Đánh giá độ thuần, khả năng kháng bệnh bạc lá, đạo ôn, rầy nâu và chất lượng các dòng g2 bốn giống lúa nếp đèo đàng, lúa tẻ khẩu dao, ble châu và pude bằng chỉ thị phân tử DNA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN THỊ QUYÊN ðÁNH GIÁ ðỘ THUẦN, KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ, ðẠO ÔN, RẦY NÂU VÀ CHẤT LƯỢNG CÁC DÒNG G2 BỐN GIỐNG LÚA NẾP ðÈO ðÀNG, LÚA TẺ KHẨU DAO, BLE CHÂU VÀ PUDE BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mà SỐ: 06.42.02.01 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI, 2014 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2014 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thị Quyên Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này, tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, giúp ñỡ của các thầy cô giáo, các tập thể, cá nhân, gia ñình cùng bạn bè ñồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS.TS. Phan Hữu Tôn ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài cũng như hoàn chỉnh luận văn. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô thuộc Bộ môn Sinh học phân tử và Công nghệ Sinh học ứng dụng, ñã giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành luận văn này. ðể hoàn thành khoá học này, tôi còn nhận ñược sự ñộng viên hỗ trợ rất lớn của gia ñình, bạn bè ñã tạo ñiều kiện về vật chất và tinh thần ñể tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn./. TÁC GIẢ Nguyễn Thị Quyên Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp iii MỤC LỤC Lời cam ñoan…………………………………………………………………… i Lời cảm ơn………………………………………………………………………ii Mục lục………………………………………………………………………….iii Danh mục bảng.…………………………………………………………………vi Danh mục hình…………………………………………………………………vii Danh mục viết tắt…………………………………………………………… viii Phần I. MỞ ðẦU 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu 2 1.2.1 Mục ñích 2 1.2.2 Yêu cầu 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3 Phần II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Khai thác nguồn gen lúa 4 2.1.1. Nguồn gen lúa quốc tế 4 2.1.2. Nguồn gen lúa trồng Việt Nam 5 2.1.3. Các hướng sử dụng nguồn gen ñịa phương 5 2.1.4. Nguồn gốc, ñặc ñiểm của 4 giống lúa nghiên cứu ñánh giá 6 2.2. ðánh giá ñộ thuần của lúa 8 2.2.1. Khái niệm ñộ thuần 8 2.2.2. Các nguyên nhân làm giảm ñộ thuần 8 2.2.3. Phương pháp, nguyên tắc ñánh giá ñộ thuần 11 2.2.4. Các chỉ thị phân tử ñược ứng dụng trong xác ñịnh ñộ thuần 12 2.3. Nghiên cứu về bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu hại lúa 14 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp iv 2.3.1. Bệnh bạc lá lúa 14 2.3.2. Nghiên cứu về bệnh ñạo ôn 16 2.3.3. Nghiên cứu về rầy nâu 21 2.4. Nghiên cứu về chất lượng lúa 25 Phần III. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1. Vật liệu, ñịa ñiểm, thời gian, nội dung nghiên cứu 29 3.1.1. Vật liệu nghiên cứu 29 3.1.2. ðịa ñiểm, thời gian nghiên cứu 29 3.1.3. Nội dung nghiên cứu 29 3.2. Phương pháp nghiên cứu 30 3.2.1 Thí nghiệm khảo sát, ñánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học 30 3.2.2. ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng phương pháp lây nhiễm nhân tạo 31 3.2.3. Kiểm tra gen kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn, rầy nâu các dòng G2 của 4 giống lúa bằng PCR 32 3.2.4. ðánh giá chất lượng của 4 giống lúa 36 3.3. Phương pháp xử lý số liệu 39 Phần IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 4.1. Một số ñặc ñiểm hình thái bốn giống lúa 41 4.2. Kết quả ñánh giá ñộ thuần qua theo dõi một số tính trạng nông sinh học 42 4.2.1. Kết quả ñánh giá các dòng của giống nếp ðèo ñàng 42 4.1.2. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Pude 42 4.1.3. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Ble châu 43 4.1.4. Kết quả ñánh giá các dòng của giống tẻ Khẩu dao 43 4.3. Kết quả ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu 45 4.3.1. Kết quả ñánh giá khả năng kháng bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo 46 4.3.2. Kết quả chạy PCR kiểm tra gen kháng bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu 48 4.4. ðánh giá các chỉ tiêu về chất lượng gạo 56 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp v 4.4.1. Tỷ lệ gạo lật, gạo xát 56 4.4.2. Chiều dài, chiều rộng và dạng hình gạo xay 57 4.4.3. Dạng nội nhũ và ñộ bạc bụng 58 4.4.4. Hàm lượng amylose 59 4.4.5. Nhiệt ñộ hóa hồ 60 4.3.6. ðánh giá cảm quan mùi thơm 60 PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 5.1. Kết luận 62 5.2. Kiến nghị 63 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp vi DANH MỤC BẢNG STT TÊN BẢNG TRANG 3.1 Thành phần dung dịch chiết tách 34 3.2 Thành phần dung dịch TE 34 3.3 Trình tự các mồi dùng ñể phát hiện gen kháng bệnh bạc lá Xa4, Xa7 34 3.4 Trình tự các mồi dùng ñể phát hiện gen kháng rầy nâu Bph4, Bph10 35 3.5 ðánh giá dạng hình gạo xay theo tiêu chuẩn IRRI 1996 37 3.6 ðánh giá nhiệt ñộ hóa hồ và ñộ phân hủy theo thang ñiểm IRRI (1996) 39 4.1 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống nếp ðèo ñàng 42 4.2 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống Pude 43 4.3 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống Ble châu 44 4.4 Kết quả ñánh giá các tính trạng nông sinh học các dòng của giống Khẩu dao 45 4.5 Kết quả ñánh giá khả năng kháng bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo các dòng của bốn giống lúa 47 4.6 Kết quả kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá, bệnh ñạo ôn và rầy nâu ở các dòng của bốn giống lúa nghiên cứu 48 4.7 So sánh kết quả xác ñịnh gen kháng bằng PCR và lây nhiễm nhân tạo 51 4.8 Tỷ lệ gạo lật, gạo trắng, chiều dài và dạng hình gạo xay của bốn giống lúa nghiên cứu 57 4.9 Dạng nội nhũ, ñộ bạc bụng của nội nhũ, màu sắc hạt gạo 59 4.10 Kết quả ñánh giá hàm lượng amylose, nhiệt ñộ hóa hồ và ñánh giá mùi thơm theo phương pháp kiểm tra với KOH 1,7% 60 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp vii DANH MỤC HÌNH STT TÊN HÌNH TRANG 1 Bông, hạt thóc và gạo lật giống nếp ðèo ñàng và tẻ Ble châu 41 2 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR gen Xa4. M: Marker 1kb 50 3 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR gen Xa7. M: Marker 1kb 50 4 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen Pi-ta. M: Marker 1kb 52 5 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen kháng Bph4. M: Marker 1kb 52 6 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR phát hiện gen Bph10. M: Marker 1kb 53 7 Kết quả ñiện di sản phẩm PCR sau khi cắt bằng enzyme HinF1 phát hiện gen kháng Bph10. M: Marker 1kb. 53 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu tắt Nội dung AFLP Amplified fragment lenght polymorphism ALP Amplicon length polymorphism AP-PCR Arbitrarily primed – PCR DAF DNA amplification fingerprinting EDTA Ethylendiamine tetra acetic acid IRG International Rice Genebank IRRI Internationnal Rice Research Institute MRDHV-DNA Moderately repeated, dispersed, and highly variable DNA PCR Polymerase chain reaction PIC Polymorphism Information Content RAPD Random Amplified Polymorphic DNA RE Restriction enzyme RFLP Restriction fragment length polymorphism SDS Sodium dodecyl sulphate SSCP Single strand conformation polymorphism SSR Simple sequence repeat STS Sequence tagged sites NST Nhiễm sắc thể BL Ble châu ðð ðèo ñàng PD Pude KD Khẩu dao TB Trung bình Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp ix [...]... ng các dòng G2 b n gi ng lúa n p ðèo ñàng, lúa t Kh u dao, Ble châu và Pude b ng ch th phân t DNA 1.2 M c ñích và yêu c u 1.2.1 M c ñích - ðánh giá ñ thu n c a các dòng G2 ch n l c t 4 gi ng lúa ðèo ñàng, Kh u dao, Ble châu, Pude - ðánh giá ch t lư ng, kh năng kháng b nh b c lá, ñ o ôn và r y nâu c a 4 gi ng ðèo ñàng, Kh u dao, Ble châu, Pude 1.2.2 Yêu c u + Kh o sát, ñánh giá ñ thu n c a các dòng G2. .. c và ph c tráng, làm thu n Chúng tôi ñã ti n hành ph c tráng và thu ñư c các dòng G1 c a 4 gi ng lúa trên Các dòng G1 sau khi ñã ñư c ch n l c c n ñư c ñánh giá m t cách toàn di n các ñ c ñi m nông sinh h c, ch t lư ng, ñ thu n, và kh năng ch ng ch u b nh b c lá, ñ o ôn và r y nâu Xu t phát t th c ti n trên chúng tôi ti n hành ñ tài: “ðánh giá ñ thu n, kh năng kháng b nh b c lá, ñ o ôn, r y nâu và. .. n hoàn thi n qui trình ph c tráng b n gi ng lúa N p ðèo ñàng, Kh u dao, Ble châu, Pude 1.3.2 Ý nghĩa th c ti n - ðánh giá ñ thu n nh m ch n l c ñư c các dòng G2 chu n, ñúng gi ng ñ ti n hành h n các dòng, thu ñư c các h t gi ng lúa siêu nguyên ch ng c a b n gi ng lúa - Vi c kh o sát ngu n gen kháng b c lá, ñ o ôn, r y nâu và ñánh giá ch t lư ng b n gi ng lúa nghiên c u là n n t ng cho vi c ch n v t... gi ng kháng b nh b c lá Cho ñ n nay có trên 30 gen kháng b nh b c lá ñã ñư c phát hi n lúa tr ng và lúa d i (Wang và cs., 2009) T các k t qu nghiên c u trong nư c, bư c ñ u có th kh ng ñ nh các gen Xa3, Xa4, xa5, Xa7, Xa10, Xa13, Xa14 là các gen kháng thư ng có m t trên các gi ng lúa ñ a phương Vi t Nam Trong ñó, các gen kháng Xa4, xa5 và Xa7, là các gen kháng h u hi u v i các ch ng Vi t Nam, các gen... 78%) Các gen kháng nói trên s ñư c s d ng ñ qui t vào gi ng /dòng lúa ñ c i t o tính kháng (Lã Tu n Nghĩa và cs., 2009) 2.3.3 Nghiên c u v r y nâu 2.3.3.1 Cơ s c a tính kháng r y nâu Trong s các lo i côn trùng h i lúa thì r y nâu (Nilaparvata lugens Stal) là lo i sâu h i nguy hi m nh t (Murai và cs., 2003), (Jena và cs., 2010) Chúng chích hút gây b nh cháy lá lúa và truy n virus gây b nh vàng lùn và lùn... xác ñ nh các ch th liên k t v i gen kháng ñ o ôn Naweed và cs (1995) s d ng k thu t RAPD v i 468 m i ng u nhiên ñã xác ñ nh ñư c 2 ch th liên k t v i gen Pi - 10t gi ng lúa Tongil (Naweed và cs., 1995) Sandhu và cs (2003) ñã s d ng 7 m i RAPD ñ phân tích ña hình gi a các dòng kháng và dòng nhi m ñ o ôn c a 3 gi ng lúa tr ng Braxin K t qu ñã ch ra s khác bi t rõ ràng gi a các dòng kháng và dòng nhi... ñ RFLP và xác ñ nh gen bph10 kháng biotype 2 và 3, ñ nh v trên nhi m s c th 12 liên k t v i RG457 C p primer ñư c thi t k t RG457 (ch th STS) ñã phát hi n ñư c gen kháng r y nâu bph10 v i kho ng cách di truy n 1,7cM trên qu n th lúa hoang Oryza australiensis và các dòng con lai (Lang và cs., 1999) Nhóm nghiên c u Kim và ñ ng tác gi (2005) ñã s d ng các dòng lúa kháng r y nâu ñ xác ñ nh ch th phân t... ñư c qui t vào các dòng/ gi ng lúa khác nhau phát tri n các dòng/ gi ng lúa kháng Tuy nhiên, tính kháng ñơn gen thư ng ch kháng trong gi i h n các ch ng ñ a lý nh t ñ nh và thư ng b m t hi u l c sau tr ng m t th i gian (thư ng t 1 - 5 năm), b i s xu t hi n c a ch ng m i trong phân b vùng ñ a lý ñó 2.3.2.2 ng d ng ch th phân t trong nghiên c u và ch n t o gi ng kháng b nh ñ o ôn a, Ch th RAPD và SCAR RAPD... các dòng G2 ch n l c t 4 gi ng lúa: ðèo ñàng, Kh u dao, Ble châu, Pude + Ti n hành ñánh giá nhân t o b nh b c lá c a 4 gi ng lúa b ng cách lây nhi m v i ngu n b nh H c vi n Nông nghi p Vi t Nam – Lu n văn th c s Khoa h c Nông nghi p 2 + Xác ñ nh gen kháng b nh b c lá, ñ o ôn và kháng r y nâu b ng ch th phân t + ðánh giá các ch tiêu v ch t lư ng 1.3 Ý nghĩa khoa h c và th c ti n 1.3.1 Ý nghĩa khoa... ng phương pháp ch th phân t (Huang và cs., 1997), (Zheng và cs., 1995) Các k thu t sinh h c phân t như SSR, RFLP, STS ñã làm cơ s cho vi c phân l p các h gen kháng r y nâu Có ñ n 18 gen kháng r y nâu ñã ñư c phát hi n như: Bph1, Bph2, Bph9, Bph10, Bph18, Bph12, Bph15, Bph17, Bph20 và Bph21,v.v ñã ñư c xác ñ nh v i các ch th liên k t (Murai H và cs., 2003) (Yang và cs., 2004) Ishii và c ng s (1994) ñã . ñạo ôn, rầy nâu và chất lượng các dòng G2 bốn giống lúa nếp ðèo ñàng, lúa tẻ Khẩu dao, Ble châu và Pude bằng chỉ thị phân tử DNA . 1.2 Mục ñích và yêu cầu 1.2.1 Mục ñích - ðánh giá ñộ thuần. của các dòng G2 chọn lọc từ 4 giống lúa ðèo ñàng, Khẩu dao, Ble châu, Pude. - ðánh giá chất lượng, khả năng kháng bệnh bạc lá, ñạo ôn và rầy nâu của 4 giống ðèo ñàng, Khẩu dao, Ble châu, Pude. . ñánh giá khả năng kháng bạc lá bằng lây nhiễm nhân tạo các dòng của bốn giống lúa 47 4.6 Kết quả kiểm tra khả năng mang gen kháng bệnh bạc lá, bệnh ñạo ôn và rầy nâu ở các dòng của bốn giống lúa