Đánh giá và tuyển chọn một số dòng lúa thuần dùng làm dòng phục hồi cho chọn giống lúa hai dòng tại Thanh Hoá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        LÊ VĂN CHUNG ðÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DÒNG LÚA THUẦN DÙNG LÀM DÒNG PHỤC HỒI CHO CHỌN GIỐNG LÚA HAI DÒNG TẠI THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : Di truyền và chọn tạo giống Mã số : 60.62.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN HOAN 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 này 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 24 tháng 06 năm 2013 Tác giả Lê Văn Chung Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii LỜI CẢM ƠN ơ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan ñã tận tình hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện ñể tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô khoa Sau ñại học, khoa Nông học, bộ môn Di truyền giống cùng toàn bộ cán bộ, công nhân viên phòng kỹ thuật – Trung Tâm NCUDKHKT Giống cây trồng nông nghiệp ñã tận tình giúp ñỡ và tạo ñiều kiện ñể tôi hoàn thành luận văn nghiên cứu khoa học này. Luận văn này ñược hoàn thành còn có sự giúp ñỡ tận tình của bạn bè, cùng với sự ñộng viên, khuyến khích của gia ñình trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 24 tháng 06 năm 2013 Tác giả Lê Văn Chung Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC BIỂU ðỒ viii 1. MỞ ðẦU 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục ñích của ñề tài 2 1.3. Yêu cầu của ñề tài 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Cơ sở khoa học 3 2.2. Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai 4 2.2.1. Thuyết siêu trội 4 2.2.2. Thuyết tính trội 5 2 .2.3. Thuyết cân bằng di truyền 5 2.3. Một số nghiên cứu về ñặc ñiểm của cây lúa 6 2.3.1. Hệ rễ lúa 6 2.3.2. Số lá trên cây 7 2.3.3. Số nhánh 7 2.3.4. Chiều cao cây 8 2.3.5. Thời gian sinh trưởng 9 2.3.6. Di truyền tính chống chịu 10 2.3.7. Ưu thế lai ở các tính trạng sinh lý 10 2.3.8. Hình thái bông 11 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v 2.4. Một số kết quả nghiên cứu và khai thác ưu thế lai ở lúa 11 2.4.1. Một số kết quả nghiên cứu về hệ thống lúa lai ba dòng 11 2.4.2. Hệ thống lúa lai hai dòng 14 2.4.3. Khai thác ưu thế lai giữa các loài phụ 20 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1. Vật liệu 24 3.2. Nội dung nghiên cứu 24 3.3. Phương pháp nghiên cứu 24 3.3.1. ðịa ñiểm nghiên cứu 24 3.3.2. Thời gian nghiên cứu 24 3.3.3. Bố trí thí nghiệm 24 3.4. Phương pháp xử lý số liệu 28 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 ðánh giá sơ bộ nguồn vật liệu ban ñầu 29 4.1.1 Khả năng phục hồi phấn của các dòng cho phấn 29 4.1.2 Thời gian từ gieo ñến trổ và một số ñặc ñiểm của các dòng cho phấn 30 4.1.3 Một số ñặc ñiểm nông học của các dòng nghiên cứu 33 4.2 Khảo sát một số ñặc ñiểm của các dòng bố mẹ trong vụ mùa 2012 44 4.2.1 Thời gian từ gieo ñến trổ, thời gian sinh trưởng của các dòng R và dòng mẹ 44 4.2.2 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng R 45 4.2.3. ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ và phân tích một số thông tin di truyền 48 4.3. Kết quả ñánh giá một số tổ hợp lai F1 lựa chọn 57 4.3.1. ðánh giá một số tính trạng của các tổ hợp lai F1 58 4.3.2. Thăm dò khả năng cho ưu thế lai của các dòng bố mẹ nghiên cứu qua các tổ hợp lai F1 60 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi 4.3.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh và ñiều kiện ngoại cảnh của các tổ hợp lai lựa chọn 63 4.3.4. ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các tổ hợp lai lựa chọn 65 4.4. Một số ñặc ñiểm các dòng R và tổ hợp lai F1 triển vọng 67 4.4.1. Một số ñặc ñiểm của các dòng R triển vọng 67 4.4.2. Một số dặc ñiểm của các tổ hợp lai triển vọng trong vụ mùa 2012 68 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 69 5.1 Kết luận 69 5.2. ðề nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 78 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 ðánh giá khả năng phục hồi phấn của các dòng cho phấn 29 Bảng 4.2 Thời gian sinh trưởng của các dòng nghiên cứu vụ xuân 2012( ngày) 31 Bảng 4.3 Phân nhóm các dòng R nghiên cứu theo chiều cao cây 32 Bảng 4.4 ðặc ñiểm cấu trúc thân của các dòng nghiên cứu 34 Bảng 4.5 ðặc ñiểm lá ñòng của các dòng nghiên cứu 36 Bảng 4.6 ðặc ñiểm lá thứ 3 và lá công năng của các dòng nghiên cứu 38 Bảng 4.7 ðặc ñiểm cấu trúc bông của các dòng nghiên cứu 40 Bảng 4.8 Tình hình nhiểm sâu bện của các dòng nghiên cứu( ñiểm) 43 Bảng 4.9 Thời gian sinh trưởng của các dòng bố, mẹ trong vụ mùa 2012 (ngày) 44 Bảng 4.10 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng nghiên cứu 46 Bảng 4.11 Phân tích phương sai theo mô hình Kempthorne (1957) 49 Bảng 4.12 Khả năng kết hợp chung trên một số tính trạng của các dòng bố mẹ nghiên cứu 51 Bảng 4.13 Khả năng kết hợp riêng theo tính trạng năng suất cá thể 54 Bảng 4.14 Khả năng kết hợp riêng theo tính trạng số bông trên khóm 56 Bảng 4.15 Một số tính trạng của tổ hợp lai lựa chọn 58 Bảng 4.16a Ưu thế lai chuẩn của các tổ hợp lai lựa chọn 61 Bảng 4.16b Ưu thế lai thực của một số tổ hợp lai lựa chọn 62 Bảng 4.17 Khả năng chống chịu sâu bệnh và ñiều kiện ngoại cảnh của các tổ hợp lai lựa chọn ( ñiểm) 64 Bảng 4.18 Phản ứng của các tổ hợp lai lựa chọn với các chủng vi khuẩn bạc lá lây nhiễm 66 Bảng 4.19 Một số ñặc ñiểm của các dòng R triển vọng 67 Bảng 4.20 Một số ñặc ñiểm của các tổ hợp lai triển vọng 68 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… viii DANH MỤC BIỂU ðỒ Biểu ñồ 4.1 Phân nhóm các dòng bố theo chiều cao cây 33 Biêu ñồ 4.2 Tỷ lệ hạt chắc và tỷ lệ hạt phấn hữu dục của các dòng R 47 Biểu ñồ 4.3 Hàm tương quan bông/khóm với năng suất cá thể 60 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề Chúng ta ñều nhận thấy rằng, cây lúa là một trong những cây lương th ực chủ ñạo góp phần nuôi sống hàng trăm triệu người không chỉ ở các nước chưa phát triển mà ngay cả ở những nước phát triển với nền công nghiệp hiện ñại. Ngày nay, khi dân số ngày một tăng, diện tích ñất nông nghiệp nói chung và diện tích trồng lúa nói riêng ñang ngày càng bị thu hẹp. Chính vì thế cần có một bộ giống lúa có năng suất cao. Hiện nay, có rất nhiều con ñường chọn tạo giống lúa khác nhau ñể ñạt ñược mục tiêu này. Song việc nghiên cứu và sử dụng ưu thế lai ở lúa tỏ ra là phương pháp hữu hiệu nhất ñể nâng cao năng suất lúa hơn nữa trong thời gian tới. Năm 2001, tại Trung Quốc, lúa lai (lúa ưu thế lai) ñã ñược trồng với diện tích trên 15 triệu ha (chiếm 50% diện tích lúa của nước này). Hiện nay lúa lai ñã ñược phát triển rộng khắp trên thế giới (trên 20 quốc gia), ñặc biệt ở Việt Nam, Ấn ðộ, Philippin, Banglades, Indonexia, Mianma và Mỹ. Nước ta là một nước nông nghiệp với khoảng 60% dân số sống bằng nghề nông. Trong số ñó trên 80% nông dân số sống nhờ vào cây lúa. Vì vậy, cây lúa ñối với nước ta là một cây trồng vô cùng quan trọng. ðể ñảm bảo ñược an ninh lương thực và giữ ñược mức xuất khẩu gạo cao như hiện nay thì việc ñưa lúa lai vào sản xuất là một giải pháp cần thiết, ñặc biệt ở ðồng bằng Sông Hồng nơi ñất chật người ñông và vùng Trung du miền núi phía Bắc nơi cần xoá ñói giảm nghèo cho ñồng bào dân tộc. Lúa lai thực sự ñã góp phần vào an ninh lương thực quốc gia, tăng lợi nhuận cho người lao ñộng, tạo thêm công ăn việc làm ở nông thôn và giành ñất ñai cho các hoạt ñộng sản xuất có lợi ích cao hơn [2][4]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 2 Theo kết quả ñiều tra của Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng Trung ương, vụ mùa 2003 và vụ xuân 2004, diện tích trồng lúa lai cả nước ñạt trên 620 ngàn ha chiếm 9,04% diện tích lúa cả nước [23]. Tuy nhiên chủ yếu là các giống lúa lai ba dòng còn nhiều nhược ñiểm như dễ nhiễm sâu bệnh, chất lượng gạo không cao, công nghệ sản xuất hạt lai phức tạp nên giá thành hạt giống còn cao…Việc sử dụng giống lúa lai hai dòng mới chỉ mang tính chất thử nghiệm, diện tích còn rất nhỏ một phần cũng là do chúng ta cũng chỉ mới bắt ñầu nghiên cứu chọn tạo, năng suất chưa hẳn ñã vượt trội so với các giống lúa thuần ñang phổ biến. ðể nghiên cứu và khai thác ưu thế lai ở lúa lai hai dòng một cách có hiệu quả, chúng ta cần có một nguồn vật liệu bố mẹ phong phú, ña dạng về mặt di truyền, thích ứng rộng… ñồng thời phải có nhiều ñặc ñiểm nông sinh học tốt, trên cơ sở ñó mới tạo ra các tổ lúa lai mới có năng suất cao, chất lượng tốt, thích ứng với nhiều vùng sinh thái ở nước ta và chống chịu tốt với ñiều kiện ngoại cảnh bất thuận cũng như sâu bệnh hại… Xuất phát từ những vấn ñề trên chúng tôi tiến hành ñề tài: “ ðánh giá và tuyển chọn một số dòng lúa thuần dùng làm dòng phục hồi cho chọn giống lúa hai dòng tại Thanh Hóa ”. 1.2. Mục ñích của ñề tài - Tuyển chọn ñược một số dòng R mới có khả năng kết hợp cao là vật liệu cho chọn giống lúa lai hai dòng. - Tìm ñược một số tổ hợp lai triển vọng ñể tiếp tục ñánh giá và ñưa vào sản xuất. 1.3. Yêu cầu của ñề tài - ðánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng R. - ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng R với một số dòng mẹ dùng làm vật liệu thử. - ðánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học, khả năng chống chịu và ưu thế lai của các tổ hợp lai lựa chọn. [...]... ng lúa lai hai dòng 2.4.2.1, ð c ñi m dòng b m trong lúa lai hai dòng * Dòng b (Restorer) Trong h th ng lúa lai hai dòng, dòng b là m t trong hai thành ph n ñóng vai trò tr ng y u ñ phát tri n các t h p lai m i [12] Các dòng này ph i ñáp ng ñư c m t s yêu c u cơ b n sau: - Có ñ c tính nông sinh h c t t, cây cao hơn dòng m , th i gian sinh trư ng x p x ho c dài hơn dòng m , kh năng ph i h p cao, cho. .. d c, bào t m mang S29hi(t) b thoái hóa Hai ch th phân t RM185 và RM425 ñư c liên k t v i S29 và S29(t) tương ng s ñư c s d ng ñ chuy n gen WC trong ch n gi ng lúa lai [43] ð nh hư ng s d ng gen WC trong h th ng lúa lai hai dòng là chuy n gen WC vào dòng EGMS và dòng b Sau khi t o ra, các dòng này ñem lai th v i c 3 loài ph , n u cho con lai h u d c cao, ñ u h t t t thì dòng EGMS ñã ñư c chuy n gen... DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 3.1 V t li u - G m 15 dòng R m i ñư c ch n t o t i Vi n nghiên c u Lúa Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i - 3 dòng m là: Dòng AMS, dòng 135S và dòng 34S làm Tester v i các dòng R - Các t h p lai F1 ñư c t o ra và 3 gi ng ñ i ch ng: B i T p Sơn Thanh, Vi t Lai 24, Nh Ưu 838 3.2 N i dung nghiên c u - ðánh giá các ñ c ñi m nông sinh h c và kh năng ch ng ch u c a các dòng. .. HYT92; TH3-4, HC1) và m t s gi ng tri n v ng khác Công tác nghiên c u, ch n t o lúa lai hai dòng cũng ñư c xúc ti n m nh m Vi t Nam Các nghiên c u hi n nay t p trung vào m t s lĩnh v c như ch n t o, ñánh giá các ñ c tính c a các dòng TGMS, Ti n hành lai th ñ tìm t h p lai cho ưu th lai cao, ng d ng k thu t nuôi c y mô trong ch n gi ng lúa lai hai dòng, xây d ng quy trình nhân dòng b t d c và s n xu t h... l n trong nhân ñi u khi n tính b t d c vì v y có t i trên 95% các gi ng lúa thư ng có kh năng ph c h i h u d c cho các dòng EGMS trong cùng loài ph , nên kh năng tìm ra dòng b cho ưu th lai cao là r t l n so v i h th ng lúa lai ba dòng [28][42] * Dòng m (dòng S) Trong h th ng lúa lai hai dòng, s ch c năng di truy n nhân c m d ng dòng m b t d c ñ c ng v i ñi u ki n môi trư ng (Enviromental genetic male... trì các dòng TGMS và s n xu t lúa lai hai dòng [5], [22] Tuy nhiên hi n nay các v t li u ch n gi ng lúa lai hai dòng ñang ñư c s d ng Vi t Nam ph n l n có ngu n g c nh p n i t IRRI và Trung Qu c M t s dòng m m i ñã ñư c ch n t o song s lư ng còn r t h n ch Vì v y, ñ t o nhi u t h p lai t t, khai thác m t cách t i ña ưu th lai lúa nh m nâng cao cao năng su t, ch t lư ng và kh năng ch ng ch u c a các... S(rr), Ki u gen dòng duy trì b t d c và dòng ph c h i l n lư t là N(rr) và N(RR) hay S(RR), Con lai F1 gi a dòng b t d c ñ c t bào ch t và dòng ph c h i s có ki u gen là: S(Rr), trong ñó alen tr i R l n át alen l n r và tương tác v i y u t gây b t d c ñ c t bào ch t (S) mà F1 s h u d c [26][41] Các t h p lúa lai ba dòng trong loài ph Japonica còn ít Do s ña d ng di truy n v gen ph c h i trong lúa Japonica... t s dòng b m và gi ng lúa lai thích ng v i ñi u ki n sinh thái và s n xu t c a Vi t Nam, ñem l i năng su t và hi u qu kinh t cao [1] Công tác nghiên c u và ch n t o các gi ng lúa lai Vi t Nam cũng ñư c thúc ñ y m nh m Các ñơn v nghiên c u ñã t p trung vào vi c thu th p, ñánh giá các dòng b t d c ñ c nh p n i, s d ng các phương pháp ch n gi ng truy n th ng như lai h u tính, ñ t bi n ñ t o ra các dòng. .. n hoá t b t d c sang h u d c và ngư c l i dòng TGMS và PGMS gây ra do ñi u ki n môi trư ng - EGMS (Environment sensitive genic male Sterile) [9][11] Do ñi u ki n khí h u Vi t Nam có hai mùa nóng l nh tương ñ i rõ r t, thu n l i cho vi c nghiên c u và ng d ng các dòng TGMS Nhi u nghiên c u c a các tác gi trong nư c ñã cho bi t có th l i d ng s thay ñ i c a nhi t ñ trong năm ñ duy trì các dòng TGMS và. .. pháp lai h u tính và ch n l c cá th các th h phân ly ñ i sau Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 14 - T o dòng ph c h i b ng phương pháp x lý ñ t bi n: C i t o tính tr ng c a các dòng R s n có, nâng cao kh năng ph c h i và kh năng ch ng ch u sâu b nh [29] Vi c ch n các dòng cho ph n cho lúa lai hai dòng không g p nhi u khó khăn do các dòng EGMS ñang s d . ñề tài: “ ðánh giá và tuyển chọn một số dòng lúa thuần dùng làm dòng phục hồi cho chọn giống lúa hai dòng tại Thanh Hóa ”. 1.2. Mục ñích của ñề tài - Tuyển chọn ñược một số dòng R mới có khả. BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        LÊ VĂN CHUNG ðÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ DÒNG LÚA THUẦN DÙNG LÀM DÒNG PHỤC HỒI CHO CHỌN GIỐNG LÚA HAI. v 2.4. Một số kết quả nghiên cứu và khai thác ưu thế lai ở lúa 11 2.4.1. Một số kết quả nghiên cứu về hệ thống lúa lai ba dòng 11 2.4.2. Hệ thống lúa lai hai dòng 14 2.4.3. Khai thác