Đánh giá Gen tương hợp rộng của một số vật liệu giống ở cây lúa pdf

ĐáNH GIá GEN TƯƠNG HợP RộNG CủA MộT Số VậT LIệU GIốNG ở CÂY LúA Varietal screening of wide compatibility gene in Rice Nguyễn Văn Hoan1, Vũ Hồng Quảng2 Summary Two TGMS lines (103 s and Pei'ai 64 s ) and Japonica variety Norin PL9 were crossed with 15 varieties belong three subspecies of genus Oryza (Sub indica, Sub. Javanica and Sub. Japonica). The results showed that: TGMS Pei'ai 64 s and variety Norin PL9 carried WCG when TGMS 103 s is lack of WCG. WCG participation to form F1 generation making them restoration enough both of polen and seed fertility. Key words: WCG (wide compatibility gene), TGMS, restoration, fertility. 1. ĐặT VấN Đề Để đạt đợc u thế lai cao thì bố mẹ phải có sự khác biệt về di truyền. Phép lai xa giữa hai loài phụ của chi Oryza đạt đợc mục tiêu về sự khác biệt di truyền lớn giữa hai bố mẹ song lại gặp một khó khăn khác là con lai F1 bất dục hoặc bán bất dục. Chính hạn chế này đã làm cho năng suất của tổ hợp lai không đạt yêu cầu. Các kết quả nghiên cứu cho thấy gen tơng hợp rộng (Wide Compatibility Gene) WCG sẽ khắc phục đợc hiện tợng bất dục ở con lai F1, WCG có chức năng bắc cầu nối trong quá trình hoà hợp giữa hai bộ gen Indica, Japonica, đạt tỷ lệ hạt phấn hữu dục cao và tỷ lệ đậu hạt tốt (Ikehashi H., 1991; Yuan L.P., 1995 ). Khi dòng mẹ có chứa WCG thì có khả năng phối hợp rất rộng với các dòng, giống bố ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, sẽ tạo đợc nhiều tổ hợp có u thế lai cao, phổ thích ứng rộng. Chính vì vậy những kết quả nghiên cứu về gen tơng hợp rộng có vai trò quan trọng khi sử dụng trong nghiên cứu hệ lúa lai hai dòng. 2. VậT LIệU Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 2.1. Vật liệu nghiên cứu + Các giống thuộc loài phụ Japonica: Norin PL9, Taichung 65, Assominori, Niponbare và IR - NP5. Các giống thuộc loài phụ Javanica: Javanica 14, Dinalaga, Shinaba và Canabongbong. Các giống thuộc loài phụ Indica: IR 24, IRBB1/5 do Trờng Đại học Kyushu - Nhật Bản cung cấp. Các giống Javanica lá trơn và giống Indica: R307, R308, R310 có nguồn gốc từ tập đoàn công tác Bộ môn Di truyền- Giống cây trồng. + Dòng mẹ kiểu TGMS 103 s nguồn gốc từ Trờng Đại học Nông nghiệp I. Dòng mẹ Pei'ai 64 s nguồn gốc nhập nội từ Trung Quốc, giống lúa thuần Norin PL9 nguồn gốc từ Nhật Bản. + Các giống đợc công bố có gen tơng hợp rộng là Norin PL9 (Ikehashi H., 1991) và Pei'ai 64 s (Yuan L.P., 1995). Dùng giống Bồi tạp Sơn thanh (BTST) giống lúa lai hai dòng đợc gieo cấy rộng rãi làm đối chứng. 2.3. Phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp lai kiểm tra gen tơng hợp rộng Dùng phơng pháp lai kiểm tra gen tơng hợp rộng của Trung tâm nghiên cứu Hồ Nam (sơ đồ 1)(Yuan Long Ping và cs, 1995). Mỗi tổ hợp lai thu đợc ít nhất 30 hạt. Các dòng bất dục kiểu TGMS đợc lai theo phơng pháp cách ly cá thể với giống Norin PL9 lai theo phơng pháp khử đực bằng cắt chéo vỏ trấu. Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm đợc bố trí theo phơng pháp khảo sát con lai tuần tự không lặp lại. Sau khi cấy 5-6 tổ hợp thì cấy mẹ tơng ứng và cứ 10 12 con lai F1 thì cấy các dòng bố tơng ứng, giống đối chứng là Bồi tạp Sơn thanh. Địa điểm thí nghiệm: Bố trí thí nghiệm tại cách đồng A2 Khoa Nông học và khu nhà lới Bộ môn Di truyền - Giống cây trồng. Sơ đồ 1. Sơ đồ lai kiểm tra Dòng mẹ Dòng bố 103s Peiai 64 Norin PL9 Japonica: 1- Norin PL9 2- Tai chung 65 3- Assominori 4- Niponbare 5- IR-NP5 F1(223) 224 225 226 227 F1(277) 278 279 280 281 F1(295) 296 297 298 299 Javanica: 1- Javanica 14 2- Javanica lá trơn 3- Dinalaga 4- Shinaba 5- Canabong .b 229 230 231 232 233 283 284 285 286 287 303 304 305 306 chết Indica: 1- IRBB1/5 2- IR 24 3- R307 4- R308 5- R310 240 235 236 237 238 294 289 290 291 292 319 314 315 316 317 Tổng số tổ hợp 45 15 15 15 3. KếT QUả Và THảO LUậN Qua bảng 1 chúng ta nhận thấy dòng mẹ 103 S khi lai trong cùng một loài phụ Indica, toàn bộ con lai F1 đều hữu dục hạt phấn và tỷ lệ đậu hạt cao trên 90%. Trong 5 tổ hợp lai với loài phụ Javanica cũng đều đạt tỷ lệ hạt chắc cao chỉ riêng tổ hợp lai với Javanica 14 đạt thấp hơn so sánh với các quan điểm hiện hành (Ikehashi H.,1984 1987; Yuan L.P., 1995) là 71- 75% tỷ lệ hạt chắc. Kết quả này cho thấy dòng mẹ 103 s khi lai xa với loài phụ Javanica cho con lai F1tỷ lệ đậu hạt là 65%, nguyên nhân là do khi trỗ gặp điều kiện không thuận lợi, thực tế con lai F1 hữu dục bình thờng. Hiện tợng bán bất dục khi lai xa càng đợc thể hiện rõ khi 103 s lai xa với loài phụ Japonica. Trong 5 tổ hợp đem khảo sát có 4 tổ hợp tạo ra con lai F1 bán bất dục, chỉ có duy nhất 1 tổ hợp lai với Norin PL9 là đạt cao hơn định mức của các nhà khoa học đặt ra (85,6% hạt chắc). Điều này chứng tỏ gen tơng hợp rộng trong giống Norin PL9 đã khắc phục đợc hiện tợng bán bất dục khi lai xa với loài phụ Japonica. Trong khi đó 4 bố còn lại không chứa WCG khi lai với 103 s đều cho F1 bán bất dục về tỷ lệ đậu hạt. Nh vậy dòng TGMS 103 s không có WCG. Dòng mẹ Pei'ai 64 s có chứa WCG lai xa với các giống thuộc loài phụ Javanica và Japonica đợc thể hiện thông qua bảng 2. Các con lai tạo ra đều đạt tỷ lệ hạt chắc cao. Chứng tỏ dòng mẹ Pei'ai 64 s có chứa WCG. Kết quả này cho thấy có thể tạo ra nhiều con lai xa mà vẫn đạt đợc tỷ lệ hữu dục cao. Do đó chúng ta có thể sử dụng nhiều giống bố khác nhau để phối hợp với một dòng mẹ có WCG và xác suất tìm tổ hợp lai là cao hơn so với các dòng mẹ không chứa WCG. Khi lai giống thuần Norin PL9 thuộc loài phụ Japonica có chứa WCG với 5 giống Indica, con lai F1 tạo ra đều hữu dục phấn hoàn toàn và đa số đều có tỷ lệ hạt chắc cao (bảng 3). WCG trong Norin PL9 cũng giống nh WCG trong dòng mẹ Pei'ai 64 s đã khắc phục đợc hiện tợng bán bất dục ở con lai F1 khi lai xa giữa hai loài phụ Indica và Japonica. Do vậy nếu chuyển đợc WCG vào dòng bố, đặc biệt là vào dòng mẹ khi đó phép lai xa sẽ có F1 đạt tỷ lệ đậu hạt cao. Đây là một hớng sử dụng nhằm nâng cao năng suất và mở rộng khả năng tìm bố cũng nh tạo ra con lai F1 có phổ thích nghi rộng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau. Riêng trờng hợp 2 dòng bố Dinalaga và Shinaba do trỗ vào những ngày có ma to nên tỷ lệ đậu hạt thấp song về mặt bản chất thì đây là những dạng lúa Javanica có độ hữu dục bình thờng. Bảng 1. Tỷ lệ hạt phấn hữu dục, tỷ lệ hạt chắc của bố và con lai F1 với 103 s Loài phụ Indica Loài phụ Javanica Loài phụ Japonica Bố F1 Bố F1 Bố F1 Dòng bố và đối chứng Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) IRBB1/5 94,3 93,3 94,3 97,8 Java.14 88,8 88.5 82,3 65,0 No.PL9 98,0 93,8 92,5 85,6 IR24 93,6 92,8 95,1 96,1 Java. Lá trơn 87,0 82,6 81,0 90,4 Tai chung 65 98,0 91,0 60,6 51,1 R307 98,2 95,3 90,0 98,4 Dinalaga 94,3 58,9 74,7 89,2 Assominori 98,4 92,4 65,1 49,3 R308 92,1 91,9 93,1 98,0 Shinaba 75,3 61,6 72,0 94,8 Niponbare 96,6 90,3 64,2 42,3 R310 93,5 98,3 92,0 98,6 Canabong .b 90,2 92,0 79,6 92,5 IRR-NP5 96,0 88,1 80,9 63,3 BTST 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89,6 95,3 Ghi chú Hd: hạt phấn hữu dục Bảng 2. Tỷ lệ hạt phấn hữu dục, tỷ lệ hạt chắc của bố và con lai F1 với Pei'ai 64 s Loài phụ Indica Loài phụ Javanica Loài phụ Japonica Bố F1 Bố F1 Bố F1 Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Giống thử Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Giống thử Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắ c (%) IRBB1/5 94,3 93,3 86,6 88,6 Java.14 88,8 88.5 91,7 92,5 No.PL9 98,0 93,8 88,3 96,7 IR24 93,6 92,8 86,7 94,8 Java. Lá trơn 87,0 82,6 - - Tai chung65 98,0 91,0 87,9 90,2 R307 98,2 95,3 84,6 97,2 Dinalaga 94,3 58,9 89,3 96,2 Assominori 98,4 92,4 89,1 90,1 R308 92,1 91,9 93,2 97,8 Shinaba 75,3 61,6 83,5 - Niponbare 96,6 90,3 83,2 85,3 R310 93,5 98,3 86,7 94,8 Canabong. b 90,2 92,0 82,4 84,3 IR-NP5 96,0 88,1 86,1 72,8 ĐC (BTST) 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89,6 95,3 Ghi chú Hd: hạt phấn hữu dục Bảng 3. Tỷ lệ hạt phấn hữu dục, tỷ lệ hạt chắc của các bố và con lai F1 với Norin PL9 Loài phụ Indica Loài phụ Javanica Loài phụ Japonica Bố F1 Bố F1 Bố F1 Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) Dòng bố Hd (%) Hạt chắc (%) Hd (%) Hạt chắc (%) IRBB1/5 94,4 93,3 88,1 84,2 Java.14 88,8 88.5 97,0 95,1 No.PL9 98,0 93,8 - - IR24 93,6 92,8 79,3 83,5 Java. Lá trơn 87,0 82,6 84,2 98,5 Tai chung65 98,0 91,0 91, 9 95,8 R307 98,2 95,3 71,5 90,4 Dinalaga 94,3 58,9 89,1 99,0 Assominori 98,4 92,4 93, 4 88,0 R308 92,1 91,9 90,4 92,7 Shinaba 75,3 61,6 85,3 97,7 Niponbare 96,6 90,3 88, 7 83,0 R310 93,5 98,3 71,5 84,3 Canabong. b 90,2 92,0 - - IR-NP5 96,0 88,1 90, 6 94,8 ĐC (BTST) 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89,6 95,3 ĐC (BTST) 89, 6 95,3 4. KếT LUậN + Dòng Pei'ai 64 s và giống thuần Norin PL9 có chứa gen tơng hợp rộng trong khi dòng TGMS 103 s không có gen tơng hợp rộng. + Gen tơng hợp rộng (WCG) đã góp phần nâng cao đáng kể tỷ lệ hạt phấn hữu dục ở con lai F1 khi lai xa giữa 2 loài phụ và nâng cao tỷ lệ đậu hạt của con lai xa. Tài liệu tham khảo Hrirosi Ikehashi and Hitoshi Araki (1984), Varietial screening of compatibility, type reveated in F1 fertility of distant crosses in rice, Japan, p.304-313. Hrirosi Ikehashi, Hitoshi Araki (1987), Screening and genetic analysis of wide compatibility in F1 hybrid of distant Crosses in Rice, Oryza sativa. L, Japan, p.3- 54 Ikehashi H (1991), Genetic of hybrid sterility in wide hybridzation in rice (O. sativa.L), Japan, p. 113-124 Yuan Long Ping, Xi Qin Fu (1995), Technlogy of hybrid rice production, FAO, p.5-75 . ĐáNH GIá GEN TƯƠNG HợP RộNG CủA MộT Số VậT LIệU GIốNG ở CÂY LúA Varietal screening of wide compatibility gene in Rice Nguyễn Văn Hoan1, Vũ Hồng Quảng2 Summary. 64 s và giống thuần Norin PL9 có chứa gen tơng hợp rộng trong khi dòng TGMS 103 s không có gen tơng hợp rộng. + Gen tơng hợp rộng (WCG) đã góp phần nâng cao đáng kể tỷ lệ hạt phấn hữu dục ở con. Phơng pháp lai kiểm tra gen tơng hợp rộng Dùng phơng pháp lai kiểm tra gen tơng hợp rộng của Trung tâm nghiên cứu Hồ Nam (sơ đồ 1)(Yuan Long Ping và cs, 1995). Mỗi tổ hợp lai thu đợc ít nhất