Nghiên cứu chọn tạo dòng 11AB thơm phục vụ cho duy trì và sản xuất lúa lai ba dòng năng suất cao gạo có mùi thơm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU, CHỌN TẠO DÒNG 11A/B THƠM PHỤC VỤ CHO DUY TRÌ VÀ SẢN XUẤT LÚA LAI BA DÒNG NĂNG SUẤT CAO, GẠO CÓ MÙI THƠM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI VŨ VĂN QUANG NGHIÊN CỨU, CHỌN TẠO DÒNG 11A/B THƠM PHỤC VỤ CHO DUY TRÌ VÀ SẢN XUẤT LÚA LAI BA DÒNG NĂNG SUẤT CAO, GẠO CÓ MÙI THƠM CHUYÊN NGÀNH: DI TRUYỀN VÀ CHỌN GIỐNG CÂY TRỒNG Mà SỐ: 60.62.01.11 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN THỊ TRÂM HÀ NỘI - 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu ñược nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược công bố trong bất kỳ một công trình khoa học nào khác. Các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 16 tháng 09 năm 2013 Tác giả luận văn VŨ VĂN QUANG Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… iii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân. Trước tiên, tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nguyễn Thị Trâm ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin ñược gửi lời chân thành cám ơn tới các thầy cô giáo trong trong Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Ban Quản lý và ðào tạo - Trường ðHNN Hà Nội. Tôi cũng xin ñược chân thành cám ơn Phòng Công nghệ lúa lai - Viện nghiên cứu và phát triển cây trồng ñã tạo ñiều kiện về thời gian ñể tôi hoàn thành khóa học này và các cán bộ nghiên cứu của Phòng ñã nhiệt tình giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện ñề tài. Bên cạnh ñó, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành tới các sinh viên ngành Di truyền và chọn giống, ngành Khoa học cây trồng K54, tất cả người thân và bạn bè những người luôn bên cạnh ñộng viên giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện ñề tài và viết luận văn này. Hà Nội, ngày 16 tháng 09 năm 2013 Tác giả luận văn VŨ VĂN QUANG Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… iv MỤC LỤC Lời cam ñoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục ký hiệu và các chữ cái viết tắt viii Danh mục bảng ix PHẦN 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục tiêu và yêu cầu của ñề tài 2 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.2.2 Yêu cầu 2 1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 2 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Cơ sở khoa học của ñề tài 3 2.1.1 Thuyết siêu trội 4 2.1.2 Thuyết tính trội 4 2.1.3 Thuyết cân bằng di truyền 5 2.2 Một số nghiên cứu về biểu hiện ƯTL và sử dụng ƯTL ở lúa 5 2.2.1 ƯTL ở rễ lúa 6 2.2.2 ƯTL về số lá trên cây 7 2.2.3 ƯTL về số nhánh và khả năng ñẻ nhánh 7 2.2.4 ƯTL về chiều cao cây 8 2.2.5 ƯTL về thời gian sinh trưởng 8 2.2.6 ƯTL về khả năng chống chịu 9 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… v 2.2.7 ƯTL về các tính trạng sinh lý 10 2.2.8 ƯTL về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 10 2.3 Các hệ thống bất dục ñực ở lúa và khả năng ứng dụng 12 2.3.1 Dòng A (bất dục ñực di truyền tế bào chất - CMS) 13 2.3.2 Dòng B (Duy trì bất dục - Maintaimer) 15 2.3.3 Dòng R (Dòng phục hồi tính hữu dục - fertility restoration) 15 2.4 Phương pháp chọn tạo các dòng bố mẹ hệ “ba dòng” 16 2.4.1 Chọn tạo dòng A 16 2.4.2 Chọn tạo dòng B 17 2.4.3 Chọn tạo dòng R 18 2.5 Kỹ thuật nhân dòng bất dục ñực (CMS) 19 2.6 Các biện pháp nâng cao chất lượng hạt giống 21 2.6.1 Cách ly 21 2.6.2 Khử lẫn 22 2.6.3 Thu hoạch và làm sạch 22 2.6.4 Bảo quản 22 2.7 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước và trên thế giới 23 2.7.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới. 23 2.7.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nước 26 2.8 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lượng cao. 31 2.8.1 Các chỉ tiêu về chất lượng lúa gạo 31 2.8.2 Một số kết quả chọn tạo giống lúa lai thơm 32 2.9 Di truyền tính thơm và các yếu tố ảnh hưởng 33 2.9.1 Sự di truyền tính thơm của lúa 34 2.9.2 Thành phần mùi thơm 37 2.9.3 Ảnh hưởng của môi trường ñến tính thơm 38 2.9.4 Ứng dụng chỉ thị phân tử ñể chọn tạo giống lúa thơm 39 2.10 Các phương pháp ñánh giá mùi thơm 40 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… vi 2.10.1 Phương pháp ñánh giá mùi thơm nội nhũ 40 2.10.2 Phương pháp ñánh giá mùi thơm lá 41 PHẦN 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 3.1 Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 42 3.2 Nội dung nghiên cứu 42 3.3 Phương pháp nghiên cứu 42 3.3.1 Thí nghiệm 1 43 3.3.2 Thí nghiệm 2 45 3.3.3 Thí nghiệm 3 46 3.4 Kỹ thuật chăm sóc ở ruộng cấy: 46 3.5 Xử lý số liệu 47 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 48 4.1 ðánh giá và tuyển chọn các cặp dòng 11A/B (BC2) ñể lai cặp lại trong vụ Xuân 2012 48 4.1.1 ðặc ñiểm hình thái của các cặp dòng 11A/B (BC2) 48 4.1.2 ðánh giá các cặp 11A/B (BC2) 50 4.2 ðánh giá ñặc ñiểm của 6 cặp dòng 11A/B (BC2) ñược tuyển chọn trong vụ xuân 2012 52 4.2.1 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của 6 cặp dòng 11A/B (BC2) 52 4.2.2 Tình hình nhiễm sâu bệnh tự nhiên của 6 cặp dòng 11A/B 53 4.2.3 ðặc ñiểm tính dục của 6 cặp dòng 11A/B 54 4.2.4 ðánh giá mùi thơm ở lá của 6 cặp dòng 11A/B 55 4.2.5 Một số tính trạng số lượng của 6 cặp dòng 11A/B 56 4.3 ðánh giá và tuyển chọn các cặp dòng 11A/B (BC3) trong vụ mùa 2012 58 4.3.1 ðánh giá các cặp dòng 11A/B (BC3) về các tính trạng: 58 4.3.2 Một số ñặc ñiểm nông sinh học của các cặp dòng 11A/B (BC3) 60 4.3.3 Tình hình nhiễm sâu bệnh của các cặp dòng 11A/B (BC3) 61 4.3.4 ðặc ñiểm tính dục của các cặp dòng 11A/B 63 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… vii 4.3.5 ðánh giá mùi thơm các cặp dòng 11A/B (BC3) 64 4.3.6 Một số tính trạng số lượng của các cặp dòng 11A/B (BC3) 65 4.3.7 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các cặp dòng 11A/B 67 4.3.8 Kết quả lựa chọn cặp dòng ñạt mục tiêu bằng chỉ số chọn lọc 70 4.4 Kết quả ñánh giá và duy trì các dòng 11A/B tuyển chọn trong vụ xuân 2013 71 4.4.1 ðặc ñiểm tính dục của các dòng 11A/B chọn lọc hỗn hợp (BC3 - G2) 71 4.4.2 ðặc ñiểm của các dòng 11A/B (BC3 - G2) 72 4.4.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng 11A/B (BC3 - G2) 74 4.4.4 ðánh giá các cặp dòng 11A/B (BC4 - G1) 76 4.4.5 Kết quả lựa chọn các cặp dòng ñạt mục tiêu bằng chỉ số chọn lọc 83 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 85 5.1 Kết luận 85 5.2 ðề nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 100 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… viii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BC Backcross - Lai trở lại CMS Cytoplasmic Male Sterile - Bất dục ñực di truyền tế bào chất CV% Hệ số biến ñộng EGMS Environmental Genic Male Sterile - Bất dục ñực chức năng di truyền nhân mẫn cảm với ñiều kiện môi trường KL Khối lượng NSCT Năng suất cá thể NSTT Năng suất thực thu TB Trung bình ƯTL Ưu thế lai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp …………………… ix DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích sản xuất lúa lai qua các năm (từ 2001 - 2012) 27 2.2 Nghiên cứu alen kiểm soát mùi thơm của các giống lúa 37 4.1 Một số ñặc ñiểm hình thái của dòng 11A và 11B trong vụ xuân 2012 49 4.2 Kết quả ñánh giá và phân loại các cặp 11A/B (BC2) trong vụ xuân 2012 50 4.3 ðặc ñiểm nông sinh học của các cặp dòng 11A/B trong vụ xuân 2012 53 4.4 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các cặp 11A/B trong vụ Xuân 2012 54 4.5 ðặc ñiểm tính dục của các dòng 11A/B trong vụ xuân 2012 55 4.6 Kết quả ñánh giá mùi thơm trên lá của các dòng 11A, 11B trong vụ xuân 2012 56 4.7 Một số tính trạng số lượng của các cặp 11A/B trong vụ Xuân 2012 57 4.8 Kết quả ñánh giá và phân loại các cặp 11A/B (BC3) trong vụ mùa 2012 59 4.9 ðặc ñiểm nông sinh học của các cặp dòng 11A/B trong vụ mùa 2012 61 4.10 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các cặp dòng 11A/B trong vụ mùa 2012 62 4.11 Một số ñặc ñiểm tính dục của các cặp dòng 11A/B (BC3) trong vụ mùa 2012 63 4.12 Kết quả ñánh giá mùi thơm trên lá và nội nhũ của các dòng 11A, 11B trong vụ mùa 2012 65 4.13 Một số tính trạng số lượng của các cặp dòng 11A/B trong vụ mùa 2012 65 4.14a Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng 11A trong vụ mùa 2012 68 [...]... dòng b , m lúa lai ba dòng ch t lư ng cao là c n thi t ñ ch ñ ng cung c p ñ h t b m có ch t lư ng cao cho s n xu t h t lai F1 ñ t Dòng 11A/B do PGS.TS Nguy n Th Trâm và c ng s - Vi n nghiên c u và phát tri n cây tr ng - Trư ng ð i h c nông nghi p Hà N i ñã ch n l c t dòng nh p n i 137A/B Tuy nhiên, tính thơm và tính b t d c c a dòng 11A/B chưa n ñ nh ð duy trì và s n xu t t h p lúa lai ba dòng có năng. .. su t cao và ch t lư ng t t thì ch n thu n dòng m 11A/B thơm, b t d c n ñ nh là r t c n thi t Do v y, chúng tôi th c hi n ñ tài “ Nghiên c u, ch n t o dòng 11A/B thơm ph c v cho duy trì và s n xu t lúa lai ba dòng năng su t cao, g o có mùi thơm Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p …………………… 1 1.2 M c tiêu và yêu c u c a ñ tài 1.2.1 M c tiêu nghiên c u - ðánh giá và. .. ñư c dòng duy trì nh t thi t ph i có dòng b t d c (dòng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p …………………… 17 CMS) M t dòng duy trì ch có kh năng duy trì m t hay m t s dòng b t d c ñ c cùng ki u Ngư i ta ti n hành ch n dòng duy trì b ng cách dùng dòng b t d c làm m lai v i nhi u dòng có các ñ c tính mong mu n, h t lai thu ñư c gieo thành hàng và khi cây lúa tr bông ti... tiêu ñ duy trì, ti p t c ñánh giá các ch tiêu trên, ch n dòng m 11A thơm, b t d c n ñ nh nh t ph c v cho duy trì dòng m 1.3 Ý nghĩa khoa h c và ý nghĩa th c ti n c a ñ tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa h c Dòng 11A/B thơm, b t d c n ñ nh tuy n ch n ñư c là ngu n v t li u ñ các nhà khoa h c lai t o thành công các gi ng lúa lai ba dòng có năng su t cao và ch t lư ng g o t t 1.3.2 Ý nghĩa th c ti n K t qu nghiên. .. ch u sâu b nh và thích ng r ng, thay th d n nh ng gi ng lúa ñang s d ng Hi n nay, nghiên c u v lúa lai thơm trong ñó có nghiên c u lúa lai ba dòng thơm ñ c i thi n ch t lư ng gi ng lúa ph c v nhu c u trong nư c ñư c nhi u nhà khoa h c quan tâm Tuy nhiên, s lư ng các dòng b , m lúa lai ba dòng thơm do các nhà ch n gi ng trong nư c ch n t o còn ít chưa ñáp ng ñư c nhu c u s n xu t Do v y, nghiên c u ch... nào có t l h t ph n b t d c trên 90% ñư c ch n ñ lai l i v i dòng b nhi u l n Khi nào con lai ñ t t l b t d c 100%, thì ñó chính là dòng duy trì c n ch n [43] 2.4.3 Ch n t o dòng R Dòng ph c h i ñóng vai trò quan tr ng trong s n xu t lúa lai 3 dòng, ch n t o dòng ph c h i t t s góp ph n nâng cao ưu th lai Có 3 phương pháp ñ ch n t o các dòng ph c h i bao g m: - Phương pháp lai th (Testcrossing): Lai dòng. .. các gi ng lúa thu n có nh ng ñ c trưng, ñ c tính mong mu n, thu h t lai, ñánh giá F1, t h p nào có t l h t m y cao >80% thì dòng b s là dòng có kh năng ph c h i h u d c - Phương pháp lai và ch n dòng (Cross breeding): Có th th c hi n các phương th c lai sau ñây ñ t o dòng ph c h i có nh ng tính tr ng nông sinh h c mong mu n: - Lai các dòng ph c h i v i nhau: R/R có th là: + Dòng ph c h i m nh/ Dòng ph... công T n và Cs, 2002) [36] - Ch n t o dòng CMS ñ ng t bào ch t: Phương pháp này ñư c th c hi n khi có s n các dòng CMS nh p n i ho c t t o t trư c ð ña d ng hóa các dòng CMS c n lai v i nhi u dòng gi ng lúa có ñ c tính nông h c t t v i ti m năng năng su t cao, ch t lư ng t t và ch ng ch u v i sâu b nh h i [36], [43] - Ch n t o dòng CMS m i và dòng duy trì tương ng + B ng phương pháp lai xa gi a lúa d... nông h c mong mu n 2.5 K thu t nhân dòng b t d c ñ c (CMS) - ð m b o cho lúa tr và phơi màu vào th i kỳ an toàn - Gieo ñúng th i v ñ ñ m b o tr và th ph n an toàn - Thư ng duy trì dòng A t t nh t vào v Xuân ho c v ðông Xuân vì: dòng b t d c ñ c và dòng duy trì c a lúa lai ba dòng hi n nay ñ u thu c lo i lúa tiên (Indica) ng n ngày, có tính c m ôn, th i kỳ sinh trư ng sinh dư ng ng n, th i gian t gieo... Tình hình nghiên c u và phát tri n lúa lai trong nư c và trên th gi i 2.7.1 Nghiên c u và phát tri n lúa lai trên th gi i J.W.Jones (1926) nhà di truy n h c ngư i M l n ñ u tiên báo cáo v s xu t hi n ưu th lai lúa trên nh ng tính tr ng s lư ng và năng su t Sau ông có nhi u công trình nghiên c u khác xác nh n s xu t hi n ưu th lai v năng su t, các y u t c u thành năng su t (Anonymous, 1977; Lin và Yuan,