Chọn tạo giống cây trồng bằng sinh học phân tử

Đặt vấn đề- Lúa là cây lương thực chính được tiêu thụ và xuất khẩu nhiều nhất nên nước ta chú trọng quy hoạch và phát triển.- Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu, đặc biệt là hạn h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC SINH HỌC

NHÂN GIỐNG LÚA THƠM VÀ CHỊU HẠN

Danh sách thành viên

01 Đặt vấn đề

02 Mục tiêu nghiên cứu

03 Tổng quan nghiên cứu

Nội dung thực hiện

1 Đặt vấn đề

- Lúa là cây lương thực chính được tiêu thụ và xuất khẩu nhiều nhất nên nước ta chú trọng quy hoạch và phát triển

- Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu, đặc biệt là hạn hán gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa của nước ta

- Việt Nam là một nước có 3/4 diện tích là đồi núi và là vùng đất rất khó khăn để khai thác trồng trọt do địa hình đất dốc, kém màu

mỡ và chưa có hệ thống tưới tiêu chủ động

- Việc canh tác lúa và cây lương thực khác ở nước ta chủ yếu nhờ điều kiện khí hậu tự nhiên

- Với tốc độ phát triển của Việt Nam, đời sống của nhân dân ta ngày càng được cải thiện, nhu cầu về ăn uống cũng ngày càng tăng

về chất lượng

- Vấn đề cải tiến giống và kỹ thật canh tác đã và đang được đặt ra, việc tạo ra giống lúa có tính chịu hạn cao, gạo thơm ngon là một

biện pháp rất hữu hiệu

- Nhiều nghiên cứu về chất lượng gạo ra đời cùng với việc chọn lọc giống cây có khả năng chịu hạn

 Chính vì vậy để nâng cao đời sống và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện khô hạn tác giả đã nghiên cứu nhân giống lúa mang

mùi thơm và có khả năng chịu hạn

Hình 1.1 Gạo (Oryza sativa L.)

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng di truyền của gene badh2 đến hương thơm lúa và chọn lọc giống cây mang hương thơm có khả năng chịu hạn

- Nhân giống lúa chịu hạn và kết hợp giống lúa có hương thơm với khả năng chịu hạn

3 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

- Gạo (Oryza sativa L.) là lương thực chủ yếu được tiêu thụ rộng rãi nhất đối với phần lớn dân số thế giới

- Gạo là nguồn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu

3.1 Giới thiệu

Hình 3.1 Thu hoạch lúa

3.1.1 Gạo

- Châu Á có sản lượng lúa năm 2020 đạt 756.743.722 tấn, chiếm gần 90% lúa gạo trên toàn thế giới

3.1.2 Nguồn cung cấp gạo

- Biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng, ảnh hưởng đến tính đều đặn và mức độ biến động thủy văn, là mối đe

dọa lớn đối với nông nghiệp, hạn chế lớn nhất là hạn hán

-Việc sử dụng nước để tưới tiêu là một cách tiếp cận phổ biến để quản lý việc hạn hán ở các hệ sinh thái

vùng thấp

 Đầu tư cơ sở hạ tầng tốn kém

- Vì vậy, trồng các giống cây chịu hạn có thể là lựa chọn tốt nhất

3.1.3 Một số ảnh hưởng đến năng suất gạo

Hình 3.2 Gạo.

3 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

- Thị trường trong nước và quốc tế cho thấy nhu cầu ngày càng tăng về chất thơm của gạo

- Các yếu tố kinh tế xã hội chính ảnh hưởng đáng kể đến sở thích của người tiêu dùng là mức thu nhập, trình

độ học vấn và tình trạng làm việc của người tiêu dùng lúa gạo

- Hương vị gạo, mùi thơm gạo, kết cấu và độ trắng của hạt gạo sau khi tách vỏ là những thuộc tính ảnh

hưởng đáng kể đến sở thích người tiêu dùng

3.2 Sở thích của người tiêu dùng gạo và hương thơm gạo

3.2.1 Sở thích của người tiêu dùng gạo

- Hương thơm của gạo chịu ảnh hưởng bởi một hỗn hợp phức tạp của hơn 500 hợp chất hóa học dễ bay hơi

- Trong số các hợp chất sinh hóa này, 2 acetyl-1-pyrroline (2AP) có được báo cáo là quan trọng nhất tạo nên

hương vị cho gạo

- Hợp chất 2AP được tìm thấy với nồng độ cao trong lá ở giai đoạn đầu sinh trưởng Trong giai đoạn sinh

sản, hợp chất được vận chuyển từ lá và bẹ thân sau đó tích lũy trong hạt giống thơm

3.2.2 Hương thơm của gạo

- Một trong các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) quan trọng nhất được tìm thấy trong gạo thơm là

2-acetyl-1-pyrroline (2AP)

- Đây là một hợp chất hữu cơ có mạch carbon, và nó có một hương vị đặc trưng gắn liền với gạo thơm

 2AP là một yếu tố quan trọng trong việc phân biệt loại gạo thơm và loại gạo không thơm

- Gene badh2 (betaine aldehyde dehydrogenease 2) chịu trách nhiệm trong việc chuyển đổi các hợp chất hữu

cơ thành 2-acetyl-1-pyrroline (2AP)

3.3 3 Cơ sở phân tử và di truyền của hương thơm gạo

3 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

- Kỹ thuật đa hình DNA nhân ngẫu nhiên (RAPD):

là sự nhân bản DNA geneome bằng phản ứng PCR với các mồi ngẫu nhiên để tạo ra sự đa hình DNA do sự

tái sắp xếp hoặc mất nucleotide ở vị trí bắt mồi

- Kỹ thuật AFLP được sử dụng để phát hiện đa hình DNA gắn các chuỗi nhận biết vào mồi hay còn gọi là

chuỗi tiếp hợp (adapter) để nhân chọn lọc các phân đoạn DNA được cắt hạn chế

- Kỹ thuật chuỗi lặp lại đơn giản giữa (InterSimple Sequence Repeat-ISSR): nhân bản đoạn DNA nằm giữa

hai vùng lặp lại giống hệt và ngược chiều nhau

- Gene nhảy ngược (retrotransposons) cho phép tạo ra hệ chỉ thị phân tử tuyệt vời bởi chúng có chuỗi dài và

bảo thủ, đa hình thêm nucleotide được tạo ra bởi hoạt động sao chép

3.3 Dấu hiệu phân tử và tuyển chọn giống lúa thơm

3.3.1 Điểm đánh dấu được sử dụng trong cải tiến cây trồng

- Các phương pháp khác nhau đã được các nhà nghiên cứu sử dụng để chọn lọc các dòng hoặc giống thơm:

đánh giá cảm quan, mũi điện tử, phương pháp quang phổ cận hồng ngoại và phương pháp sắc ký khí

3.3.2 Nhân giống để tạo mùi thơm cho lúa

Hình 3.4 Người nông dân đang gặt lúa.

4 Kết luận

- Hương thơm là một trong những đặc tính chất lượng hạt thu hút người tiêu dùng trên toàn thế giới

- Các giống lúa thơm được cho là có năng suất thấp và ít thích nghi với điều kiện môi trường, bao gồm cả hạn hán

+ Tính trạng mùi thơm chủ yếu được kiểm soát bởi gene badh2 nhưng biểu hiện của nó bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các yếu tố

môi trường

- Mỗi loại chỉ thị phân tử đều có ưu điểm và nhược điểm tùy theo mục đích cụ thể (Iqbal et al., 2021), (Jiang, 2103),

(Nadeem et al., 2018)

+ SSR có hầu hết các đặc điểm mong muốn và do đó được lựa chọn phổ biến nhất cho nhiều loại cây trồng

+ SNP cũng được coi là một loại quan trọng để nhân giống nhờ sự hỗ trợ của chỉ thị, ngay cả khi chúng đòi hỏi kiến thức chi

tiết hơn về những thay đổi nucleotide đơn cụ thể chịu trách nhiệm về biến thể di truyền giữa các cá thể được nghiên cứu

Hình 4.1 Đất nứt nẻ.

Ưu điểm - Hiệu quả về mặt chi phí

- Phân bố rộng rãi trong bộ gene, không cần thông tin trình tự trước đó

- Khả năng tái sản xuất cao, đồng trội

- Số lượng DNA cần thiết thấp hơn

- Khả năng tái sản xuất cao, đồng trội

Nhược điểm - Đắt tiền để phát triển - Đắt tiền để phát triển

- Có nhiều alen vô ích hơn

- Xuất hiện hiện tượng đồng hợp tử

Bảng 4.1 Ưu và nhược điểm của SNP và SSR.

 SNP đang nhanh chóng thay thế SSR vì chúng phong phú hơn, ổn định hơn, có thể tự động hóa, hiệu quả và ngày càng tiết

4 Kết luận

- Hầu hết các công việc đã được thực hiện về khả năng chịu hạn của lúa gạo đều được tiến hành ở các nước châu Á, nơi một số giống lúa

chịu hạn đã được Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) đưa ra Ngược lại, cho đến nay rất ít nghiên cứu được tiến hành về khả năng chịu

hạn của cây lúa ở Châu Phi

+ Việc lựa chọn các kiểu gen chịu hạn có thể xem xét giai đoạn sinh trưởng của cây lúa mục tiêu Sàng lọc trong điều kiện hạn hán cho phép

lựa chọn các cây chịu hạn trong mỗi dòng Việc lựa chọn cây đơn lẻ được khuyến nghị thực hiện ở thế hệ F3 khi phát triển các dòng thuần

(Kumar et al., 2021)

+ Phương pháp nhân giống truyền thống nhấn mạnh các đặc điểm kiểu hình, nhưng chúng chỉ thành công một phần vì chọn lọc trực tiếp bị

cản trở bởi khả năng di truyền thấp và chọn lọc kiểu gen bị cản trở bởi các tương tác môi trường và tương tác di truyền , chẳng hạn như hiệu

ứng epistark và đa gen (Sahebi et al., 2018)

- Đánh giá cảm quan kết hợp với việc sử dụng các chỉ thị chức năng dường như là phương pháp tốt nhất để tuyển chọn thành công các giống

lúa thơm

+ Chưa có báo cáo nào được công bố về việc đưa ra các giống lúa thơm chịu hạn

+ Các chương trình nhân giống trong tương lai có thể tập trung vào việc cải tiến các giống lúa thơm có khả năng chịu hạn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Ndikuryayo, C., Ndayiragije, A., Kilasi, N., Kusolwa, P (2022) Breeding for Rice Aroma and Drought Tolerance: A Review Agronomy, 12, 0.

Thank you for listening!

Don't hesitate to ask any questions.