với lai trở lại (MABC) được ứng dụng rộng rãi hơn cả (Collard et al., 2005, Zhang, 2007). Năm 2011, chỉ thị phân tử RM23805 đã được sử dụng để tích hợp gen Sub1A vào giống mẫn cảm với ngập OM1490 (Lang và cs., 2011). Trong nghiên cứu này, các tác giả đã chọn IR64-Sub1A làm giống cho gen, và tại vị trí chỉ thị RM23805 ở giống IR64-Sub1A một allen có kích thước 230bp được nhân lên, còn ở giống OM1490 là 240bp. Kết quả thử nghiệm cho thấy, tất cả các dòng quy tụ gen Sub1A được tạo ra đều có tỷ lệ sống sót cao khi bị ngập úng . Một nghiên cứu khác, Neeraja et al. đã quy tụ thành công gen Sub1A vào giống Ấn Độ năng suất cao Swarna (Neeraja et al., 2007). Trong công trình của mình, các tác giả đã tiến hành lai giống Swarna với giống cho gen Sub1A là IR49830-7. Để chọn lọc cá thể tái tổ hợp từ quần thể BC1F1 Neeraja et al. đã sử dụng chỉ thị RM219 để xác định locus Sub1. Ở thế hệ BC2 các tác giả sử dụng chỉ thị RM316 để chọ lọc cá thể mang gen mục tiêu Sub1A. Kết quả của nghiên cứu này đã chứng minh rằng, có thể cải tiến hiệu quả tính chịu ngập của một giống sau 3 lần hồi giao (BC3) mà không làm giảm năng suất của chúng (Neeraja et al., 2007). 6 Ở Việt Nam, Cuc et al. (2012) đã chuyển thành công locus Sub1 từ giống IR64-Sub1 vào giống trồng phổ biến ở Đồng bằng sông Cửu Long AS996. Trong nghiên cứu này các tác giả đã sử dụng hai chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen mục tiêu ART5 và SC3 để xác định cá thể mang locus Sub1 (Cúc và cs., 2012). Trong một nghiên cứu khác của nhóm nghiên cứu Linh và cs, giống IR64-Sub1 cũng được chọn làm vật liệu cho QTL Sub1 để cải tiến tính chịu ngập của giống chất lượng trồng phổ biến ở miền Bắc nước ta là Bắc thơm số 7. Tuy nhiên, trong trường hợp này để chọn cá thể mang locus Sub1 các tác giả đã sử dụng hai chỉ thị phân tử là ART5 và RM23877 (Lĩnh và cs., 2012). Cùng thời gian này, gen Sub1A được chuyển thành công vào một loạt các giống như Samba Mahsuri và CR1009 (ở Ấn Độ), Thudakkam 1 or TDK1 (Lào), BR11 (Bangladesh). Theo kết quả khảo nghiệm đồng ruộng, các giống cải tiến này đều cho tỷ lệ sống sót cao trong điều kiện ngập úng từ 10-14 ngày. Còn ở điều kiện bình thường gen Sub1A không gây ảnh hưởng tới các tính trạng nông sinh học khác (Pucciariello and Perata, 2013, Schmitz et al., 2013, Singh and Sinha, 2016). Năm 2015, Toledo và cs. công bố kết quả quy tụ thành công locus AG1 (chịu ngập giai đoạn nảy mầm) vào giống Ciherang mang gen Sub1A. Trong nghiên cứu này các tác giả đã tiến hành tích hợp QTL AG1 và phục hồi nền di truyền của giống Ciherang ở thế hệ BC2. Để kiểm soát sự có mặt của gen Sub1A hai chỉ thị phân tử RM8300 và ART5 đã được sử dụng (Toledo et al., 2015). CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Giống lúa KD18: Đang gieo trồng phổ biến ở Việt Nam, có nguồn gốc nhập nội từ Trung Quốc. - Giống PSB Rc68 mang gen chịu ngập Sub1, nhập nội từ Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI). - Giống lúa IR42, giống lúa chuẩn mẫn cảm với ngập, nhập nội từ Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế IRRI. - Bộ 458 chỉ thị phân tử SSR chọn lọc ngẫu nhiên từ 12 NST của hệ gen lúa. Thông tin các chỉ thị phân tử được lấy từ trang web chuyên ngành GRAMENE (Phụ lục 1). 2.2. Nội dung nghiên cứu - Đánh giá nguồn vật liệu, xác định chỉ thị liên kết và chọn lọc cá thể mang gen chịu ngập Sub1. - Phân tích kiểu gen, chọn lọc cá thể mang gen Sub1 chịu ngập và mang nền di truyền giống KD18 ở các thế hệ lai trở lại. - Đánh giá khả năng chịu ngập, đặc điểm nông sinh học và năng suất của 7 dòng/giống lúa mới được cải tiến. - Hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác dòng/giống lúa mới chịu ngập. - Khảo nghiệm sản xuất giống lúa chịu ngập SHPT2 tại một số tỉnh phía Bắc. 2.3. Địa điểm nghiên cứu - Các thí nghiệm xác định gen chịu ngập Sub1 bằng chỉ thị phân tử được thực hiện tại Phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp. - Đánh giá khả năng chịu ngập nhân tạo, đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa chịu ngập trong nhà lưới, đồng ruộng tại Trạm khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Văn Lâm - Hưng Yên và Viện môi trường Nông nghiệp, Trung tâm Khảo nghiệm giống cây trồng Hải Dương. - Khảo nghiệm giống lúa chịu ngập được triển khai trong hệ thống khảo nghiệm Quốc gia tại các tỉnh đại diện cho 3 vùng sinh thái: Vùng Trung du miền núi phía Bắc (Yên Bái), Vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa; Nghệ An; Hà Tĩnh), Vùng Đồng bằng sông Hồng (Vĩnh Phúc; Hưng Yên; Hải Dương; Thái Bình). - Khảo nghiệm sản xuất giống lúa chịu ngập SHPT2 được thử nghiệm trong điều ngập và sản xuất đại trà tại các địa phương: Hải Dương; Hải Phòng, Hưng Yên, Thái Nguyên, Yên Bái, Thanh Hóa, Thừa Thiên Huế. 2.4. Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng Phương pháp lai hữu tính: Tiến hành lai giữa giống KD18 (làm mẹ) với giống mang gen chịu ngập Sub1 PSB-Rc68 (làm bố). Sử dụng các thế hệ lai F1, BC1F1, BC2F1 lai lại với giống KD18 để tạo quần thể lai trở lại thế hệ BC1F1, BC2F1, BC3F1 tương ứng. Một số kỹ thuật sử dụng trong phòng thí nghiệm: Phương pháp tách chiết ADN tổng số; Kiểm tra nồng độ và độ tinh sạch của ADN tách chiết bằng phương pháp điện di trên gel agarose; Phương pháp PCR với mồi SSR, Phương pháp điện di trên gel agarose 2,5%; Phương pháp điện di trên gel polyacrylamide không biến tính, Cải tiến giống lúa KD18 về tính trạng chịu ngập giai đoạn sinh trưởng bằng phương pháp chọn giống chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC). Phương pháp thí nghiệm lúa chịu ngập * Phương pháp bố trí thí nghiệm lúa chịu ngập trong điều kiện nhân tạo (theo phương pháp Xu et al, 2000). - Thí nghiệm chịu ngập ngoài sản xuất: Chọn địa điểm thí nghiệm hay bị ngập úng trong điều kiện vụ mùa. Mật độ cấy 50 khóm/m 2 , cấy 3 dảnh/khóm. Sau khi rút nước 15 ngày, tính tỷ lệ cây sống theo công thức: Tỷ lệ cây sống (%) = Số cây sống sau ngập x 100 Tổng số cây theo dõi 8 Thí nghiệm xác định liều lượng phân bón thích hợp trên giống SHPT2 trong điều kiện bị ngập: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu Split-plot với 2 nhân tố phân bón (ô lớn) và mật độ (ô nhỏ). Diện tích ô lớn là 45m 2 (5m×9m), diện tích ô nhỏ là 15 m 2 (3m×5m). Mức phân bón (kg/ha): P1 (90 kg N + 100 kg P2O5 + 90 kg K2O); P2 (110 kg N + 100 kg P2O5 + 90 kg K2O); P3 (130 kg N + 100 kg P2O5 + 90 kg K2O) Mật độ cấy gồm 3 mức (khóm/m 2
Luận văn liên quan