- Sử dụng dòng ựã ựược quy tụ nhiều gen kháng bệnh bạc lá làm vật liệu cho gen trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bằng chỉ thị phân tử mang lại hiệu quả cao hơn sử dụng dòng
B GIÁO D C VÀ ðÀO T O TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I VÕ TH MINH TUY N PHÁT TRI N NGU N V T LI U MANG GEN KHÁNG VI KHU N B C LÁ (XANTHOMONAS ORYZAE PV ORYZAE) PH C V CÔNG TÁC CH N T O GI NG LÚA CHO CÁC T NH PHÍA B C VI T NAM Chuyên ngành: Di truy n ch n gi ng tr ng Mã s : 62620501 LU N ÁN TI N SĨ NÔNG NGHI P Ngư i hư ng d n: TS Ph m Ng c Lương PGS.TS Vũ Văn Li t HÀ N I, 2012 L I CAM ðOAN Tơi xin cam đoan r ng s li u k t qu nghiên c u lu n án trung th c chưa ñư c s d ng ñ b o v m t h c v Tơi xin cam đoan r ng m i s giúp ñ cho vi c th c hi n lu n án ñã ñư c cám ơn thơng tin trích d n lu n án ñ u ñã ñư c ghi rõ ngu n g c Tác gi Võ Th Minh Tuy n Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… i L I C M ƠN Tơi xin bày t lịng bi t ơn sâu s c đ n PGS.TS Vũ Văn Li t - Phó hi u trư ng trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i, Vi n trư ng Vi n Nghiên c u Lúa TS Ph m Ng c Lương - Trư ng b môn ð t bi n Ưu th lai - Vi n Di truy n Nông nghi p nh ng ngư i th y t n tình giúp đ , hư ng d n, t o m i ñi u ki n thu n l i chia s nh ng khó khăn tơi su t năm li n th c hi n hoàn thành lu n án Tơi xin cám ơn chân thành đ n ThS Nguy n Th Minh Nguy t ñã h t lịng giúp đ tơi nh ng ki n th c lĩnh v c sinh h c phân t nh ng tài li u tham kh o chuyên môn q giá Trong th i gian qua, tơi nh n ñư c s giúp ñ quý báu c a Ban lãnh đ o Vi n Di truy n Nơng nghi p, cán b , b n bè ñ ng nghi p b môn ð t bi n & Ưu th lai b môn Sinh h c Phân t - Vi n Di truy n Nông nghi p Nhân d p xin chân thành c m ơn s giúp đ q báu Tơi xin c m ơn th y cô giáo Vi n ðào t o Sau ñ i h c, Khoa Nông h c B môn Di truy n Ch n gi ng tr ng - Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i t o u ki n giúp tơi hồn thành t t m c tiêu nghiên c u m i th t c đ có th hồn thành lu n án Tôi r t bi t ơn nh ng ngư i thân gia đình tơi ñã bên tôi, quan tâm t o ñi u ki n t t cho h c t p nghiên c u M t l n n a xin chân thành c m ơn s giúp ñ quý báu c a t p th cá nhân dành cho tơi Tác gi Võ Th Minh Tuy n Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… ii M CL C L i cam ñoan i L i c m ơn ii M cl c iii Danh m c ch vi t t t vi Danh m c b ng vii Danh m c hình ix M ð U 1 Tính c p thi t c a ñ tài M c tiêu c a ñ tài Ý nghĩa khoa h c th c ti n c a ñ tài Nh ng đóng góp m i c a lu n án ð i tư ng ph m vi nghiên c u Chương T NG QUAN TÀI LI U 1.1 Tình hình s n xu t lúa th gi i nư c 4 1.1.1 S n xu t lúa th gi i 1.1.2 S n xu t lúa 1.2 Vi t Nam B nh b c lúa 1.2.1 Nh ng nghiên c u v b nh b c lúa 1.2.2 Vi khu n gây b nh b c lúa 1.2.3 Các gen kháng b nh b c lúa 12 1.3 Ch th phân t ng d ng ch n t o gi ng tr ng 1.3.1 1.3.2 1.4 Ch th phân t ng d ng c a ch th phân t ch n t o gi ng lúa Nuôi c y bao ph n ng d ng ch n t o gi ng lúa 1.4.1 1.4.2 K thu t nuôi c y bao ph n ng d ng nuôi c y bao ph n ch n t o gi ng lúa Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 16 16 20 30 30 32 iii Chương V T LI U, N I DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 38 2.1 V t li u nghiên c u 38 2.2 N i dung nghiên c u 39 2.2.1 ðánh giá ngu n v t li u kh i ñ u xác ñ nh ch th phân t liên k t gen kháng b nh b c 2.2.2 Xác ñ nh cá th lai mang gen kháng b nh b c ñưa vào ni c y bao ph n lúa t o dịng ñơn b i kép 2.2.3 39 39 ðánh giá dịng đơn b i kép thu đư c, xác đ nh t p đồn v t li u mang gen kháng b nh b c lá: xa5, Xa7, Xa21 ch n l c dòng lúa tri n v ng 2.2.4 2.3 39 Xác đ nh dịng tri n v ng kháng b nh b c lúa ph c v cho s n xu t 40 Phương pháp nghiên c u 40 2.3.1 Thí nghi m đánh giá ñ c ñi m nông sinh h c c a dòng gi ng lúa 40 2.3.2 Phương pháp ch th phân t 41 2.3.3 Phương pháp lây b nh nhân t o 42 2.3.4 Phương pháp lai 44 2.3.5 Ni c y bao ph n lai đư c chuy n gen 45 2.3.6 ðánh giá dịng đơn b i kép 47 2.3.7 Phương pháp x lý s li u 47 Chương K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 3.1 48 ðánh giá ngu n v t li u kh i ñ u xác ñ nh ch th phân t liên k t gen kháng b nh b c 3.1.1 ðánh giá xác ñ nh v t li u cho gen kháng s d ng thí nghi m 3.1.2 48 ðánh giá, ch n l c xác ñ nh ngu n v t li u nh n gen s d ng nghiên c u 3.1.3 48 49 Xác ñ nh ch th phân t liên k t ch t v i gen kháng vi khu n b c xa5, Xa7, Xa21 ñ s d ng ch n gi ng lúa kháng b nh b c b ng ch th phân t Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 52 iv 3.2 Ch n l c lai b ng ch th phân t , xác ñ nh cá th lai mang gen kháng vi khu n b c ñưa vào ni c y bao ph n lúa t o dịng ñơn b i kép 3.2.1 Ch n l c cá th lai mang gen kháng xa5, Xa7 - Sơ ñ lai 3.2.2 Ch n l c cá th lai 56 56 th h BC1F1, BC2F1, BC3F1 (c a t h p lai MT508-1 dòng IRBB62) mang gen kháng Xa7, Xa21 – Sơ ñ lai 3.2.3 59 Nuôi c y bao ph n cá th lai mang gen kháng b nh b c t o dịng đơn b i kép 3.3 69 ðánh giá dịng đơn b i kép thu đư c, xác đ nh t p đồn v t li u mang gen kháng b nh b c lúa: xa5, Xa7, Xa21 ch n l c dòng lúa tri n v ng 3.3.1 74 ðánh giá dòng ñơn b i kép thu ñư c t nuôi c y bao ph n cá th lai mang gen kháng vi khu n b c xa5, Xa7 3.3.2 Ki m tra, đánh giá dịng đơn b i kép mang gen kháng vi khu n b c Xa7, Xa21 thu ñư c t t h p lai MT508-1/IRBB62 3.3.3 82 Th o lu n, ñánh giá k t qu ch n t o dòng v t li u dòng lúa tri n v ng theo sơ ñ lai t o 3.4 74 92 ðánh giá dòng tri n v ng mang gen kháng b nh b c 3.4.1 ðánh giá ñ c ñi m nơng - sinh h c c a dịng tri n v ng 3.4.2 97 ðánh giá tính ch ng ch u kh kháng v i m t s sâu b nh h i c a dòng tri n v ng 3.4.3 ðánh giá gi ng lúa tri n v ng DT45 DT47 97 99 vùng sinh thái khác 101 K T LU N VÀ ð NGH 105 K t lu n 105 ð ngh 105 Danh m c cơng trình cơng b có liên quan đ n lu n án 106 Tài li u tham kh o 107 Ph l c 122 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… v DANH M C CH Ch vi t t t VI T T T Ch vi t ñ y ñ ADN Axit dezoxyribonucleic AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism BC Lai tr l i (Backcross) bp Base pair (c p nucleotide) CAPs Cleaved Amplification Polymorphisms cM Centimorgan (ñơn v chi u dài b n ñ di truy n) CTPT Ch th phân t DH Dịng đơn b i kép (Double haploid ) DTV Dòng tri n v ng DVL Dịng v t li u FAO T ch c Nơng lương c a liên h p qu c IGC U ban Ngũ c c qu c t IRRI Vi n nghiên c u lúa qu c t (International rice research institute) Is Isolate (ch ng vi khu n) MAS ch n l c nh ch th phân t (-Assisted Selection) MS Murashige & Skoog NILs Nh ng dịng tương đ ng gen (Nearly isogenic lines) NST Nhi m s c th Nu Nucleotit N6 Chu's N6 PCR Polymerase Chain Reaction RAPD Randomly Amplified Polymorphic DNAs RFLP Restriction fragment length polymorphism SNPs Single nucleotide polymorphism SSR Nh ng trình t l p l i ñơn gi n (Simple Sequence Repeats) STS Sequence Tagged Site TGMS B t d c ñ c ch c di truy n nhân ph n ng v i nhi t ñ Xoo Vi khu n gây b nh b c (Xanthomonas oryzae pv Oryzae) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… vi DANH M C B NG STT Tên hình Trang 2.1 Các dịng mang gen kháng c a Vi n nghiên c u Lúa qu c t IRRI 38 3.1 ð c m nơng - sinh h c c a dịng v t li u (V xuân - 2006) 50 3.2 ðánh giá dòng v t li u b ng lây nhi m nhân t o 51 3.3 Trình t m i cho đa hình s d ng thí nghi m 55 3.4 Ph n ng c a cá th lai F5/7 mang gen kháng v i ch ng b c (V xuân – 2008) 58 3.5 K t qu lai t o theo sơ ñ lai 59 3.6 K t qu ñánh giá ki u hình kháng, nhi m c a dịng BC1F1 (V mùa – 2008) 3.7 ðánh giá ñ c ñi m nơng - sinh h c c a cá th lai BC1F1 mang gen kháng (V mùa 2008) 3.8 62 K t qu đánh giá ki u hình kháng, nhi m c a cá th lai BC2F1 mang gen kháng b nh b c (t h p lai MT x IRBB62) - V xuân 2009 3.9 61 64 ðánh giá đ c m nơng - sinh h c c a cá th lai BC2F1 (t h p lai MT x IRBB62) mang gen kháng vi khu n b c Xa7, Xa21 (V xuân 2009) 3.10 65 K t qu ñánh giá ki u hình kháng, nhi m c a dịng BC3F1 (t h p lai MT x IRBB62) - V mùa 2009 67 3.11 K t qu ch n cá th lai mang gen kháng b nh b c theo sơ ñ lai 68 3.12 K t qu nuôi c y bao ph n cá th lai mang gen kháng vi khu n b c 69 3.13 S li u v xanh tái sinh thu ñư c 73 3.14 Ph n ng c a dịng đơn b i kép (MT5 MT7) mang gen kháng b nh v i ch ng b c - v mùa 2007 3.15 76 Ph n ng c a dịng đơn b i kép (MT5/7) mang gen kháng v i ch ng b c khác - V mùa 2008 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 79 vii 3.16 M t s ñ c m nơng - sinh h c c a dịng đơn b i kép mang gen kháng – Sơ ñ lai (v mùa 2008) 80 3.17 K t qu ch n t o ngu n v t li u mang gen kháng (Sơ ñ lai 1) 82 3.18 Ph n ng c a dịng đơn b i kép (MT1) mang gen kháng v i ch ng b c khác - V xuân 2009 3.19 84 M t s ñ c ñi m nơng - sinh h c c a dịng ñơn b i kép (MT1) - V xuân 2009 3.20 85 Ph n ng c a dịng đơn b i kép MT2 mang gen kháng v i ch ng b c khác - V mùa 2009 3.21 87 M t s đ c m nơng - sinh h c c a dịng đơn b i kép MT2 - V mùa 2009 3.22 88 Ph n ng c a dịng đơn b i kép MT3 mang gen kháng v i ch ng b c khác - V xuân 2010 3.23 90 M t s đ c m nơng - sinh h c c a dịng đơn b i kép (MT3) - V xuân 2010 91 3.24 K t qu ch n t o dòng v t li u mang gen kháng b nh b c theo sơ ñ 92 3.25 K t qu ch n t o dòng v t li u mang gen kháng b nh b c 93 3.26 K t qu ch n t o dòng tri n v ng kháng b nh b c 95 3.27 K t qu ch n t o dòng v t li u dòng tri n v ng mang gen kháng b nh b c 97 3.28 ð c ñi m nơng - sinh h c c a dịng tri n v ng v mùa 3.29 ðánh giá kh ch ng ch u c a dòng tri n v ng ñ ng ru ng - V mùa 2010 3.30 101 Năng su t c a thí nghi m kh o nghi m t i ñi m kh o nghi m khác (gi ng DT45) 3.32 100 K t qu ñánh giá m t s đ c m nơng - sinh h c c a dòng lúa DT45 DT47 t i Xã Hồng ðơng - Huy n Duy Tiên, Hà Nam 3.31 98 102 Năng su t c a thí nghi m kh o nghi m t i ñi m kh o nghi m khác (gi ng DT47) 3.33 102 Kh ch ng ch u c a gi ng lúa DT45 DT47 103 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… viii DANH M C HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 B nh b c lúa 3.1 Bi u đ th hi n tính kháng c a dòng lúa mang gen kháng vi khu n b c 48 3.2 Ph n ng c a dòng v t li u lây nhi m nhân t o 52 3.3 ða hình c a ch th RM6320 liên k t v i gen kháng vi khu n b c xa5, gi a dòng cho nh n gen kháng 3.4 Khơng đa hình c a ch th RG556 liên k t v i gen kháng vi khu n b c xa5, gi a dòng cho nh n gen kháng 3.5 54 ða hình c a ch th liên k t v i gen kháng vi khu n b c Xa21, gi a dòng cho nh n gen kháng 3.8 54 Khơng đa hình c a ch th liên k t v i gen kháng vi khu n b c Xa7, gi a dòng cho nh n gen kháng 3.7 53 ða hình c a ch th liên k t v i gen kháng vi khu n b c Xa7, gi a dòng cho nh n gen kháng 3.6 53 54 Khơng đa hình c a ch th liên k t v i gen kháng vi khu n b c Xa21, gi a dòng cho nh n gen kháng 54 3.9 Xác ñ nh cá th lai F5/7 mang gen kháng xa5 Xa7 57 3.10 Xác ñ nh cá th lai BC1F1 mang gen kháng Xa7 Xa21 60 3.11 Xác ñ nh cá th lai BC2F1 mang gen kháng Xa7 Xa21 63 3.12 Xác ñ nh cá th lai BC3F1 mang gen kháng Xa7 Xa21 66 3.13 Callus hình thành sinh môi trư ng N6 (t h p lai F1.5) xanh tái môi trư ng MS (t h p lai F1.7) 70 3.14 Cây b ch t ng thu đư c thí nghi m 71 3.15 Các d ng xanh tái sinh thu ñư c nuôi c y bao ph n lúa 72 3.16 Xác đ nh dịng đơn b i kép mang gen kháng xa5 b ng ch th phân t 74 3.17 Xác đ nh dịng đơn b i kép mang gen kháng Xa7 b ng ch th phân t 75 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… ix Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 150 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 151 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 152 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 153 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 154 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 155 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 156 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 157 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 158 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 159 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 160 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 161 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 162 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 163 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n án ti n sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 164 ... phân t ) gen kháng vi khu n b c 89 gi ng lúa ñ a phương K t qu cho th y có 18 gi ng mang gen Xa4, có gi ng mang gen xa5, có gi ng mang gen Xa7, khơng có gi ng lúa mang gen Xa21 (Nguy n Văn Vi t c... dòng lúa mang gen kháng b nh b c c a Vi n nghiên c u Lúa qu c t IRRI 5.2 Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u ch n t o ngu n v t li u mang gen kháng b nh b c ph c v cho công tác ch n t o gi ng lúa t... n hành th c hi n ñ tài: ? ?Phát tri n ngu n v t li u mang gen kháng vi khu n b c (Xanthomonas oryzae pv Oyzae) ph c v công tác ch n t o gi ng lúa cho t nh phía B c Vi t Nam? ?? M c tiêu c a ñ tài -