ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU XUẤT KHẨU Ở AN GIANG

Công nghệ sinh học đã được các nước trên thế giới ứng dụng phổ biến trong nhân giống hoặc chọn tạo giống cây trồng mới. Ở Việt Nam, việc chọn tạo giống lúa cơ bản dựa trên các phương pháp chọn lọc cổ điển như làm thuần các giống lúa địa phương, lai hữu tính và chọn theo phả hệ phải qua nhiều năm mới chọn được dòng thuần. Trong thời gian gần đây, đột biến lý học và kỹ thuật công nghệ sinh học như nuôi cấy túi phấn, nuôi cấy mô, kết hợp với xử lý đột biến hóa chất được ứng dụng để hỗ trợ giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống và đưa vào sản xuất các giống lúa ngắn ngày có chất lượng gạo tốt như OM30071617, OM074249, KDM 39, OM 3405, OM 3566, NTCĐĐB, TNĐB.

ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG CHỌN TẠO GIỐNG CÂY TRỒNG ĐÁP ỨNG NHU CẦU XUẤT KHẨU Ở AN GIANG I. Những thông tin chung - Chủ nhiệm đề tài: TS Bùi Bá Bổng - Cộng tác viên: Huỳnh Lê Dũng, Nguyễn Thị Kim Tiến, Nguyễn Thị Huyền, Phạm Thị Hường, Nguyễn Hữu Hà Linh. - Cơ quan quản lý: Sở Khoa học công nghệ và môi trường tỉnh An Giang - Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long - Đơn vị thực hiện: Viện Nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long - Thời gian thực hiện: tháng 1/2001-11/2001 II. Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ sinh học đã được các nước trên thế giới ứng dụng phổ biến trong nhân giống hoặc chọn tạo giống cây trồng mới. Ở Việt Nam, việc chọn tạo giống lúa cơ bản dựa trên các phương pháp chọn lọc cổ điển như làm thuần các giống lúa địa phương, lai hữu tính và chọn theo phả hệ phải qua nhiều năm mới chọn được dòng thuần. Trong thời gian gần đây, đột biến lý học và kỹ thuật công nghệ sinh học như nuôi cấy túi phấn, nuôi cấy mô, kết hợp với xử lý đột biến hóa chất được ứng dụng để hỗ trợ giúp rút ngắn thời gian chọn tạo giống và đưa vào sản xuất các giống lúa ngắn ngày có chất lượng gạo tốt như OM3007-16-17, OM07-42-49, KDM 39, OM 3405, OM 3566, NTCĐĐB, TNĐB. III. Mục tiêu và nội dung đề tài 1. Mục tiêu Áp dụng kỹ thuật nuôi cấy mô để lọc thuần giống và chọn tạo giống lúa phẩm chất gạo cao, giống lúa thơm đặc sản đáp ứng yêu cầu xuất khẩu 2. Nội dung - Áp dụng nuôi cấy mô tạo biến dị soma trên các giống lúa địa phương có phẩm chất tốt hay giống lúa thơm đặc sản. - Áp dụng nuôi cấy bao phấn lúa của các tổ hợp lai với lúa thơm hoặc lúa đặc sản. IV. Phương pháp nghiên cứu 1. Địa điểm - Viện nghiên cứu lúa đồng bằng sông Cửu Long - Trung tâm nghiên cứu và sản xuất giống tỉnh An Giang 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1 Quy trình nuôi cấy túi phấn Túi phấn của tổ hợp lai cây lúa F1 dùng làm vật liệu nuôi cấy chọn tạo giống. Hạt lai F1 được gieo làm 2 đợt cách nhau một tháng trong nhà lưới. Bông lúa non được thu khi khoảng cách từ gốc lá thứ nhất đến chóp lá đòng khoảng 5-10cm và được xử lý lạnh ở 10 o C trong 5-10 ngày. Phấn trong thời điểm này ở giai đoạn cuối đơn nhân đến bắt đầu giai đoạn lưỡng nhân và thích hợp cho nuôi cấy. Hoa lúa chứa túi phấn (tức hạt lúa non) được khử trùng bằng cồn 70 o C trong 1 phút và HgCl 2 0,1% trong 15 phút và được rửa lại bằng nước cất vô trùng. Túi phấn được nuôi cấy trên môi trường N 6 có bổ sung kích thích sinh trưởng. Vật liệu được nuôi trong điều kiện tối ở 25 o C. Mô sẹo hình thành từ các hạt phấn với đường kính khoảng 2-3mm được tái sinh trên môi trường MS có bổ sung 1,0-1,5mg/l benzyl amino purin (BAP), 0,5-1,0mg/l Kinetin và 1mg/l napthalene acetic acid (NAA) và được nuôi trong điều kiện sáng 16/8giờ sáng/tối ở 25 o C và ẩm độ 70 - 80%. Cây tái sinh được nhân vô tính trên môi trường MS, cây có bộ rễ phát triển được thích nghi trong dung dịch Yoshida trong điều kiện nhiệt độ trong phòng trước khi cấy quan sát trong nhà lưới. Các dòng cho hạt lép (dòng vô tính còn giữ trong phòng) được xử lý Colchicine ở nồng độ 0,05% trong 10 giờ hoặc 0,1% trong 5 giờ. Hạt thu được giữ, trồng quan sát và chọn lọc ngoài đồng trong các thế hệ tịếp theo vì hiệu quả tạo mô sẹo tùy thuộc nhiều yếu tố, trong đó có thành phần kích thích sinh trưởng được sử dụng. Tổ hợp chất kích thích sinh trưởng cho kết quả tạo mô sẹo tốt nhất được dùng để nuôi túi phấn của các cây lai trồng đợt thứ hai. Quy trình nuôi cấy túi phấn lúa 1.0.1.1 Gieo hạt lai F1 1.0.1.1.1 Gieo 2 đợt cách nhau một tháng 1.0.1.2 ⇓ 1.0.1.3 Bông lúa non Khử trùng bằng cồn 70 o C (1 phút),HgCl 2 0,1% (15 phút), rửa nước cất 1.0.1.4 ⇓ Xác định môi trường tạo mô sẹo 1.0.1.4.1 Môi trường N6 (Chu.1978) + khích thích sinh trưởng ⇓ Xác định môi trường tái sinh cây Môi trường MS (Murashige và Skoog.1962) +1,0-1,5mg/l BAP + 0,5-1,0mg/l Kinetin +1mg/l NAA và được nuôi trong điều kiện sáng 16/8giờ sáng tối ở 25 o C và ẩm độ 70 - 80%. ⇓ Xử lý Colchicine Colchicine 0,05% (10giờ) ⇓ Trồng quan sát trong nhà lưới ⇓ Trồng chọn lọc ngoài đồng 2.2 Quy trình nuôi tạo biến dị qua nuôi cấy mô Giống lúa được sử dụng để tạo biến dị qua nuôi cấy mô nên là các giống thích nghi cao. Vật liệu đã nuôi cấy thường dùng là hạt lúa được bóc vỏ, phôi non hoặc bông non. Hạt lúa được bóc vỏ và khử trùng bằng cồn 70 o C trong 1 phút và nước Javel 2-3% trong trong 30 phút (2 lần) và được rửa lại nhiều lần bằng nước cất vô trùng. Hạt sau đó được tạo mô sẹo trên môi trường NS có bổ sung 2mg/l 2,4D và nuôi trong tối ở 25 o C. Mô sẹo hình thành khoảng 3-4 tuần cuối được cấy chuyền 3-5 lấn, mỗi lần cách nhau 3 - 4 tuần trước khi tái sinh trên môi trường MS có bổ sung 0,5mg/l NAA và 2mg/l Kinetin hoặc BAP được nuôi trong điều kiện sáng 16/8giờ sáng/tối ở 25 o C và ẩm độ 70-80%. Các dòng tái sinh được nhân vô tính trên môi trường MS có bổ sung 2mg/l BAP. Các chồi trong các dòng vô tính được tạo rễ trên môi trường MS. Cây có bộ rễ phát triển được thích nghi trong dung dịch Yoshida trong phòng trước khi được trồng trong nhà lưới. Hạt được thu, trồng và chọn tạo ngoài đồng trong các thế hệ tiếp theo. Nồng độ các chất kích thích sinh trưởng có thể khác nhau tùy giống. Để gia tăng tầng suất biến dị, hạt gạo của các giống được xử lý đột biến bằng Ethyl methane sulphonate (EMS) trước khi nuôi cấy. Hạt lúa được bóc vỏ trấu và ngâm trong nước cất trong 5 giờ. Sau đó hạt gạo được ngâm vào dung dịch EMS với thời gian và nồng độ quy định cho mỗi nghiệm thức, có bổ sung 2% Dimethyl sulphoxide (DMSO) để làm tăng khả năng thâm nhập của EMS vào mô xử lý. Hạt gạo sau đó được nuôi cấy theo quy trình trên. 1.0.1.4.2 Hạt lúa bóc vỏ 1.0.1.5 ⇓ 1.0.1.6 Xử lý đột biến EMS 1.0.1.7 ⇓ 1.0.1.8 Môi trường MS + 2mg/l 2,4D 1.0.1.8.1.1Cấy lặp lại trên môi trường mới 4 lần cách nhau 3-4 tuần ⇓ Tái sinh cây MS + 0,5mg/l NAA + 2mg/l Kinetin ⇓ Trồng quan sát trong nhà lưới ⇓ Trồng chọn lọc ngoài đồng V. Kết quả đạt được 1. Chọn tạo giống lúa bằng nuôi cấy túi phấn Các tổ hợp lai lúa chất lượng cao, ngắn ngày với lúa thơm như M12/IR681, DS20/IR681, IR64/IR681, Jasmine/IR681, Kloong luang/DS20, Kloong luang/Di hương vỏ vàng, Kloong luang/NTCĐ, KDM105/OM1490, Kloong luang/OM3536, Kloong luang/OMCS95, Suphan buri/OM1490, Kloong luang/OM3007.Các dòng có triển vọng qua quy trình chọn tạo gồm: T T Tên giống Tổ hợp lai 1.0.1.9 TGST (ngày) Bông /m 2 Hạt chắc/ bông P1000 hạt (g) Năng suất (tấn/ha) 1 OM 3394 Kloongluang/CM16-27 96 360 142 28,29 5,35 2 OM 3554 Suphanburi/OM 1490 95 439 151 27,38 7,01 T T Tên giống Tổ hợp lai % Bạc bụng (cấp 0) Dài hạt (mm) Tỉ lệ dài/ rộng hạt Amylos e (%) Mùi thơm (cấp) 1 OM 3394 Kloongluang/ CM16-27 59 6,91 3,24 23,4 1 2 OM 3554 Suphanburi/ OM 1490 73 6,77 2,94 23,5 1 2. Chọn tạo giống lúa bằng biến dị nuôi cấy mô Vật liệu tạp biến dị nuôi cấy mô gồm các giống lúa đôa phương và giống hập nội có chất lượng gạo tốt, chống chịu tốt với điều kiện môi trường (phèn, mặn) như Nàng thơm Chợ Đào, ST1, Nếp OM85, Pant 4, Jasmine, Mashuri. TT Tên giống TGST (ngày) Dạng hình (cấp) Năng suất (tấn/ha) 1.0.1.10 Mùi thơm (cấp) 1 OM 3405-1 92 1 7,5 0 2 NTCĐĐB 95 1 7,2 1 3 OM 3407-6 102 3 6,9 1 4 OM 3566-15 95 3 6,6 2 TT Tên giống Dài hạt (mm) Tỉ lệ dài/ rộng hạt Amylose (%) Mùi thơm (cấp) 1 OM 3405-1 7,1 3,3 24,8 0 2 NTCĐĐB 7,1 3,3 25,6 1 3 OM 3407-6 7,0 3,1 24,5 1 4 OM 3566-15 7,2 3,0 24,0 2 2 3 VI. Kết luận và kiến nghị 1. Kết luận - Dùng phương pháp chọn tạo giống lúa bằng nuôi cấy túi phấn chọn tạo 02 dòng lúa OM 3394, OM 3354 có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, gạo dài, hàm lượng amylose trung bình, thích hợp với điều kiện ở An Giang. - Dùng phương pháp biến dị nuôi cấy mô chọn tạo được 02 dòng lúa OM 3404 và NTCĐĐB. Giống NTCĐĐB có dạng hình đẹp, còn giữ mùi thơm, năng suất cao; giống OM 3405 có thời gian sinh trưởng cực sớm, thích hợp cho vùng trồng né lũ. 2. Kiến nghị Tiếp tục khảo nghiệm các giống có triển vọng để đánh giá tính thích nghi và tính ổn định ở các vùng có điều kiện khác nhau ở An Giang.