El-Degwy nói rằng chiếu xạ gamma làmtăng thời gian trổ bông, chiều dài cây và số bông trên mỗi cây, nhưng nó làmgiảm tổng năng suất hạt so với các cây lúa không trồng.. Trong số các phươ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
BÁO CÁO CUỐI KÌ
GVHD: Trần ThanhSVTH: Nguyễn Thị Kim Thơ
MSSV: 19070006 - Lớp : 22SH01
BÌNH DƯƠNG 2022ĐỀ: Kỹ thuật đột biến N-methyl -N-nitrosourea(MNU) trong việc nâng cao năng suất chất lượng
gạo.
Trang 3I Giới thiệu chung
Lúa ( Oryza sativa L.) là một trongnhững cây trồng hàng đầu và cung cấpnguồn calo chính cho hơn một nửa dânsố thế giới Dân số ngày càng tăng đãlàm tăng nhu cầu sản xuất gạo trên toànthế giới, đặc biệt là ở các nước châu Á,nơi gạo được tiêu thụ như một phần củakhẩu phần ăn thông thường Để đápứng nhu cầu ngày càng tăng, nhiềuphương pháp và kỹ thuật thao tác di truyền khác nhau đã được áp dụng để tốiưu hóa sản xuất lúa gạo, chẳng hạn như chọn lọc hàng loạt, lai, đột biến vàbiến đổi gen, trong số những phương pháp khác
Công nghệ đột biến đã được sử dụng để đạt được các thuộc tính mới hiếmkhi được quan sát thấy trong tự nhiên Việc sử dụng tia gamma gần đây đã gâychú ý như một phương pháp nhanh chóng để cải thiện các đặc tính định tính vàđịnh lượng cho một số loại cây trồng El-Degwy nói rằng chiếu xạ gamma làmtăng thời gian trổ bông, chiều dài cây và số bông trên mỗi cây, nhưng nó làmgiảm tổng năng suất hạt so với các cây lúa không trồng Đột biến cảm ứng làmột công cụ đầy hứa hẹn để tạo ra các kiểu gen mới, thay đổi các gen chính vàchi phối tính chất số lượng
Trong số các phương pháp gây đột biến đã biết, đột biến -methyl- -NN
nitrosourea (MNU) là một cách tiếp cận đáng kể có hiệu quả nâng cao và cảithiện sản lượng lương thực ở nhiều loại cây trồng, đặc biệt là trên lúa Gầnđây, Xuan et al đã ghi nhận rằng các dòng lúa do đột biến MNU phát triển chonăng suất cao, chất lượng tốt và là nguồn tiềm năng để lai tạo các giống lúamới Việc áp dụng các giống lúa đột biến đang ngày càng lan rộng và trở nênphổ biến hơn ở các nước sản xuất lúa gạo Trung Quốc đã ngày càng sử dụngcông nghệ này trong hơn 15 năm Kết quả là, hàng trăm giống lúa mới đãđược công bố trên toàn thế giới, đặc biệt là của Trung Quốc, Nhật Bản và ẤnĐộ
Nhìn chung, các giống lúa đột biến đã phát triển không có năng suất hoặcchất lượng sinh trưởng lý tưởng và không thích nghi được Do đó, cần chú ýnhiều hơn để đánh giá năng suất sinh trưởng, tiềm năng năng suất và các đặctính lý hóa của các giống lúa đột biến dựa trên vùng trồng để tăng năng suất vàcải thiện phẩm chất mong muốn Quá trình sàng lọc là một cách tiếp cận cầnthiết để tìm ra môi trường thích hợp và thích nghi cho các dòng đột biến pháttriển Trong quá trình sàng lọc, đánh giá kiểu hình là một yếu tố quan trọng đểxác định hiệu quả của công nghệ đột biến Rất ít nghiên cứu đánh giá việc sửdụng phương pháp MNU trên cây lúa Do đó, nghiên cứu này được thực hiệnđể xem xét ảnh hưởng của đột biến MNU đến sinh trưởng, năng suất và cácđặc tính lý hóa của cây lúa
Trang 4II Vật liệu và phương pháp
2.1 Trang web thử nghiệm và thiết kế
ThisexperimentwascondisedintheexperimentalpaddyfieldandLaboratoryofPlantPhysiology and Biochemistry trực thuộc Đại học Hiroshima, Thành phố Higashi-Hiroshima, Nhật Bản Được thực hiện trong thời vụ lúa từ tháng 5 đến tháng 10 năm 2018 trong điều kiện tưới tiêu Việc trồng trọt trên đồng ruộng được bố trí theo thiết kế khối hoàn chỉnh ngẫu nhiên với ba lần lặp lại và bốn giống / dòng đột biến, như được trình bày trong Bảng 1 Các dòng đột biến (F2) là F1 tự thụ phấn của các giống K1 và K3 đột biến, thu được từ các xử lý đột biến MNU theo quy trình được môtả trước đây Tóm lại, hạt của các giống cây ban đầu được xử lý với 150 mM MNU trong ba giờ, làm khô và giữ trong điều kiện kín trong ba tháng Sau đó, hạt giống được thu thập và bảo quản ở 5 C trong bóng tối ◦
để sử dụng tiếp Cho F1 đột biến tự thụ phấn thu được quần thể F2 bị đột biến Ruộng thí nghiệm được xới đất bằng máy xới điện, san bằng thủ công và mỗi ô được thiết kế ở độ cao 3 m 2
Bảng 1 Nguồn gốc và mô tả các giống và dòng đột biến đã chọn.
Giống và các dòng đột biến là giống Indica do Công ty TNHH Quốc tế Khải Xuân và Viện Di truyền Nông nghiệp, Hà Nội, Việt Nam cung cấp
2.2 Vật liệu thực vật và quản lý cây con
Hạt giống hoàn hảo của các giống cây trồng đã chọn và các dòng đột biếnđược ngâm trong nước cất và quản lý trong buồng sinh trưởng trong 72 giờ ở 30 C , 1,0 và 1,3 g / kg, JA-ZEN CHU Co., Hiroshima, Nhật Bản).◦
Cấy mạ (25 ngày tuổi) có số lá 3,5 tuổi trên ruộng lúa đã chuẩn bị Khoảng cách giữa các cây và hàng lần lượt là 15 và 20 cm Mỗi ngọn đồi có một cây con Cỏ dại được kiểm soát thủ công ở các giai đoạn đẻ nhánhvà làm đòng Phân tiêu chuẩn (14-10-13) với lượng 130 g / ô được bón vào giai đoạn đẻ nhánh sớm và trổ sữa Nước được giữ bình thường dựa trên các điều kiện môi trường và yêu cầu của nhà máy Cây được thu hoạch ở giai đoạn trưởng thành
Mã sốNguồn gốcMô tảTrạng thái
K1DT84 Một loại xôi truyền thống ngon chất lượng ở
miền Bắc Việt Nam CultivarK2DT84 đột biếnF2 (tự thụ phấn từ F1 đột biến DT84)Dòng đột biếnK3Q5 Giống lúa thương phẩm chất lượng tốt ở miền
Bắc Việt Nam CultivarK4Q5 đột biếnF2 (tự thụ phấn từ F1 Q5 đột biến)Dòng đột biến
Trang 52.3 Đo lường các thuộc tính tăng trưởng và lợi nhuận
Mười ngọn đồi trên mỗi ô được chọn ngẫu nhiên để đánh giá các thông sốtăng trưởng, năng suất và các thành phần Các thông số tăng trưởng được ghi nhận ở giai đoạn trưởng thành Chiều dài cây được đo từ bề mặt đất đến ngọn lá cờ Các con nghiêng được đếm bằng tay, và chiều dài bông được đo bằng thước mẫu Các bông hoa được đếm trên thực địa, và số lượng cành hoa được tính trên mỗi bông hoa Hạt thu được của mỗi ô được đập và sấy khô ở nhiệt độ phòng để có độ ẩm 18% Tỷ lệ hạt bị đẩy lùi được tính toán dựa trên công thức hiển thị bên dưới sau khi tách hạt đầy và hạt không đầy bằng dung dịch muối (NaCl / nước ở 1,06 tỷ trọng kế) Khối lượng 1000 hạt được ghi lại trong ba lần Sản lượng hạt được xác định theo công thức dưới đây Sau đó, hạt gạo được bóc vỏ bằng máy xay xát gạo tự động (model TR-250, Phòng thí nghiệm điện Kett, Tokyo, Nhật Bản), và hạt gạo lứt được sử dụng cho các quy trình tiếp theo.Tỷ lệ hạt tinh chế (%) = (hạt đầy / tổng số hạt) × 100,
Năng suất hạt (g / đồi) = Số bông trên đồi × Số bông trênbông × Tỷ lệ hạt chín × Khối lượng 1000 hạt,
2.4 Phép đo các đặc tính hóa lý
Các đặc tính hóa lý, bao gồm hàm lượng protein, amylose và lipid, cũng như điểm mùi vị được đo bằng máy kiểm tra chất lượng (máy PGC Shizuoka Seiki PS-500, phiên bản 2-12, Công ty TNHH Shizuoka Seiki, Shizuoka, Nhật Bản) sử dụng 100 g hạt gạo lứt với ba lần lặp lại Mười hạt gạo lứt hoàn hảo đã được chọn cho từng giống và dòng đột biến để ghi lại chiều dài hạt, chiều rộng hạt và tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng của hạt bằng thước cặp cũng như quan sát bề ngoài của chúng
2.5 Phân tích thống kê
Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm thống kê Minitab 16.0 (Minitab Inc State College, PA, USA) Phân tích phương sai một chiều (ANOVA) được thực hiện để thể hiện sự khác biệt giữa các giống cây trồng và dòng đột biến, sau đó là thử nghiệm so sánh đa dạng của Tukey Sự khác biệt đáng kể được xác định ở mức xác suất <0,05 Tương quan p
Pearson được thực hiện để chỉ ra mối quan hệ giữa năng suất ngũ cốc và các thông số khác
3 Kết quả
Trang 63.1 Thuộc tính tăng trưởng
Các thông số sinh trưởng về chiều dài cây, số xới trên đồi, chiều dài bông, số ngày đến giai đoạn đầu và trưởng thành được tóm tắt trong Bảng2 Chiều dài cây và số xới trên đồi của các dòng đột biến không cao hơn đáng kể so với giống của giống, trong khi chiều dài bông ở cả hai dòng đột biến K2 (26,4 cm) và K4 (29,2 cm) cao hơn đáng kể so với nguồn gốcK1 (23,1 cm) và K3 (26,3 cm) tương ứng Số ngày đến giai đoạn đầu và trưởng thành khác nhau có ý nghĩa ( <0,05) giữa dòng đột biến (K4) và p
giống (K3); các dòng đột biến mất nhiều thời gian hơn để đạt được các giai đoạn chuẩn bị và trưởng thành Chiều dài cây và số xới trên đồi lần lượt dao động từ 108,5 đến 114,1 cm và 11,1 đến 13,7, với giá trị cao nhất ở K2 Chiều dài hình trụ nằm trong khoảng từ 23,1 đến 29,2 cm, và chiều dài dài nhất đạt được ở K4 Dựa trên các hành vi trưởng thành và phân nhóm, K4 và K3 tương ứng là các cây trồng chín muộn và chín sớm
Bảng 2 Mô tả các thông số sinh trưởng giữa các giống cây trồng và các
dòng đột biến
Giá trị được trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn Các chữ
cái khác nhau trong một cột chỉ ra sự khác biệt đáng kể ở p <0,05.
3.2 Năng suất và các thành phần của nó
Năng suất ngũ cốc và các thành phần của nó được minh họa trong Bảng 3 Có sự khác biệt đáng kể
( <0,05) ở khối lượng 1000 hạt, khối lượng 1000 hạt gạo lứt và năng p
suất hạt giữa các dòng và giống đột biến Số lượng trụ trên mỗi ngọn đồi có sự khác biệt đáng kể giữa K3 và K4 Số bông trên đồi cao nhất, khối lượng 1000 hạt, khối lượng 1000 hạt gạo lứt và năng suất hạt thu được ở các dòng đột biến chứ không phải ở giống của chúng Ngoài ra, số lượng cành trên bông và tỷ lệ chèn ép ở các dòng đột biến cao hơn, và khối lượng 1000 trấu lớn hơn ở các giống nhưng không khác biệt về mặt thốngkê
Số bông trên đồi, số bông trên bông và tỷ lệ chống chịu, lần lượt dao động từ 9,3 đến 11,1, 127,7 đến 148,6 và 83,4% đến 90,0% Khối lượng của 1000 hạt, 1000 gạo lứt và 1000 trấu lần lượt dao động từ 22,0 đến 24,1 g, 18,0 đến 21,3 g và 2,6 đến 4,0 g Năng suất hạt lớn hơn (11,6 tấn /
Mã sốChiều dài cây
(cm)Số máy xới trên
mỗi ngọn đồi
Ngày đến Tiêu đề
Ngày để trưởng thành
Chiều dài trụ (cm)
K1113,4 3,6 a± 12,1 0,4 ab± 106,3 0,6 b± 136,7 1,1 b± 23,1 0,5 c±
K2114,1 5,6 a± 13,7 0,4 a± 107,6 0,7 b± 138,2 0,7 b± 26,4 0,3 b±
K3108,5 3,1 a± 11,1 1,1 b± 104,0 2,6 b± 132,7 2,3 c± 26,3 0,2 b±
K4109,5 2,2 a± 12,5 1,3 ab± 122,3 1,1 a± 151,0 1,0 a± 29,2 0,6 a±
Trang 7ha) thu được ở K4, một dòng đột biến, và năng suất hạt thấp nhất (7,7 tấn / ha) được ghi nhận ở K1, một giống cây trồng.
Bảng 3 Mô tả năng suất hạt và các thành phần của nó giữa các giống cây
trồng và các dòng đột biến.Giá trị được trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn Các
chữ cái khác nhau trong một cột chỉ ra sự khác biệt đáng kể ở p
<0,05
3.3 Đặc tính hóa lý và hình thức
Các đặc tính hóa lý, bao gồm hàm lượng amyloza, protein và lipid; điểm hương vị; và tỷ lệ chiều dài, chiều rộng và chiều dài trên chiều rộng của hạt được trình bày trong Bảng 4 Một sự khác biệt có ý nghĩa ( <0,05) p
giữa các giống cây trồng và các dòng đột biến đã được quan sát về hàm lượng amyloza Điểm hương vị có sự khác biệt đáng kể giữa K1 và K2 cũng như chiều dài hạt giữa K3 và K4 Hàm lượng amylose, protein và lipid lần lượt dao động từ 21,4% đến 23,3%, 6,6% đến 7,0% và 7,7% đến10,7% Hàm lượng amyloza, protein và lipid thấp hơn được ghi nhận ở các dòng đột biến hơn là ở các dòng giống của chúng, nhưng hàm lượng protein và lipid không có ý nghĩa thống kê Điểm hương vị kéo dài từ 67,7 lên 73,7 (như tham chiếu), được tăng cường với sự giảm hàm lượng amylose, protein và lipid
Bảng 4 Mô tả các đặc tính lý hóa của hạt gạo giữa các giống lúa và dòng
đột biến
Mã sốPanicleSố trên mỗi ngọn đồi
SpikeletSố mỗi
Panicle
Tỷ lệ chín (%)
1000Ngũ cốcTrọng lượng (g)
1000 hạt nâuTrọng lượng (g)
1000 Trấu Trọng lượng (g)
Ngũ cốcNăng suất(t / ha)
K19,7 0,4 ab± 127,7 8,8 b± 83,4 5,6 a± 22,5 0,1 b± 19,2 0,3 b± 3,3 0,1 a± 7,7 0,5 b±
K210,6 0,1 a± 142,0 6,1 ab± 90,0 1,5 a± 23,9 0,4 a± 21,3 0,2 a± 2,6 0,2 a± 10,8 0,2 a±
K39,3 0,9 b± 135,3 5,2 ab± 86,2 1,2 a± 22,0 0,6 b± 18,0 0,4 c± 4,0 1,0 a± 7,9 0,6 b±
K411,1 1,3 a± 148,6 3,1 a± 87,3 3,6 a± 24,1 0,4 a± 21,1 0,3 a± 3,0 0,5 a± 11,6 0,2 a±
Trang 8Giá trị được trình bày dưới dạng trung bình ± độ lệch chuẩn Các chữ
cái khác nhau trong một cột chỉ ra sự khác biệt đáng kể ở p <0,05.
Chiều dài hạt, chiều rộng hạt và tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng của hạt lầnlượt nằm trong khoảng từ 6,2 đến 7,1 mm, 2,1 đến 2,5 mm và 2,5 đến 3,3 mm Dòng đột biến (K4) cho thấy chiều dài hạt tăng lên so với giống cây trồng (K3) K4 được ghi nhận là hạt dài nhất so với các giống / dòng đột biến khác; tuy nhiên, K1 được coi là giống lúa dày nhất Hình 1 cho thấy đặc điểm ngoại hình của các giống cây trồng và các dòng đột biến Hạt gạo do K1 tạo ra có màu trắng, trong khi các hạt khác có màu nâu
Hình 1 Sự xuất hiện của giống và dòng đột biến.
3.4 Mối quan hệ của lợi nhuận với các thông số khác
Hệ số tương quan của năng suất hạt với các thông số sinh trưởng, thành phần năng suất và các đặc tính lý hóa được minh họa trong Bảng 5 Có mối tương quan thuận có ý nghĩa giữa năng suất hạt với số bông trên mỗi đồi, chiều dài bông, số bông trên đồi, số bông trên bông, tỷ lệ hạn chế, khối lượng 1000 hạt và điểm hương vị Tuy nhiên, có một mối tương quan âm có ý nghĩa giữa năng suất hạt và hàm lượng amylose Hơn nữa, năng suất hạt không cho thấy mối tương quan đáng kể nào với protein, lipid, chiều dài hạt và chiều rộng hạt ở các giống / dòng đột biến này Mốitương quan giữa năng suất hạt với các thành phần của nó (số bông, số
Mã sốAmylose (%)Chất đạm (%)Lipid (%) Điểm vị giác
Chiều dài(mm)
Bề rộng(mm)
Tỷ lệ Chiều dài /
Chiều rộngK123,2 0,1 a± 7,0 0,4 a± 10,7 0,6 a± 68,0 0,0 b± 6,2 0,3 b± 2,5 ± 0,1 a2,5 0,0 b±
K222,5 0,1 b± 6,6 0,4 a± 10,3 0,6 a± 73,7 3,0 a± 6,3 0,1 b± 2,4 0,1 a± 2,6 0,1 b±
K323,3 0,0 a± 6,9 0,1 a± 8,3 0,6 b± 67,7 1,1 b± 6,2 0,1 b± 2,2 0,2 a± 2,8 0,4 ab±
K421,4 0,4 c± 6,6 0,3 a± 7,7 1,1 b± 70,0 1,0 ab± 7,1 0,4 a± 2,1 0,0 a± 3,3 0,2 a±
Trang 9cành, tỷ lệ hạn chế và khối lượng 1000 hạt) được thể hiện trong Hình 2 Kết quả cho thấy có mối quan hệ tuyến tính giữa năng suất hạt và các thành phần của nó (r = 0,885, = 0,001; r = 0,718, = 0,009; p p
r = 0,580, = 0,048; và r = 0,890, = 0,001), tương ứng Kết quả về mối p p
tương quan giữa năng suất hạt với hàm lượng amyloza và điểm mùi vị cũng thể hiện mối quan hệ tuyến tính (r = −0,836, = 0,001; và r = 0,641,p p = 0,025) nhưng có mối tương quan phi tuyến với hàm lượng protein và
lipid (r = - 0,381, = 0,222; và r = −0,170, = 0,597) xem Hình 3 p p
Hình 2 Mối tương quan của năng suất hạt với số bông, số cành, tỷ lệ
chín và khối lượng 1000 hạt ( ), Số trụ; ( ), số Spikelet; ( ), Tỷ a b c
lệ chín; ( ), khối lượng g 1000 hạt.d
Trang 10suprotein và lipid, và điểm mùi vị ( ) Hàm lượng amyloza; ( ) a b
hàm lượng protein; ( ) hàm lượng lipid; và ( ) điểm vị giác.c d Bảng 5 Hệ số tương quan giữa năng suất hạt với các chỉ tiêu sinh
trưởng, thành phần năng suất, đặc tính lý hóa giữa các giống cây trồng và dòng đột biến
*, ** và *** cho biết sự khác biệt đáng kể ở các mức xác suất <0,05, p p
<0,01 và <0,001 TN (số bông), PL (chiều dài bông), PN (số bông), SN p
(số bông), RR (tỷ lệ chín), GW (khối lượng 1000 hạt), GY (năng suất hạt), AC (hàm lượng amylose), PC (hàm lượng protein), LC (hàm lượng lipid), TS (điểm mùi vị), GL
(chiều dài hạt) và GWD (chiều rộng hạt)
4 Thảo luận
Tính chất kiểu gen có vai trò chi phối trong sản xuất trồng trọt Thao tác nguồn gen là một lựa chọn để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng Công nghệ đột biến làm thay đổi cơ chế phát sinh kiểu gen của thực vật thông qua việc thay đổi các gen chọn lọc Những thay đổi như vậy gây ra sự biến đổi trong biểu hiện kiểu hình và năng suất của cây trồng Sự thay đổi trong năng suất và chất lượng của hạt gạo phần lớn