Khai thác vật liệu khởi đầu cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO BỘNÔNGNGHIỆPVÀPHÁTTRIỂNNÔNGTHÔN VIỆNKHOAHỌCNÔNGNGHIỆPVIỆTNAM PHẠMTHỊKIMVÀNG KHAI THÁC VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU CHO CÔNG TÁCNGHIÊNCỨU CHỌNTẠOGIỐNGLÚAKHÁNGRẦYNÂU LUẬNÁNTIẾNSĨNÔNGNGHIỆP CẦNTHƠ–2019 PHẠMTHỊKIMVÀNG KHAI THÁC VẬT LIỆU KHỞI ĐẦU CHO CƠNG TÁCNGHIÊNCỨUCHỌNTẠOGIỐNGLÚAKHÁNGRẦYNÂU Chun ngành: Cơng nghệ sinh họcMãsố:9420201 LUẬNÁNTIẾNSĨNƠNGNGHIỆP NGƢỜIHƢỚNGDẪNKHOAHỌC GS.TS NGUYỄNTHỊLANG TS.LƢƠNGMINHCHÂU CẦNTHƠ–2019 Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt NamĐộcLập–Tự Do–HạnhPhúc - LỜICAMĐOAN Tơi xin cam đoan đâylà cơngtrình nghiên cứu củatôi, sốl i ệ u , k ế t q u ả n ê u trongluận ánl t r u n g t h ự c v c h ƣ a đ ƣ ợ c s d ụ n g đ ể b ả o v ệ b ấ t k ỳ m ộ t l u ậ n n hay cơng trình khoa học Tôi xin cam đoan thông tin trích dẫn dụngtrongluậnánđềuđƣợcghirõnguồngốc,mọisựgiúpđỡđãđƣợccảmơn Tácgiảluận án PhạmThịKimVàng sử LỜI CẢMƠN Xintỏlịngbiếtơnsâu sắc GS.TS.NguyễnThịLangvàTS.LƣơngMinhChâuđãtậntìnhhƣớngdẫn,giúpđỡtơit r o n g suốt qtrìnhthựchiệnđềtàicũngnhƣhồnchỉnhluậnán! Xinchânthànhbiếtơn Quý thầy cô tham giagiảng dạy lớp nghiênc ứ u s i n h n g n h c ô n g n g h ệ s i n h h ọ c khóa2014-2018củacơsởđàotạoViệnlúaĐồngbằngsơngCửuLong Anh chị em môn Di Truyền – Giống môn Bảo Vệ Thực Vật,Viện lúa Đồng sông Cửu Long, Công ty Công Nghệ Sinh học PCR Việnnghiên cứu Nông nghiệp cao Đồng sông Cửu Long nhiệt tình giúp đỡ, hỗtrợ cácp h ƣ n g t i ệ n , t r a n g t h i ế t b ị v v ậ t l i ệ u n g h i ê n c ứ u đ ể t h ự c h i ệ n đ ề t i nghiêncứunày Ban lãnh đạo Viện lúa Đồng sông Cửu Long, Ban Đào tạo Sau đại học – ViệnKhoa học Nơng nghiệp Việt Nam, Phịng Khoa học Hợp tác quốc tế - Viện lúaĐồng sông Cửu Long giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trongsuốtthờigianhọctập,thựchiệnđềtài vàhồnthiệnluậnán Sau gia đình ln động viên khích lệ, tạo điều kiện thời gian, cơng sứcvàkinhtếđểtơihồnthànhcơngtrìnhnghiêncứunày Tơixinchânthànhcảmơn./ CầnThơ,ngày tháng năm2019 Tácgiảluậnán PhạmThịKimVàng MỤCLỤC Trang Mụclục i Danhsáchbảng vi Danhsáchhình ix Danhmụctừ viếttắt xii MỞĐẦU 1 Tínhcấpthiếtcủađềtài .1 Mụctiêucủađềtài Ýnghĩakhoahọc vàthực tiễn củađềtài 3.1 Ýnghĩakhoahọc 3.2 Ýnghĩathực tiễn Đốitƣợng vàphạm vinghiêncứu 4.1 Đốitƣợngnghiên cứu 4.2 Phạmvinghiêncứu Tính mớicủađềtài CHƢƠNG1.TỔNGQUANTÀILIỆUVÀCƠSỞKHOAHỌCCỦAĐỀTÀI 1.1 Rầynâu 1.1.1 Giớithiệu sơlƣợcvềrầynâu 1.1.2 TìnhhìnhgâyhạicủarầynâuởViệtNamtrongnhữngnămgầnđây 1.1.3 Cácbiệnphápphòngtrừ .8 1.2 Kếtquảnghiêncứugiốnglúakhángrầynâu 10 1.2.1 Cơchếkhángrầynâucủacâytrồng 10 1.2.1.1 Cơchếkháng hóasinh“antibiosis” 10 1.2.1.2 Cơchếkhơngƣathích“antixenosis” .10 1.2.1.3 Cơchếchống chịu“tolerance” 11 1.2.2 Nghiêncứuvềgenkhángrầynâutrênlúa 12 1.2.2.1 Ditruyềntínhkhángrầynâuởlúa 12 1.2.2.2 Thốngkêcácgenkhángrầynâuđƣợcpháthiện 15 1.2.2.3 Cácgenkhángchủlựchiệnnay 16 1.2.2.4 Tổngquan cácnghiêncứuvề genkhángliênquanđếncơchếkháng 16 1.2.3 Mốitƣơngtácgiữacâylúavàrầynâu 17 1.2.4 Ứngdụngcôngnghệsinhhọctrongnghiêncứugenkhángrầynâuphục vụcôngtácchọntạogiốngkhángrầynâu .23 1.2.4.1 Chỉthịphântửtrongchọntạogiốnglúakhángrầynâu 23 1.2.4.2 Tìnhhìnhnghiêncứugenkhángrầynâuvàxây dựngbảnđồditruyền genkhángrầynâu,QTLs 25 1.3 Phƣơngpháplaihồigiaocảitiến 36 1.4 Cácnghiêncứuvềkhaithácvậtl i ệ u k h i đ ầ u v ứ n g d ụ n g M A S t r o n g chọntạogiốnglúakhángrầynâu 38 CHƢƠNG2.VẬTLIỆU,NỘIDUNGVÀPHƢƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 41 2.1 Địađiểmvàthờigiannghiêncứu 41 2.2 Vậtliệunghiêncứu 41 2.2.1 Giốnglúathamgiathínghiệm 41 2.2.2 Quầnthểrầynâu 41 2.2.3 Chỉthịphântửđểđánhgiátínhkhángrầynâu .42 2.2.4 Dụngcụ,thiếtbịvàhóachấtsửdụng 42 2.2.5 Phânbónvàthuốcbảovệthựcvật 43 2.3 Nộidungnghiêncứu 43 2.3.1 Thu thậpvàđánhgiátínhkhángrầynâucủacácbộgiốngthử nghiệm 43 2.3.2 Pháttriểnquầnthểchọnlọctrongnhàlƣới 43 2.3.3 Ứngdụngchỉ thịphântử đểđánhgiácácdòngqui tụcácgenkháng 43 2.3.4 Quansátvàsosánhcácdịngkhángrầynâungồiđồng 44 2.4 Phƣơngphápnghiêncứu .44 2.4.1 Phƣơngphápchungchocácthínghiệm 44 2.4.2 Phƣơngphápriêngchotừngnộidungnghiêncứu 50 2.4.2.1 Thuthậpvàđánhgiátínhkhángrầynâu cácbộgiống thử nghiệm .50 2.4.2.2 Pháttriểnquầnthểchọnlọctrongnhàlƣới 53 2.4.3 Dùngchỉthịphântửđểđánhgiácácdòngquitụcácgenkháng .59 2.4.4 Quansátvàsosánhcácdịngkhángrầynâungồiđồng 59 2.4.4.1 Thínghiệmchọndịnglúakhángrầynâu 59 2.4.4.2 Khảonghiệmngồiđồngcácdịnglúatriểnvọngđƣợcchọntạoquytụ genkhángrầynâu .60 2.5 Phântíchsốliệu 61 CHƢƠNG3.KẾTQUẢNGHIÊNCỨUVÀTHẢOLUẬN 62 3.1 Thuthậpvàđánhgiátínhkhángrầynâucủacác bộgiốngthử nghiệm .62 3.1.1 ĐánhgiáđộctínhcủabốnquầnthểrầynâutạivùngĐBSCL 62 3.1.1.1 Đánhgiá tínhkhángrầynâucủamộtsốgiống lúasản xuấtphổbiến tạiĐBSCL 62 3.1.1.2 Biếnđộngđộctínhcủa4quầnthểrầynâuđốivớicácgiốnglúamang genchuẩnkhángkhácnhau .63 3.1.2 Đánhgiátínhkháng rầynâutrênbộgiốngcaosản .70 3.1.2.1 Chỉsốgây hạicủa4quầnthểr ầ y n â u t i Đ B S C L t r ê n c c d ò n g v giốnglúacaosản 70 3.1.2.2 Cấphạivàphảnứngcủacácdòngvàgiốnglúacaosảntrên4quầnthể rầynâutại ĐBSCL 71 3.1.2.3 Phânnhómditruyềncủa cácdịngvàgiốnglúacaosản .73 3.1.3 Đánhgiátínhkhángrầynâutrênbộgiốnglúa mùa 76 3.1.3.1 Chỉsốgây hạicủa4quầnt h ể r ầ y n â u t i Đ B S C L t r ê n c c g i ố n g l ú a mùa 77 3.1.3.2 Cấphạivàphảnứngcủacácgiốnglúamùatrên4quầnthểrầy nâutạiĐBSCL 77 3.1.3.3 Phânnhómditruyềncủacácgiốnglúamùa .80 3.1.4 Đánhgiákiểugenkhángrầynâutrêncácgiốnglúathử nghiệm .82 3.2 Pháttriểnquầnthểchọnlọctrongnhàlƣới .90 3.2.1 Cácthơngsốditruyềntrongphântíchhiệuquảchọnlọccủacáctổhợp laitrêntính trạngkhángrầynâu 90 3.2.2 Kếtquảtạohạthồigiaolầnthứnhất(BC1)cho cácquầnthể 97 3.2.3 Kếtquảđánhgiá quầnthểBC1vàtạohạthồigiaolần2(BC2) 97 3.2.4 Kếtquảđánhgiá quầnthểBC2vàtạohạthồigiaolần3(BC3) 97 3.2.5 Kếtquảđánhgiásànglọccâymanggenkhángvàchọndòngthuầntừ cácquầnthểhồigiao mang genkhángrầynâu .98 3.3 Ứngdụngchỉthịphântửđểđánhgiácácdòngquitụcácgenkháng 98 3.3.1 Ứngdụngchỉthịphântửđểđánhgiácácdòngquitụcácgenkhángrầy nâutrêntổhợpOM6162/OM6683 .98 3.3.2 Ứngdụngchỉthịphântửđểđánhgiácácdòngquitụcácgenkhángrầy nâutrêntổhợpOM6162/OM7364 106 3.3.3 Kếtquảứng d ụ n g th ị p h â n tử chọnt o q uầ n t hể la i hồi gi a o mang genkhángrầynâu 112 3.4 Quansátvàso sánhcácdịng khángrầynâungồiđồng 113 3.4.1 Chọndịnglúakhángrầynâungồiđồng 113 3.4.2 Kếtquảđánhgiámộtsốđặcđi ểm nơngsinhhọccủacácdịngtriểnvọng.115 3.4.2.1 Kếtquảđánhgiátínhkhángrầynâucủa14dịnglúatriển vọng 115 3.4.2.2 Kếtquảđánhgiámộtsốđặcđiểmsinhtrƣởng,thànhphầnnăngsuất vànăngsuấtcủacácdònglúatriểnvọng .119 KẾTLUẬNVÀĐỀNGHỊ 126 KẾTLUẬN .126 ĐỀNGHỊ 127 TÀILIỆU THAM KHẢO .128 DANHSÁCHBẢNG TT Tênbảng Trang 1.1 Nguồngen khángrầynâutrongcác giốnglúa củaIRRI .14 1.2 Tƣơngquangiữagenkhángvàcácloạihìnhsinhhọccủarầynâu 19 2.1 Danhsáchcác mồisử dụngtrongphảnứngPCR 42 2.2 Thangđánhgiáthiệthạiđốivới gâyhạicủarầy nâutrêncácgiống lúa .45 2.3 Cấphạivàmứcđộkhángrầynâu 45 2.4 Cấphạivàtriệutrứngcâymạbịhại 47 2.5 ChuẩnbịdungdịchPCRchomột phảnứng 49 2.6 ChƣơngtrìnhchạyPCRchoSSR 50 3.1 Sựthay đổitínhkhángrầy nâuc ủ a m ộ t s ố g i ố n g l ú a p h ổ b i ế n t n ă m 2009–2018tạiĐBSCL 63 3.2 Cấpgâyhạido4q u ầ n t h ể r ầ y n â u C ầ n T h , Đ n g T h p , T i ề n G i a n g , Hậu Giangtrêncácgiống lúamang genchuẩnkhángkhácnhau,vụĐôngXuân2014 -2015 65 3.3 Sựthay đổitínhkhángrầy nâuc ủ a b ộ g i ố n g l ú a c h ỉ t h ị r ầ y n â u t i ĐBSCL 67 3.4 Phânnhóm genkhángđ ố i v i c c B i o t y p e r ầ y n â u t h e o p h â n l o i c ủ a NhậtBảnv Philipin 69 3.5 Chỉsốgâyhạicủacácquầnthểrầynâutrêncácdịng/giốnglúacaosản (%),ViệnlúaĐBSCL, ĐơngXn2014-2015 71 3.6 Cấphạivàphảnứngcủacácdịng/giốnglúacaosảnđốivớisựgâyhại củarầynâu,ViệnlúaĐBSCL, ĐơngXn2014-2015 72 3.7 Chỉsốhạivàphảnứngcácg i ố n g c a o s ả n c ó k i ể u h ì n h k h n g v i quầnthểrầynâu .73