Nghiên cứu phân lập chủng nấm và khảo sát nguồn gen kháng bệnh khô vằn trên lúa (rhizoctonia solani oryzae)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC   KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CHỦNG NẤM VÀ KHẢO SÁT NGUỒN GEN KHÁNG BỆNH KHÔ VẰN TRÊN LÚA (RHIZOCTONIA SOLANI ORYZAE)” HÀ NỘI -2023 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC   KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CHỦNG NẤM VÀ KHẢO SÁT NGUỒN GEN KHÁNG BỆNH KHÔ VẰN TRÊN LÚA (RHIZOCTONIA SOLANI ORYZAE)” Giảng viên hƣớng dẫn : GS.TS PHAN HỮU TÔN Sinh viên thực : NGUYỄN THỊ YẾN Lớp : K64CNSHB MSV : 643109 HÀ NỘI -2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Đây cơng trình nghiên cứu khoa học thực hướng dẫn GS TS Phan Hữu Tôn Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn, tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn gốc danh mục tài liệu tham khảo khóa luận Nếu sai tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực Nguyễn Thị Yến i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, nhận động viên giúp đỡ nhiều mặt cấp Lãnh đạo, tập thể cá nhân Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc chân thành đến PGS.TS.Phan Hữu Tôn, Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại học Nơng Nghiệp Hà Nội tận tình giúp đỡ hỗ trợ hướng dẫn việc định hướng đề tài suốt q trình thực hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Bạn giám đốc tồn thể cán cơng nhân viên môn Công Nghệ Sinh học,Trung tâm nghiên cứu phát triển nguồn gen Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam giúp đỡ tạo điều kiện vật chất thời gian để tơi hồn thành đề tài khóa học Từ tận đáy lịng mình, tơi ln biết ơn Gia đình bạn bè động viên giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tôi xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Sinh viên thực Nguyễn Thị Yến ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii TÓM TẮT KHÓA LUẬN ix PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài 1.2.1 Mục đích đề tài 1.2.2 Yêu cầu đề tài PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan lúa 2.1.1 Nguồn gốc giá trị dinh dưỡng 2.1.2 Đặc tính thực vật học lúa 2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo Thế Giới Việt Nam 2.2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo Thế giới 2.2.2 Tình hình sản xuất lúa Việt Nam 2.3 Tình hình giống lúa gạo Việt Nam 10 2.4 Bệnh khô vằn 11 2.4.1 Lịch sử xuất hiện, phân bố thiệt hại 11 2.4.2 Triệu chứng bệnh 12 2.4.3 Tác nhân gây bệnh đốm vằn 13 2.4.4 Điều kiện phát triển bệnh đốm vằn 14 2.4.5 Sự lưu tồn, lan truyền xâm nhiễm nấm Rhizoctonia solani 14 2.5 Biện pháp trừ 15 2.5.1 Sử dụng giống kháng 15 iii 2.5.2 Biện pháp canh tác 15 2.5.3 Biện pháp sinh học 16 2.5.4 Biện pháp hoá học 16 2.6 Nấm Rhizoctonia solani (Thanatephorus cucumeris) 16 2.6.1 Đặc điểm hình thái 17 2.6.2 Đặc điểm sinh lý 18 2.6.3 Đặc điểm nuôi cấy 18 PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 Vật liệu nghiên cứu 20 3.1.1 Vật liệu nghiên cứu 20 3.1.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 21 3.2 Nội dung nghiên cứu 22 3.3 Phương pháp nghiên cứu 22 3.3.1 Nuôi cấy phân lập chủng nấm Rhizoctonia solani phục vụ trình lây nhiễm nhân tạo 22 3.3.2 Sử dụng thị phân tử Rapd để xác định mối tương quan di truyền chủng nấm Rhizoctonia solani 23 3.3.3 Phương pháp lây nhiễm nhân tạo 25 3.3.4 Đánh giá số đặc điểm nông sinh học, suất, chất lượng lúa 26 3.3.5 Các tiêu theo dõi phương pháp đánh giá đặc điểm nông sinh học giống lúa 26 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 28 4.1 Kết nuôi cấy phân lập chủng nấm Rhizoctonia solani 28 4.2 Sử dụng thị RAPD xác định mối tương quan mặt di truyền chủng nấm 30 4.3 Đánh giá số tính trạng sinh trưởng phát triển cấu thành suất giống lúa triển vọng 38 iv 4.4 Kết luận chung khả kháng bệnh khô vằn giống triển vọng với chủng nấm Rhizoctonia solani phân lập 46 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 5.1 Kết luận 47 5.2 Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Danh sách địa điểm mẫu bệnh thu thập 20 Bảng 3.2 Danh sách nguồn gốc chủng nấm lấy từ Viện lương thực thực phẩm tỉnh Hải Dương 21 Bảng 4.1 Hệ số tương quan mặt di truyền chủng nấm Rhizoctonia solani 33 Bảng 4.2 Kết mức độ nhiễm bệnh: 37 Bảng 4.3 Thời gian sinh trưởng mẫu, giống lúa nghiên cứu 39 Bảng 4.4 Chiều cao cây, chiều dài đòng chiều rộng đòng mẫu giống lúa 41 Bảng 4.5 Số nhánh tối đa, số nhánh hữu hiệu, góc độ đẻ nhánh 43 Bảng 4.6.Năng suất yếu tố cấu thành suất 44 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Hình thái lúa Hình 2.2: Ảnh hình thái lúa Hình 2.3:Nhánh lúa Hình 2.4: Top 10 quốc gia có sản lượng lúa lớn Thế Giới (2020/2021) Hình 2.5: Khơ vằn 13 Hình 4.1: Các mẫu nấm sau phân lập 29 Hình 4.2 Xác định mối tương quan di truyền mẫu nấm mồi đơn OPK14 31 Hình 4.3: Xác định mối tương quan di truyền mẫu nấm mồi đơn OPK20 31 Hình 4.4: Xác định mối tương quan di truyền mẫu nấm mồi đơn OPS19 32 Hình 4.5: Một số hình ảnh tiến hành lây nhiễm đồng ruộng 35 Hình 4.6: Một số hình ảnh kết lây nhiễm đồng ruộng 36 Biểu đồ 4.1 Cây phân loại mồi đơn OPK14, OPK20, OPS19 theo chương trình NTSpc2.1 34 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BNNPTNT : Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn BVTV : bảo vệ thực vật Cs : cộng CV% : Sai số thí nghiệm NSH : Nông sinh học Rs : Rhizoctonia solani FAO : Food and Agriculture Organization IRRI : International Rice Research Institute NSLT : suất lý thuyết NST : nhiễm sắc thể PCR : Polymerase Chain Reaction QCVN : Quy chuẩn Việt Nam RLH Relative Lesion Height viii Bảng 4.2 Kết mức độ nhiễm bệnh: Rs1 Rs2 Rs3 Rs4 Rs5 Rs6 islRs2 islRs3 islRs4 PL4 1 0 1 1230(F10) 0 0 0 KI1 0 1 3 425F15 0 1 0 1234F(10-1) 1 0 0 T61(35) 1 1 C84F12 3 1 3 1031F11 1 1 6F16 3 23F18 1 1 1 Nhận xét: Qua bảng số liệu thu thập kết lây nhiễm đồng ruộng ta nhận thấy Rhizoctonia solani phân lập có khả gây bệnh khô vằn Tuy nhiên khả gây bệnh chủng nấm có khác biệt qua ngày sau nhiễm bệnh.Các chủng nấm so sánh khả gây hại dựa vào tiêu ghi nhận số bệnh cấp bệnh Từ kết đánh giá phổ kháng nhiễm bảng 4.2 ta nhận thấy: Mẫu giống lúa 1230(F10), PL4, 1234F(10-1) cho kết kháng cao chủng nấm Rs + 1230(F10) Kháng 8/9 chủng nấm nghiên cứu + PL4, 1234F(10-1) Kháng 5/9 chủng nấm nghiên cứu Mẫu giống lúa 6F16 cho kết kháng với chủng nấm Rs có kháng 1/9 chủng nấm nghiên cứu Sự sinh trưởng phát triển lúa ảnh hưởng đến mức độ nhiễm bệnh giống lúa Giống lúa 1234F(10) có mức độ nhiễm bệnh thấp giống lúa 6F16 có mức độ nhiễm bệnh cao 37 4.3 Đánh giá số tính trạng sinh trƣởng phát triển cấu thành suất giống lúa triển vọng  Thời gian sinh trưởng mẫu giống lúa triển vọng Cây lúa tính từ gieo hạt lúa chín hồn tồn với số tiêu quan trọng sinh trưởng phát triển (85% số hạt tất bơng chín) Thời gian sinh trưởng bao gồm giai đoạn khác giai đoạn nảy mầm, giai đoạn mạ, giai đoạn bén rễ hồi xanh, giai đoạn trỗ, giai đoạn chín,…Q trình sinh trưởng phát triển lúa tính từ lúc gieo mạ đến thu hoạch Lúa chia làm hai thời kì phụ thuộc vào đặc điểm sinh sản chúng bao gồm thời kì sinh trưởng sinh dưỡng (được tính từ lúc hạt nảy mầm đến trước thời kỳ phân hóa làm địng) thời kì sinh trưởng sinh thực (tính từ phân hóa làm địng đến thu hoạch) Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng lúa có đặc điểm tăng trưởng chiều cao, số nhánh Thời kỳ quan trọng đặc biệt giai đoạn đẻ nhánh Độ dài hay ngắn thời kỳ tùy thuộc vào giống, việc áp dụng biện pháp kỹ thuật canh tác thời vụ gieo cấy Sự khác tổng thời gian sinh trưởng giống chủ yếu thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng định Đối với thời kì sinh trưởng sinh thực, yếu tố thời tiết có ảnh hưởng lớn đến suất thời kì Đặc tính di truyền định thời gian sinh trưởng, phát triển giống Đặc tính di truyền định đến tính chín sớm chín muộn… Trong điều kiện sinh thái, thời gian sinh trưởng, phát triển giống lúa khác Và biết thời gian sinh trưởng, phát triển giống giúp việc xác định thời vụ gieo trồng thích hợp cho giống Nghiên cứu thời gian sinh trưởng, phát triển sở để điều tiết, luân canh tăng vụ, gieo cấy phù hợp cho giống lúa vùng trồng lúa khác Mặt khác,, để nâng cao hiệu sản xuất đem lại hiệu kinh tế cao biết thời gian sinh trưởng giống lúa giúp cho ta chủ động áp dụng biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp 38 có chế độ chăm sóc hợp lý, từ nâng cao hiệu sản xuất đem lại hiệu kinh tế cao Kết theo dõi thời gian sinh trưởng mẫu giống lúa khảo sát trình bày bảng 4.3 Bảng 4.3 Thời gian sinh trƣởng mẫu, giống lúa nghiên cứu (ngày) STT Tên giống TG từ TG từ trỗ đến gieo đến chín hồn tồn trỗ (ngày) (ngày) Tổng thời gian sinh trưởng (ngày) PL4 100 30 130 1230(F10) 77 29 106 KI1 81 32 113 425F15 90 30 120 1234F(10-1) 96 32 128 T61(35) 79 35 114 C84F12 76 36 112 1031F11 80 31 111 6F16 89 30 119 10 23F18 86 34 120 Qua bảng số liệu thời gian sinh trưởng, phát triển mẫu giống cho thấy: Thời gian từ gieo hạt đến bắt đầu trỗ định đến thời gian sinh trưởng giống dài hay ngắn, thời gian dao động khoảng từ 106 130 ngày Từ bảng 4.3 ta thấy rằng, mẫu giống C84F12 có thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ ngắn (76 ngày) Trong đó, mẫu giống PL4 có thời gian từ gieo đến bắt đầu trỗ dài (100 ngày) Hầu hết mẫu giống có thời gian trỗ khoảng 76 ngày giống lúa có thời gian trỗ khác Trong tất giai đoạn sinh trưởng lúa thời gian từ bắt đầu trỗ đến lúc lúa chín hồn tồn có ảnh hưởng đến suất định 39 trực tiếp đến trọng lượng tỷ lệ hạt hạt Trong thời kỳ chịu tác động lớn yếu tố ngoại cảnh: điều kiện môi trường, điều kiện canh tác, dinh dưỡng Theo kết bảng 4.3, thời gian từ trỗ đến lúa chín mẫu giống biến động từ 29 đến 36 ngày Từ bảng kết cho thấy tổng thời gian sinh trưởng mẫu giống lúa trồng kéo dài từ 109 ngày đến 130 ngày Do đó, qua bảng 4.3 chúng tơi thấy giống 1230(F10) có thời gian sinh trưởng (106ngày) thích hợp cho sản xuất miền Bắc nước ta Mặt khác, sử dụng giống lúa ngắn ngày tránh gây hại số loại sâu bệnh hại Và sử dụng giống ngắn ngày, người nơng dân trồng ln canh, xen vụ với loại trồng khác Như vậy, giống lúa 1230(F10) nguồn vật liệu tốt công tác chọn tạo giống  Chiều cao cây,chiều dài đòng, chiều rộng đồng Chiều cao xem tính trạng quan trọng có liên quan đến khả chống đổ, khả hấp thụ ánh sáng mặt trời độ cứng Cây cao, dễ bị lốp đổ từ tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn gây hại ngược lại thấp, khả chống đổ ngã tốt Chiều cao lúa tiêu hình thái quan trọng giống gen định, phụ thuộc vào đặc điểm môi trường mùa vụ, mật độ cấy,phân bón Việc lựa chọn chiều cao chọn giống cịn tùy thuộc vào mục đích nhà chọn giống Lá địng thẳng diện tích hấp thụ ánh sáng nhiều nên khả quang hợp tạo chất khô cao ngược lại.Ngồi ra,lá địng có liên quan đến khả nhận ánh sáng quang hợp để tích lũy chất khơ cho lúa, địng thẳng diện tích hấp thụ ánh sáng nhiều nên khả quang hợp tạo chất khô cao ngược lại Ngồi ra, địng cịn yếu tố có quan hệ chặt chẽ đến suất Do đặc trưng địng cần phải có to, dày thẳng đứng để tiếp nhận nhiều ánh sáng mặt trời khơng che 40 khuất phía – kiểu lý tưởng cho suất cao.Khi xảy tượng che khuất lẫn nhau, khơng giảm q trình quang hợp mà tạo điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh gây hại phát triển Khi gặp điều kiện thời tiết bất lợi, Lá địng mỏng q, gió to dẫn đến xước rách lá, làm cho dễ nhiễm bệnh bạc thông qua vết thương giới Bảng 4.4 Chiều cao cây, chiều dài đòng chiều rộng đòng mẫu giống lúa TT S Tên giống Chiều cao Chiều dài Chiều rộng đòng (cm) đòng(cm) (cm) X±S(x) CV X±S(x) CV (%) X±S(x) CV (%) 131.8±1.30 0.98 29.2±2.77 9.50 1.46±0.11 7.80 1230(F10) 134.8±1.92 1.42 31.4±2,07 6.60 1.52±0.08 5.50 PL4 (%) KI1 144.2±1.93 1.33 39.8±3,11 7.82 1.6±0.15 9.88 425F15 113.6±2.07 1.82 41.8±2,38 5.71 1.36±0.11 8.38 45±3.60 8.01 1.42±0.13 9.18 1234F(10-1) 156.6±2.96 1.89 T61(35) 147.4±2.07 1.40 44.8±1.92 4.29 1.36±0.11 8.38 C84F12 138.4±2.70 1.95 37.2±2.58 6.95 1.34±0.12 8.50 1031F11 144.6±1.51 1.04 33.8±2.38 7.06 1.42±0.13 10.01 6F16 141.2±5.40 3.82 47.2±1.92 4.07 1.58±0.13 8.25 10 23F18 121.6±2.07 1.70 44.4±2.07 4.67 1.56±0.12 8.16 Kết khảo sát chiều cao, chiều dài giống lúa bảng 4.4 cho thấy: Chiều cao mẫu giống lúa dao động từ 113.6±2.07 (cm) (425F15) đến 156.6±2.96 (cm) (1234F(10-1)) Khi có chiều cao khơng q cao giúp cho khơng bị lốp đổ, từ giúp cho suất đạt hiệu cao 41 Chiều dài đòng mẫu giống biến động từ 29.2±2.77 cm (PL4) đến 47.2±1.92 cm (6F16) Độ biến động chiều dài đòng mẫu giống tương đối thấp, nhiều giống có CV%