Luận án tiến sĩ nông nghiệp 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

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM BÙI VIẾT THƯ NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO DÒNG BẤT DỤC ĐỰC TẾ BÀO CHẤT VÀ DỊNG 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 DỊNG DUY TRÌ MỚI PHỤC VỤ CHO CHỌN GIỐNG LÚA LAI BA DÒNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành : Di truyền chọn giống trồng Mã số : 9620 111 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Trâm PGS.TS Vũ Thị Thu Hiền HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án trung thực, khách quan chƣa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án đƣợc cám ơn, thơng tin trích dẫn luận án đƣợc 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 hồn thành luận án, tơi nhận đƣợc hƣớng dẫn, bảo tận tình thầy cô giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận án, cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Trâm PGS.TS Vũ Thị Thu Hiền tận tình hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q 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, Ban chủ nhiệm Khoa Nông học, Học viện Nơng nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi trình học tập, thực đề tài hồn thành luận án Tơi xin đƣợc cảm ơn nhà giáo Nguyễn Đình Hiền nhiệt tình giúp đỡ trình xử lý số liệu kết luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, nhân viên phận R & D, cán bộ, công nhân Trung Nghiên cứu Phát triển Lúa lai thuộc Công ty TNHH Syngenta Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn cha mẹ, vợ, trai, bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ nghiên cứu khoa học nhƣ đời sống góp phần thúc đẩy việc hồn 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 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Những đóng góp đề tài 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Khái niệm ƣu lai 2.1.2 Ƣu lai lúa 2.2 Tình hình nghiên cứu phát triển lúa lai nƣớc 2.2.1 Nghiên cứu phát triển lúa lai giới 2.2.2 Nghiên cứu phát triển lúa lai nƣớc 15 2.3 Các hệ thống bất dục đực sử dụng chọn giống lúa lai 18 2.3.1 Hệ thống bất bất dục đực tế bào chất (Cytoplasmic Male Sterility-CMS) 18 2.3.2 Hệ thống bất dục đực gen nhân 33 2.4 Phƣơng pháp chọn tạo bố mẹ lúa lai ba dòng 37 2.4.1 Phƣơng pháp chọn tạo dòng mẹ (dòng CMS) 37 2.3.2 Phƣơng pháp tạo dịng trì bất dục (dịng B) 38 2.3.3 Phƣơng pháp tạo dòng bố lúa lai (dòng R) 39 2.3.4 Mối quan hệ dòng A, B, R 40 2.3.5 Khả kết hợp dòng A dòng R 41 iii PHẦN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Địa điểm thời gian nghiên cứu 44 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu 44 3.1.2 Thời gian nghiên cứu 44 3.2 Vật liệu nghiên cứu 44 3.3 Nội dung nghiên cứu 44 3.3.1 Nội dung 1: Lai dòng B truyền thống, đánh giá chọn dòng B mang tính trạng mục tiêu (Tạo dịng B mới) 3.3.2 44 Nội dung 2: Lai dòng B với dòng A truyền thống, đánh giá chọn dòng A mang nhiều đặc điểm tốt (Tạo dòng A mới) 44 3.3.3 Nội dung 3: Lai dòng A với dòng R tốt, chọn tổ hợp F1 triển vọng 45 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 45 3.4.1 Nội dung 1: Lai dòng B truyền thống, đánh giá chọn dịng B mang tính trạng mục tiêu (Tạo dịng B mới) 3.4.2 45 Nội dung 2: Lai dòng B với dòng A truyền thống, đánh giá chọn dòng A mang nhiều đặc điểm tốt (Tạo dòng A mới) 49 3.4.3 Nội dung 3: Lai dòng A với dòng R tốt, chọn tổ hợp F1 triển vọng 56 3.4.4 Phân tích xử lý số liệu 59 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1 60 Lai tạo, chọn lọc cải tiến dòng B sử dụng Việt Nam để tạo dòng B 60 4.1.1 Đặc điểm cặp dòng A/B tham gia lai cải tiến dòng B 60 4.1.2 Lai tạo, chọn lọc cải tiến dòng B 62 4.2 Lai trở lại đánh giá dòng CMS 72 4.2.1 Kết tạo dòng A (A1) từ tổ hợp lai (BoA x B1) 73 4.2.2 Kết tạo dòng A (A2) từ tổ hợp lai (25A x B1) 73 4.2.3 Tạo dòng A (A3) từ dịng B có nguồn gốc cặp lai (II-32B x 25B) (B2) 4.2.4 84 Tạo dòng A (A4) từ dịng B có nguồn gốc cặp lai (II-32B x 25B) (B2) 97 4.3 Lai tạo, chọn lọc tìm tổ hợp triển vọng 109 4.3.1 Tuyển chọn, đánh giá dòng R 109 iv 4.3.2 4.3.3 Lai thử đánh giá khả kết hợp dịng mẹ với R tốt để tìm tổ hợp lai 112 Lai thử dòng CMS với dịng bố tốt tìm F1 triển vọng 128 PHẦN KẾT LUẬN VẦ ĐỀ NGHỊ 134 5.1 Kết luận 134 5.2 Đề nghị 135 Danh mục cơng trình cơng 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 thị phân tử) WA Wide Abortion (bất dục dạng dại) TGMS Themosensitive Genetic Male Sterility (Bất dục đực chức 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 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 2.1 Phân loại dòng trì phục hồi lúa lai 30 4.1 Đặc điểm nơng học dịng A, B Nam Định (vụ Xuân 2009) 61 4.2 Đặc điểm hình thái dòng D1 Nam Định (vụ Xuân 2012) 63 4.3 Đặc điểm hạt dòng D1 Nam Định (Vụ Xuân 2012) 64 4.4 Đặc điểm nơng sinh học dịng D1 Nam Định (Vụ Xuân 2012) 64 4.5 Đặc điểm hình thái dịng D2 Nam Định (Vụ Xuân 2012) 66 4.6 Đặc điểm hạt dòng D2 Nam Định (Vụ Xuân 2012) 67 4.8 Đặc điểm nông sinh học dòng D2 Nam Định (Vụ Xuân 2012) 68 4.8 Đánh giá khả trì bất dục dòng D1 chọn từ tổ hợp Trang lai (BoB x 25B) Nam Định (Vụ Mùa 2012) 4.9 70 Đánh giá khả trì bất dục dòng D2 chọn từ tổ hợp lai II32B/25B Nam Định (Vụ Mùa 2012) 71 4.10 Kết đánh giá dạng hình dịng A2 Nam Định (Vụ Mùa 2014) 73 4.11 Độ bất dục đực dòng A2 hệ lai lại từ F1 đến BC3F1 Nam Định (Vụ Xuân 2013-Vụ Mùa 2014) 4.12 Độ bất dục đực dòng A2 hệ lai lại từ BC3F1-BC6F1 Nam Định (Vụ Mùa 2014-Vụ Xuân 2016) 4.13 78 Kết đánh giá phản ứng dòng A2 với số sâu bệnh điều kiện đồng ruộng Nam Định (Vụ Mùa 2014) 4.16 79 Kết đánh giá phản ứng dòng A2 với số sâu bệnh điều kiện đồng ruộng Nam Định (Vụ Xuân 2015) 4.17 76 Một số đặc điểm nơng sinh học dịng A2/B1 hệ BC3F1 Nam Định (Vụ Mùa 2014) 4.15 75 Một số đặc điểm tổ hợp lai dòng A2 BC3F1 với R838 Nam Định vụ Xuân năm 2015 4.14 74 80 Kết lây nhiễm nhân tạo dòng A2 với chủng bạc điều kiện nhân tạo Nam Định Thanh Hóa (vụ Xuân 2016) 80 4.18 Kết phân tích hàm lƣợng amylose dịng A2 81 4.19 Đặc điểm nơng sinh học dòng A2/B1 ƣu tú Nam Định (Vụ Xuân 2016) 81 vii