Luận văn thạc sĩ ðÁNH GIÁ, CHỌN LỌC MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA TRIỂN VỌNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ðẶNG CAO CƯỜNG ðÁNH GIÁ, CHỌN LỌC MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA TRIỂN VỌNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ðẶNG CAO CƯỜNG ðÁNH GIÁ, CHỌN LỌC MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA TRIỂN VỌNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và thông tin trích dẫn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 8 tháng 9 năm 2011 Tác giả ðặng Cao Cường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Phan Hữu Tôn, người ñã tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. ðồng thời, tôi cũng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ, bộ môn Di truyền – Giống, bộ môn Công nghệ sinh học ứng dụng, các thầy cô, cán bộ trong khoa Nông Học, Khoa Công Nghệ Sinh Học và Viện Sau ðại Học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện cho tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia ñình, bạn bè ñã luôn ñộng viên, ủng hộ, khuyến khích tôi trong suốt quá trình học tập. Hà Nội, ngày 8 tháng 9 năm 2011 Tác giả ðặng Cao Cường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ viii DANH MỤC CÁC HÌNH vviiiii 1. MỞ ðẦU 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích và yều cầu 2 1.2.1 Mục ñích 2 1.2.2 Yêu cầu 2 2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4 2.1 Nghiên cứu bệnh bạc lá lúa 4 2.1.1 Lịch sử phát hiện và nghiên cứu bệnh bạc lá 4 2.1.2 ðặc ñiểm triệu chứng của bệnh bạc lá lúa 5 2.1.3 ðặc ñiểm của vi khuẩn xanthomonas oryzea pv.oryzae 7 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát sinh và phát triển và phòng trừ bệnh 9 2.1.5 Các phương pháp ñánh giá tính kháng bạc lá 11 2.2 Chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá nhờ chỉ thị phân tử 12 2.2.1 Cơ chế kháng bệnh 12 2.2.2 Khả năng di truyền tính kháng bệnh bạc lá 15 2.2.3 Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá 21 2.2.4 Các phương pháp chọn tạo giống kháng bạc lá 27 2.3 Các vấn ñề cần giải quyết khi chọn tạo giống kháng bạc lá 30 2.3.1 Hai vấn ñề cần giải quyết với công tác chọn giống kháng bạc lá 30 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… iv 2.3.2 Xu hướng của chọn giống lúa kháng bạc lá 31 2.4 Các thành tựu 31 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 3.1 Nội dung nghiên cứu 33 3.2 Vật liệu nghiên cứu 33 3.3 Thời gian, ñịa ñiểm và phương pháp bố trí thí nghiệm 35 3.3.1 Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 35 3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm ñồng ruộng 35 3.3.3 ðiều kiện thí nghiệm ngoài ñồng ruộng 35 3.4 ðánh giá chất lượng 36 3.4.1 ðánh giá một số chỉ tiêu chất lượng thương trường và xay xát 36 3.4.2 ðánh giá mùi thơm 37 3.4.3 ðánh giá hàm lượng amylose 37 3.4.4 Một số chỉ tiêu chất lượng phân tích, chất lượng nấu nướng khác 38 3.5 ðánh giá khả năng kháng và kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá 38 3.5.1 Lây nhiễm nhân tạo (thực hiện trên thí nghiệm chọn lọc các dòng, giống triển vọng) 38 3.5.2 Kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp PCR 40 3.6 ðánh giá một số ñặc ñiểm nông sinh học quan trọng 42 3.7 Xử lý số liệu và chọn lọc dòng, giống lúa triển vọng 43 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN 46 4.1 Năng suất và các ñặc ñiểm nông sinh học 46 4.1.1 Thời gian sinh trưởng 46 4.1.2 Chiều cao cây, chiều dài bông và ñặc ñiểm nông sinh học khác 48 4.1.3 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 54 4.1.4 ðánh giá một số sâu bệnh trên ñồng ruộng 57 4.2. Chỉ tiêu chất lượng cơ bản 58 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… v 4.2.1 ðánh giá chất lượng phân tích và nấu nướng 58 4.3.2 Chất lượng xay xát và thương trường 62 4.3 Kết quả ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá 64 4.3.1 Lây nhiếm nhân tạo 64 4.2.2 Kết quả PCR kiểm tra gen kháng bạc lá 68 4.4 Kết quả chọn lọc các dòng, giống triển vọng 69 4.5 Chọn lọc gen kháng bệnh bạc lá bằng kỹ thuật PCR của các cá thể tốt 72 4.5.1 Chọn lọc gen xa5 và Xa7 trong quần thể F 2 của tổ hợp (PA2 x IRBB5) 72 4.5.2 Chọn lọc gen Xa4 và Xa7 trong quần thể F 2 (T65-1 x IRBB7) 74 4.5.3 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các bố, mẹ trong các tổ hợp lai trong vụ xuân 2011 (vụ nghiên cứu quần thể phân ly) 76 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 78 5.1 Kết luận 78 5.1.1 Kết luận cho thí nghiệm khảo sát tập ñoàn 78 5.1.2 Kết luận cho thí nghiệm chọn lọc cá thể tốt từ quần thể phân ly F2 78 5.2 ðề nghị 79 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu tắt Nội dung CNSH Công nghệ sinh học TGST Thời gian sinh trưởng KL1000 Khối lượng 1000 hạt NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu IRRI Internationnal Rice Research Institute – Viện nghiên cứu lúa quốc tế AFLP Amplified Fragment Length Polymorphic AND PCR Polymerase chain reaction – phản ứng chuỗi trùng hợp, kỹ thuật chỉ thị phân tử nhằm nhân một ñoạn DNA ñã biết trước. RFLP Restriction fragment length polymorphism – sự ña hình về chiều dài của những ñoạn cắt giới hạn. RADP Randomly amplified polymorphism – ña hình các ñoạn DNA ñược nhân ngẫu nhiên SDS Sodium dodecyl sulphate SSRs Simple sequence repeats – k ỹ thuật chỉ thị phân tử nhằm nhân hoặc lai các ñoạn lặp DNA nguyên bản ALP Amplicon length polymorphism- sự ña hình về chiều dài những ñoạn DNA ñược nhân lên trên cơ sở nhân gen PCR DAF DNA amplificatinon fingerprinting - Phương pháp nhân DNA in vân tay dùng rất nhiều ñoạn mồi ñơn ngắn SSCP Single strand confortmation polimophism MRDHV Moderately repeat, dispersed and highly variable DNA, minisatelite STS Sequence Tagged site EDTA Ethylendiamine tetra acetic acid Tris-HCl (Tris hydroxylmethyl) amino methane Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 ðặc ñiểm , nguồn gốc các Xa – gen kháng bệnh bạc lá lúa (Ogawa,1993) 18 2.2 Bản ñồ liên kết di truyền với gen quy ñịnh tính trạng nông sinh học quan trọng với RFLP ñánh dấu 24 3.1 Tên các dòng, giống tham gia thí nghiệm 34 3.2 Danh sách các chủng vi khuẩn ñược sử dụng ñể lây nhiễm nhân tạo 39 4.1 Thời gian sinh trưởng của các dòng khảo sát (ngày) 47 4.2 Chiều cao cây, chiều dài bông và một số ñặc ñiểm nông sinh học khác 50 4.3 Các ñặc ñiểm hình thái của lá ñòng của các dòng khảo sát 52 4.4 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 54 4.5 ðánh giá một số sâu, bệnh khác trên ñồng ruộng 58 4.6 ðánh giá chất lượng phân tích và nấu nướng của các dòng khảo sát 60 4.7 ðánh giá chất lượng xay xát và thương trường của các dòng, giống 63 4.8 Phản ứng của các dòng dẳng gen với các chủng vi khuẩn lây nhiễm 65 4.9 So sánh kết quả xác ñịnh gen kháng bằng PCR và kết quả lây nhiễm nhân tạo trên các mẫu giống 66 4.10a Tiêu chuẩn chọn lọc của các dòng giống triển vọng 69 4.10b ðặc ñiểm của 3 dòng triển vọng chọn ñược 70 4.11 Chọn lọc gen kháng Xa7 và xa5 trong quần thể F2 của tổ hợp (PA2 x IRBB5) 73 4.12 Chọn lọc gen kháng Xa4 và Xa7 trong quần thể F 2 của tổ hợp (T65-1 x IRBB7) 75 4.13. Một số ñặc ñiểm nông sinh học của dòng bố, mẹ của các tổ hợp lai 76 4.14 So sánh ñặc ñiểm nông sinh học và năng suất quan trọng của dòng mẹ và con (cá thể) ñược chọn 77 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… viii DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ STT Tên ñồ thị Trang 4.1: Năng suất thực thu của các dòng tham gia khảo sát 56 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 4.1. ðiện di kiểm tra gen kháng Xa4 68 4.2: ðiện di sản phẩm gen xa5 sau khi ủ bằng Enzyme DraI 73 4.3. ðiện di chọn lọc gen kháng Xa7 74 4.4. ðiện di chọn lọc gen kháng Xa4 75 [...]... lý do trên chúng tôi ti n hành nghiên c u ñ tài: "ðánh giá, ch n l c m t s dòng, gi ng lúa tri n v ng kháng b nh b c lá b ng ch th phân t DNA " 1.2 M c ñích và y u c u 1.2.1 M c ñích - Ch n l c ñư c m t s dòng, gi ng ch a gen kháng b c lá, năng su t cao, ch t lư ng khá - Ch n l c t qu n th phân ly c a m t s t h p lai, m t s cá th ch a gen kháng b c lá và ti m năng cho năng su t cao nh m xây d ng cơ... ñ liên k t Tài li u tham kh o Xa1 Kháng b c lá Kogyoku 4 Npb235; 3.3cM Npb197; 7.2cM Yoshimura et al 1992 Xa2 Kháng b c lá Tetep 4 Xa3 Kháng b c lá Chugoku45 11 Xa4 Kháng b c lá IR20 11 Npb235; 3.4cM Npb197;9.4cM Npb181; 2.3cM Npb78; 3.5cM Npb181; 1.7cM Npb78; 1.7cM Xa5 Kháng b c lá IR1545-339 5 RG556; 0-1cM Xa13 Kháng b c lá Long grain 8 RZ28; 5.1cM Xa21 Kháng b c lá O.longistaminata 11 pTA818,pTA248... 1.2.2 Yêu c u - ðánh giá ñ c ñi m nông sinh h c, năng su t, ch t lư ng c a các dòng, gi ng tri n v ng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 2 - ðánh giá kh năng kháng ngoài ñ ng ru ng qua lây nhi m nhân t o c a các dòng, gi ng kh o sát - Kh năng mang gen kháng b nh b c lá b ng ch th phân t DNA - Tuy n ch n m t s dòng, gi ng ch a gen kháng b c lá (Xa4, xa5,... lúa m i kháng b nh ñ phòng tr b nh b c lá trong th i kỳ hi n nay Như v y s ra ñ i c a các gi ng lúa kháng b nh kéo theo s ti n hóa c a các ch ng vi khu n gây b nh, làm gi m tính b n v ng c a gen kháng Do ñó chi n lư c nh m kéo dài th i gian kháng b n v ng c a gen kháng là vô cùng quan tr ng trong vi c ch n gi ng kháng b nh b c lá 2.2.3 ng d ng ch th phân t trong ch n t o gi ng kháng b nh b c lá a) Khái... tính kháng c a các gi ng lúa ñ i v i vi khu n b c lá ít nhi u thay ñ i theo tính kháng d c và tính kháng ngang *Tính kháng d c và tính kháng ngang Tính kháng d c và kháng ngang ñư c ñ nh nghĩa ñ u tiên do J.E Vander Plank năm 1963 Tính kháng d c ñư c bi u hi n khi nhi u gi ng cây tr ng có tính kháng hoàn toàn v i vài nòi gây b nh, trong khi ñó chúng có th nhi m v i nòi sinh lý khác Nhi u gi ng có th kháng. .. t lá có hi u qu t t nh t [33] Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 11 2.2 Ch n t o gi ng kháng b nh b c lá nh ch th phân t 2.2.1 Cơ ch kháng b nh a) Cơ s sinh hóa và sinh thái Theo Kiryu và Mizuta (1995), phân tích các ñ c trưng hình thái c a gi ng kháng, gi ng trung gian và gi ng nhi m nh n th y các gi ng có b n lá h p ng n, ñ ng lá thư ng có ph n ng kháng. .. lý, khu v c phân b và kh năng kháng c a gen ñ i v i nòi ñó Vi n nghiên c u lúa qu c t IRRI ñã t o ra các dòng ñ ng gen ch a các gen kháng b nh b c lá khác nhau trên th gi i nh phương pháp lai gi a gi ng IR24 và gi ng ch a gen kháng b nh b c lá khác nhau t ñó t o ra các dòng có n n gen chung c a IR24, ch khác nhau m t gen kháng b nh b c lá Do ñó, có th phân bi t ñư c nòi sinh lý d a vào ph kháng nhi m... (Xa4, xa5, Xa7), có năng su t cao, ch t lư ng khá - ng d ng ch th phân t DNA ch n l c các cá th ch a gen kháng b c lá t qu n th phân ly Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 3 2 T NG QUAN V V N ð NGHIÊN C U 2.1 Nghiên c u b nh b c lá lúa 2.1.1 L ch s phát hi n và nghiên c u b nh b c lá B nh b c lá do vi khu n Xanthomonas oryzae pv.oryzae (X.oryzae) gây ra B... gen kháng b nh hơn n a, nh m t o ra các gi ng kháng b nh b c lá ph c v s n xu t, thâm canh lúa Vi t Nam ñã xác ñ nh ñư c gen kháng Xa7, Xa21, xa5 ñ u có tính kháng cao ñ i v i h u h t các nhóm nòi vi khu n (Races) X.oryzae gây b nh b c lá lúa các t nh phía b c nư c ta, c n ñư c s d ng trong lai t o các Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 20 gi ng lúa. .. như trên lúa do ñó d nh m l n v i b nh khô ñ u lá sinh lý ð u tiên xu t hi n nh ng ñ m nh m ng nư c rìa mép lá, mút lá và nh ng v t có ñ dài ng n khác nhau Các ñ m này to d n, lá chuy n sang màu vàng khô nhanh r i ch t Trên lúa: V t b nh b t ñ u t rìa lá, cách ng n lá kho ng vài cm, v t b nh phát tri n d c theo phi n lá c chi u dài l n chi u r ng Quanh v t b nh thư ng có ñư ng vi n g n sóng phân bi