Cải tiến một số giống lúa địa phương và nhập nội bằng gây đột biến phóng xạ phục vụ phát triển lúa chất lượng tại các tỉnh phía bắc

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM CẢI TIẾN MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VÀ NHẬP NỘI BẰNG GÂY ĐỘT BIẾN PHÓNG XẠ PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI CÁC TỈNH PHÍA BẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM CẢI TIẾN MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VÀ NHẬP NỘI BẰNG GÂY ĐỘT BIẾN PHÓNG XẠ PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI CÁC TỈNH PHÍA BẮC Ngành: Di truyền Chọn giống trồng Mã số: 62 01 11 Người hướng dẫn: HÀ NỘI - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết trình bày luận án trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022 Tác giả luận án i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án, nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS TS tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền Chọn giống trồng, Khoa Nông học, Học viện Nơng nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán viên chức Viện Cây lương thực Cây thực phẩm giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022 Tác giả luận án ii MỤC LỤC Trang i Lời cam đoan Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh m ục hình x Danh mục sơ đồ xi Trích yếu luận án xii Thesis abstract xiv Phần Mở đầu 11 Tính cấp thiết đề tài 12 Mục tiêu nghiên cứu 13 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu 3 Phạm vi nghiên cứu 14 Những đóng góp đề tài 15 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học đề tài Ý nghĩa thực tiễn đề tài Phần Tổng quan tài liệu 21 Nguồn gen đa dạng di truyền lúa 1 Nguồn gốc lúa 2 Đa dạng di truyền nguồn gen lúa 22 Lịch sử phát triển chọn tạo giống lúa phương pháp đột biến 2 Khái niệm đột biến 2 Phân loại đột biến 10 2 Phương pháp gây đột biến nhân tạo 11 2 Lịch sử phát triển chọn tạo giống lúa phương pháp đột biến 12 iii 23 Cơ sở khoa học phát sinh đột biến phóng xạ 13 Tác nhân phóng xạ gây đột biến 14 Các dạng phóng xạ ứng dụng chọn giống 15 3 Cơ chế gây đột biến tia phóng xạ 15 Di truyền đột biến lúa 19 Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu đột biến gamma 21 2Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thông qua đột biến giới 421 Tình hình nghiên cứu chung 21 Phương pháp xử lý đột biến 27 Liều lượng xử lý đột biến 27 2Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thông qua đột biến Việt Nam 533 Tình hình nghiên cứu chung 33 Nghiên cứu liều lượng phóng xạ 35 2Đặc điểm di truyền số tính trạng liên quan đến chất lượng lúa 637 Đặc điểm di truyền số tính trạng liên quan đến chất lượng 37 Đặc điểm di truyền số tính trạng liên quan đến suất 42 Phần Nội dung phương pháp nghiên cứu 47 Địa thời gian nghiên cứu liều lượng chiếu xạ chọn lọc dòng lúa chất lượng cao 49 điểm 47 311 Địa điểm nghiên 3 Tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái số dịng lúa có triển vọng 49 3Phương pháp nghiên cứu 449 cứu Đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ cơng tác xử lý đột biến 47 phóng xạ 312 Đánh giá ảnh hưởng liều lượng chiếu xạ chọn lọc dòng lúa Thời chất lượng 52 gian nghiên cứu 47 3Vật liệu nghiên cứu 3473 49 Tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái số dịng lúa có triển vọng 54 3Phương pháp phân tích số liệu 557 Nội dung nghiên cứu iv 49 331 Đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ công tác xử lý đột biến phóng xạ 49 332 Đánh giá ảnh hưởng Phần Kết nghiên cứu thảo luận 41 58 Kết đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ cơng tác xử lý đột biến phóng xạ 58 1 Một số đặc điểm sinh trưởng mẫu giống lúa 58 Một số đặc điểm hình thái mẫu giống lúa 60 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại mẫu giống lúa 62 4 Năng suất yếu tố cấu thành suất mẫu giống lúa 62 Một số tiêu chất lượng gạo mẫu giống lúa 64 42 Kết đánh giá ảnh hưởng liều lượng chiếu xạ chọn lọc dòng lúa chất lượng cao 67 Kết đánh giá ảnh hưởng liều lượng chiếu xạ tia gamma Co60 lên mẫu giống lúa hệ M1 67 2 Kết đánh giá hiệu ứng chiếu tia gamma (nguồn Co60) lên mẫu giống lúa hệ M2 69 Kết đánh giá biến dị chọn lọc chiếu xạ tia gamma (nguồn Co60) lên mẫu giống lúa hệ M3 43 79 Kết tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái số dòng lúa triển vọng Kết khảo sát sơ dòng lúa 86 86 Kết so sánh số dịng lúa có triển vọng 105 3 Kết khảo nghiệm sinh thái dịng lúa có triển vọng 116 Phần Kết luận đề nghị 123 51 Kết luận 123 52 Đề nghị 124 Danh mục cơng trình công bố liên quan đến luận án 125 Tài liệu tham khảo 126 Phụ lục 141 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt D/R Dài/rộng DNA Deribo Nucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei) Đ/C Đối chứng ĐR Đồng ruộng FAO Food and Agriculture Oganization (Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) IAEA International Atomic Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế) KM Khẩu mang M Mềm M19 Vụ mùa 2019 NST Nhiễm sắc thể NT Nhân tạo PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng) SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình đoạn lặp lại đơn giản) TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng VM Vụ Mùa VX Vụ Xuân X20 Vụ xuân năm 2020 vi DANH MỤC BẢNG Tên bảng TT Trang 21 Quá trình hình thành phát triển đột biến lúa giới 13 22 Số giống lúa đột biến đăng ký qua năm nước 23 23 Các giống lúa đăng ký năm 2019, 2020 24 41 Thời gian qua giai đoạn sinh trưởng mẫu giống lúa địa phương nhập nội năm 2016 42 59 Một số đặc điểm nông sinh học mẫu giống lúa địa phương nhập nội năm 2016 43 60 Một số đặc điểm hình thái mẫu giống lúa địa phương nhập nội năm 2016 44 60 Một số đặc điểm cấu trúc mẫu giống lúa địa phương nhập nội năm 2016 45 61 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại điều kiện bất thuận mẫu giống năm 2016 46 62 Năng suất yếu tố cấu thành suất mẫu giống năm 2016 47 63 Một số tiêu lý gạo mẫu giống lúa (Mẫu phân tích vụ Mùa năm 2016) 48 64 Một số tiêu hóa sinh gạo mẫu giống lúa (Mẫu phân tích vụ Mùa năm 2016) 49 65 Một số tiêu chất lượng cơm mẫu giống lúa (Mẫu phân tích vụ Mùa năm 2016) 65 10 Tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ sống sót tỷ lệ lép hệ M1 chiếu xạ tia gamma (Co60) lên mẫu giống lúa vụ Xuân năm 2017 68 11 Tần suất đột biến hệ M2 mẫu giống lúa vụ Mùa năm 2017 70 12 Phổ biến dị hình thái mẫu giống lúa hệ M2 71 13 Tần suất đột biến thời gian sinh trưởng ngắn ngày, thấp hệ M2 mẫu giống lúa vụ Mùa năm 2017 74 14 Tần suất đột biến đòng đứng, tăng khả đẻ nhánh hệ M2 mẫu giống lúa vụ Mùa năm 2017 vii 76 -Input parameters Read input from file: C:\Users\HP\Desktop\CCDTCLC NTS Save result tree in output file: C:\Users\HP\Desktop\SLCLC NTS Clustering method: UPGMA In case of ties: WARN Comments: SIMQUAL: input=C:\Users\HP\Desktop\SHCCDTCLC NTS, coeff=SM by Cols Matrix type = 3, size = 23 by 23, missing value code = "none" (similarity) Results will be stored in file: C:\Users\HP\Desktop\SLCLC NTS ** Warning - at least one tie found that can influence clustering ** Ending date & time: 11/04/2022 4:17:07 CH =========== Section: 5-" SIMQUAL ============ " SIMQUAL: input=C:\Users\HP\Desktop\SHCCDTCLC NTS, coeff=SM " by Cols 23L 23 NN1 NN1-2-5-5 NN1-2-5-6 NN1-2-5-8 NN1-2-6-55 NN1-2-6-59 NN1-2-36-67 NN1-2-68-75 NN1-3-56-97 NN1-3-62-115 NN1-3-68-135 NN3 NN3-2-223-179 NN3-2-223-187 NN3-2-284-196 NN3-2-284-215 NN3-2-287-229 NN3-2-287-234 NN3-2-294-245 NN3-3-318-257 NN3-3-362-266 NN3-3-368-280 BT7 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 2500000 0000000 0000000 0000000 0000000 3333333 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0000000 1666667 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 156 1666667 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1666 667 00 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 00 0000000 0000000 0160000000 0000000 66 0833333 66 1666667 00 0000000 0 0 00 16 00 00 0833 00 66 00 00 333 00 66 00 00 0 0000 000 00 0833333 0 0 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 000 00 00 00 00 0 0 1666 667 00 0833333 0 0 00 00 00 00 1666 00 00 00 00 667 00 00 00 00 0 0 0000 000 00 00 00 00 0000000 0 0 08 00 08 00 0833 33 00 33 00 333 33 00 33 00 3 0 0833 333 00 0000000 0 0 000 0 0 000 250 000 000 0833333 000 0 0 16 000 000 000 000 0 0 0 0 66 0 66 0833333 0 01 0000000 0000000 00 0000000 0 0 00000 000 000 000 083 0000000 00 000 000 000 333 00 3333333 000 0 00 0833333 00 0 00 0000000 0 0 00 000 000 000 000 0000000 03060 000 000 000 000 0306 0 0306 0833333 0307 0 00 0833333 0000000 0000000 00 00000000 00000 0 00 0000000 250 000 0000000 00 0833333 000 000 000 0000000 0 08 0 0833333 00 0000000 0 0 0 33 0 33 000 250 000 166 0833333 03003 000 000 000 666 0300 0300 0000000 0300 0 00 0000000 1666667 0000000 0000000 00000 00 0000000 0833333 0 0000000 083 0833333 0000000 333 157 0000000 00 0000000 0 0 166 000 000 083 0833333 666 000 000 333 0 0833333 00 0000000 0000000 3333333 0000000 0000000 00 0000000 0833333 0 00000000 0833333 0833333 0000000 0000000 00 0000000 0 0 000 083 000 000 0833333 000 333 000 000 0 0833333 00 0000000 1666667 0 0000000 0000000 0000000 1666667 00 0833333 0000000 0000000 00833333 0000000 0000000 1666667 00 0833333 083 333 00 0 1666667 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0833333 0833333 0833333 0833333 0000000 0833333 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0833333 0000000 1666667 0833333 0833333 0000000 1666667 0000000 1666667 0000000 1666667 0000000 0000000 " SIMQUAL: input=C:\Users\HP\Desktop\SHCCDTCLC NTS, coeff=SM " by Cols 23L 23L NN1 NN1-2-5-5 NN1-2-5-6 NN1-2-5-8 NN1-2-6-55 NN1-2-6-59 NN1-2-36-67 NN1-2-68-75 NN1-3-56-97 NN1-3-62-115 NN1-3-68-135 NN3 NN3-2-223-179 NN3-2-223-187 NN3-2-284-196 NN3-2-284-215 NN3-2-287-229 NN3-2-287-234 NN3-2-294-245 NN3-3-318-257 NN3-3-362-266 NN3-3-368-280 BT7 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 2500000 0000000 0000000 0000000 0000000 3333333 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0000000 1666667 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0833333 1666667 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 1666667 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0833333 0833333 0000000 0000000 2500000 0000000 0000000 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0833333 0000000 0000000 158 0000000 0000000 0000000 0000000 2500000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0000000 3333333 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0833333 0000000 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 2500000 1666667 0000000 0000000 0000000 0833333 0000000 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0833333 1666667 0000000 1666667 0000000 0000000 2500000 0000000 0000000 0833333 1666667 0833333 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0833333 0833333 0000000 0833333 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 0000000 0000000 0833333 0833333 0000000 0833333 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 0000000 0000000 1666667 0000000 1666667 0000000 3333333 0000000 0000000 0833333 0000000 0000000 0833333 0000000 1666667 0000000 0833333 0833333 0833333 0833333 0000000 0000000 0000000 1666667 0000000 0000000 0000000 1666667 0833333 0833333 0000000 1666667 0000000 0000000 159 PHỤ LỤC MỘT SỐ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ THEO HỆ THỐNG TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ NGUỒN GEN LÚA NĂM 2013 Độ cứng (Cs) Ghi chú: Độ cứng đánh giá lần đầu vào lúc trỗ xong cách lay nhẹ dảnh, ngược xi vài lần Thí nghiệm cho ta thấy biểu độ cứng độ đàn hồi Lần quan sát cuối tiến hành vào lúc chín nhằm ghi lại đứng Giai đoạn sinh trưởng: 8-9 Thang điểm (số đổ) Cứng (cây không bị nao) Cứng trung bình (hầu hết bị nao) Trung bình (hầu hết cậy bị nao vừa vừa) Yếu (hầu hết gần nằm rạp) Rất yếu (tất bị đổ rạp) Chiều cao (Ht) Ghi chú: Sử dụng phép đo cụ thể (cm) từ mặt đất lên đến đỉnh bơng dài (khơng tính râu) Để đo chiều cao giai đoạn sinh trưởng khác phải nêu cụ thể giai đoạn Số liệu được làm trịn (khơng lấy số thập phân) Giai đoạn sinh trưởng: 7-9 Thang điểm Bán lùn (vùng trũng, thấp 110cm; vùng cao: 70%) 4-6 Chậm đẻ (11-69%) 7-9 Giảm chiều cao cây, chậm phát triển, vô trùng cao (