khảo sát, đánh giá các dòng, giống lúa tẻ mới chọn tạo có năng suất, chất lượng cao, kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử dna

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  CHU THỊ KHÁNH NY KHẢO SÁT, ðÁNH GIÁ CÁC DÒNG, GIỐNG LÚA TẺ MỚI CHỌN TẠO CÓ NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG CAO, KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ DNA CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mà SỐ: 06.42.02.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với ñề tài khác Tôi xin cam ñoan thông tin trích dẫn luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc Học viên Chu Thị Khánh Ny Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Luận văn này, hoàn thành ñược nhờ phấn ñấu nỗ lực thân quan tâm, giúp ñỡ tận tình nhà trường, thầy, cô, gia ñình, bạn bè Lời ñầu tiên, xin bày tỏ lòng cảm ơn ñến Thầy, Cô khoa Công nghệ sinh học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã truyền ñạt kiến thức, kinh nghiệm tạo ñiều kiện thuận lợi cho suốt trình thực luận văn ðặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phan Hữu Tôn Thầy, Cô môn Sinh học phân tử ñã tận tình giúp ñỡ hoàn thành tốt luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn gia ñình, người thân, bạn bè bạn sinh viên phòng thí nghiệm Sinh học phân tử ñã giúp ñỡ thời gian qua Hà nội, ngày 19 tháng 09 năm 2014 Sinh viên Chu Thị Khánh Ny Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục sơ ñồ, hình vi Phần I mở ñầu 1.1 ðặt vấn ñề 1.2 Mục ñích yêu cầu 1.2.1 Mục ñích 1.2.2 Yêu cầu PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan lúa 2.1.1 Nguồn gốc phát sinh 2.1.2 Phân loại thực vật 2.1.3 Bộ gen lúa 2.1.4 Tình hình nghiên cứu phát triển lúa 2.2 Nghiên cứu bệnh bạc lúa 10 2.1.1 Nguyên nhân gây bệnh 10 2.2.2 Triệu chứng 11 2.2.3 Tác hại bệnh bạc lúa 12 2.2.4 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc giới 12 2.2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc Việt Nam 18 2.2.6 Những ñịnh hướng nghiên cứu, chọn tạo giống lúa kháng bạc 22 PHẦN III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 Thời gian ñịa ñiểm nghiên cứu 25 3.2 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 25 3.2.1.Vật liệu 25 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii 3.3 Phương pháp xử lý số liệu 37 PHẦN IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 4.1 Thời gian qua giai ñoạn sinh trưởng số dòng, giống lúa 38 4.2 ðặc ñiểm nông sinh học số dòng, giống lúa 39 4.3 Năng suất, yếu tố cấu thành suất số dòng, giống lúa 41 4.4 ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh số dòng, giống lúa 44 4.5 ðánh giá chất lượng gạo số dòng, giống lúa 46 4.6 ðánh giá chất lượng cơm số dòng, giống lúa 49 4.7 Phản ứng PCR phát gen kháng bạc số dòng, giống 51 4.7.1 Kết phát gen Xa4, xa5, Xa7 kỹ thuật PCR 51 4.7.2 Kết lây nhiễm nhân tạo chủng vi khuẩn bạc số dòng, giống lúa 4.8 54 Một số dòng triển vọng có suất, chất lượng cao, chứa gen kháng bạc ñược tuyển chọn 57 PHẦN KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 59 4.1 Kết luận 59 4.2 ðề nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 65 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv DANH MỤC BẢNG SSTT Tên bảng Trang 2.1 Thống kê diện tích sản lượng lúa số nước giới 2.2 Diện tích sản lượng lúa Việt Nam 3.1 Thang ñánh giá ñộ bạc bụng hạt gạo 30 3.2 Thành phần dung dịch chiết tách 33 3.3 Thành phần dung dịch TE 33 3.4 Các mồi sử dụng ñể gen kháng bạc Xa4, xa5, Xa7 34 3.5 Thành phần phản ứng PCR cho gen Xa4, xa5, xa7 35 3.6 Chu kỳ nhiệt cho gen Xa4, Xa7 35 3.7 Chu kì nhiệt cho gen xa5 36 4.1 Thời gian qua giai ñoạn sinh trưởng số dòng, giống lúa tẻ 38 4.2 ðặc ñiểm nông sinh học số dòng, giống lúa tẻ 40 4.3 Năng suất yếu tố cấu thành suất số dòng, giống lúa tẻ 4.4 42 Kết ñánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại số dòng, giống lúa tẻ 45 4.5 Kết ñánh giá chất lượng gạo số dòng, giống lúa tẻ 47 4.6 Kết ñánh giá chất lượng cơm số dòng, giống lúa tẻ 50 4.7 Kết ñiện di dòng, giống lúa tẻ (vụ mùa 2013) 53 4.8 Kết phản ứng số dòng, giống lúa tẻ với chủng vi khuẩn 55 4.9 ðặc ñiểm dòng triển vọng ñược tuyển chọn vụ mùa 2013 58 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v DANH MỤC HÌNH SSTT Tên hình Trang 2.1 Sơ ñồ thể sản lượng diện tích lúa toàn giới 2.2 Sơ ñồ thể số lượng gạo xuất năm 2013, 2014 4.1 Ảnh ñiện di gen kháng bạc Xa4 51 4.2 Ảnh ñiện di gen kháng bạc xa5 52 4.3 Ảnh ñiện di gen kháng bạc Xa7 52 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X Xanthomonas O Oryzae Xoo Xanthomonas Oryzae TB Trung bình R Resistance M Moderatea Susseptible S Susseptible Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii PHẦN I MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề Lúa trồng chủ lực có diện tích thu hoạch năm 2012 ñạt 7,75 triệu với suất bình quân 5,63 tấn/ha, sản lượng 43,66 triệu (GSO, 2013) Vấn ñề chọn tạo giống lúa khâu trọng yếu, ñột phá chuỗi liên kết nâng cao giá trị xuất gạo Vậy phải chọn tạo giống lúa ñể ñạt ñược yêu cầu sản xuất? ðó câu hỏi mà nhà chọn tạo giống ñặt lên hàng ñầu Những giống suất thấp dần ñược thay giống cho suất cao hơn, giống chất lượng dần ñược thay giống có chất lượng tốt Và ñến giống lúa cho suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh ñang dần chiếm lĩnh thị trường Mục tiêu chọn tạo ñược giống lúa tẻ cho suất cao chất lượng tốt kháng bệnh bạc ñang cần thiết Nhiều gen kháng bạc ñã ñược nghiên cứu ứng dụng chọn tạo giống lúa kháng bạc Một số gen ñã xác ñịnh thị phân tử như: Xa4, xa5, Xa7 Những giống lúa mang gen có mức ñộ kháng cao phổ kháng rộng Nhằm tìm nguồn vật liệu mang gen kháng bạc phục vụ công tác chọn tạo giống lúa ðồng thời lựa chọn dòng, giống lúa có suất cao, chất lượng tốt, mang gen kháng bạc tập ñoàn giống lúa chọn tạo ñể ñưa vào mạng lưới khảo nghiệm cho tỉnh phía Bắc phát triển sản xuất tiến hành thực ñề tài: “Khảo sát ñánh giá dòng, giống lúa tẻ chọn tạo có suất, chất lượng cao kháng bệnh bạc thị phân tử DNA” Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1.2 Mục ñích yêu cầu 1.2.1 Mục ñích Tuyển chọn ñược 3- dòng, giống lúa suất cao, chất lượng tốt, mang gen kháng bạc lá, ñưa ñi khảo nghiệm quốc gia Xác ñịnh ñược dòng, giống có chứa gen kháng bạc sử dụng làm nguồn vật liệu lai tạo giống lúa kháng bạc 1.2.2 Yêu cầu - ðánh giá số ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển dòng, giống lúa tẻ tham gia thí nghiệm - ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại lúa dòng giống tham gia thí nghiệm ñồng ruộng - ðánh giá yếu tố cấu thành suất suất dòng giống tham gia thí nghiệm - ðánh giá chất lượng cơm, gạo dòng, giống thông qua ño ñếm thử nếm cơm - Xác ñịnh gen kháng bệnh bạc lúa dòng giống thông qua thị phân tử DNA Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình thực tập Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 65 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 66 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 67 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 68 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 69 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 70 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 71 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 72 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 73 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 74 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 75 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 76 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 77 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 78 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 79 [...]... (1) Xây dựng cơ sở dữ liệu về các chủng, loài vi khuẩn gây bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam (2) Xây dựng nguồn vật liệu là các dòng, các giống lúa có chứa gen kháng hữu hiệu (3) Xây dựng phương pháp chọn tạo giống kháng bạc lá Trong các phương pháp chỉ thị phân tử khác nhau ñược sử dụng thì phương pháp PCR ñược sử dụng phổ biến hơn trong công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá vì tính ưu việt của nó cao... tác lai tạo giống kháng bệnh, thay vì phải tổ hợp nhiều gen vào một giống chúng ta chỉ cần có một trong các gen Xa4, xa5, xa7, Xa21 thì có thể tạo giống kháng bệnh bền vững, 2.2.3 Tác hại của bệnh bạc lá lúa Bệnh bạc lá phổ biến ở hầu hết các vùng trồng lúa Hiện nay nó ñược xem là bệnh hại nguy hiểm nhất làm giảm năng suất và chất lượng lúa Theo Sriva Satava (1967) bệnh làm giảm năng suất lúa từ 6... giống lúa thu ñược tổng số 392 phân ñoạn ADN ñược nhân lên Tất cả 21 mồi RAPD ñều cho tính ña hình Sự sai khác về hệ số tương ñồng di truyền giữa các giống khoảng 22%- 64 % Có tổng số 36 giống lúa có tính kháng bệnh bạc lá khác nhau có thể sử dụng như là những nguyên liệu ñể xác ñịnh nhóm gen kháng của từng giống lúa làm cơ sở trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá có năng suất, chất lượng. .. ñược cơ chế tương tác giữa vi khuẩn Xoo gây bệnh ñối với ký chủ họ hòa thảo Bên cạnh các ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống bạc lá, ngày nay một công nghệ hiện ñại cũng ñược ứng dụng mạnh mẽ trong việc chọn tạo giống lúa kháng bạc lá ñó là công nghệ gen Trong gần một thập kỉ trở lại ñây, nhiều giống lúa kháng bệnh bạc lá ñã ñược chọn tạo bằng các phương pháp hiện ñại khác nhau như dùng súng... cũng ñã chọn lọc ñược các dòng lúa mang gen Xa21 kháng bệnh bạc lá với việc sử dụng protein AP1 làm promotor Trong số 30 dòng chọn lọc, có 27 dòng lúa có khả năng kháng cao với bệnh bạc lá Gần ñây Khan và cs (2007) ñã thành công trong việc chuyển gen xa21 vào cây lúa kháng bệnh bạc lá thông qua vi khuẩn Agrobacterium 2.2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá ở Việt Nam Ở Việt Nam, theo... Xa21 kháng toàn bộ các chủng bạc lá tại Ấn ðộ và Philippin khi thử kiểm tra tính kháng bệnh Ngày nay, chỉ thị phân tử ñược sử dụng rộng rãi như một công cụ hữu hiệu trong nghiên cứu di truyền và cho phép ñánh giá một số lượng lớn locus trải khắp bộ gen của nhiều loài cây trồng cũng như nhận dạng các giống lúa kháng bệnh bạc lá như RFLP, AFLP, RAPD, SSR Trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bạc lá. .. nghiên cứu về ña dạng vi khuẩn Xoo ứng dụng chỉ thị phân tử ADN thực thụ thì gần như chưa ñược tiến hành hoặc mới chỉ sử dụng chỉ thị phân tử ñể xác ñịnh vi khuẩn Xoo ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của các giống lúa Việt Nam, Lại Văn E và cs., 1999 ñã thu thập 40 dòng vi khẩn kháng bệnh bạc lá khác nhau của Việt Nam Dựa trên tính gây bệnh cho bộ chỉ thị IRBB1, IRBB2, IRBB3, IRBB4, IRBB5, IRBB7,... regulator âm tính của tính kháng bệnh bạc lá Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các phương pháp chỉ thị phân tử, một quy trình công nghệ chọn giống ñã ñược ra ñời, ñó là quy trình chọn tạo giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker- Assisted Selection) (MAS) Thông thường, trong quy trình chọn tạo giống truyền thống, người ta ñưa nguồn gen mới có tính trạng mong muốn vào một giống khác bằng phương pháp hồi giao... mẫu bệnh, ứng dụng công nghệ sinh học ñể phân lập, nuôi cấy và phân biệt gen kháng bệnh bằng PCR ñã xác ñịnh 16 chủng vi Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 21 khuẩn Xanthomonas oryzea gây bệnh khác nhau Các dòng chỉ thị IRBB5 (Xa5), IRBB7 (Xa7), IRBB21 (Xa21) có tính kháng ña số các chủng vi khuẩn gây bệnh Áp dụng chỉ thị phân tử ñể chọn giống lúa kháng bệnh bạc. .. vào các giống lúa thương mại tăng sức kháng bạc lá của các giống, dòng NH56 mang 4 gen (Xa4, xa5, Xa7 và Xa21) Trong chương trình lúa lai tại Trung Quốc, việc quy tụ các gen kháng bệnh vào các dòng phục hồi ñể tăng tính kháng của lúa lai cũng ñược quan tâm ñặc biệt các gen Xa7, Xa21 ñã ñược quy tụ vào giống lúa Minhhue 63 Trong nghiên cứu về trình tự genome của các chủng vi khuẩn bạc lá, hiện ñã có ... hại bệnh bạc lúa 12 2.2.4 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc giới 12 2.2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc Việt Nam 18 2.2.6 Những ñịnh hướng nghiên cứu, chọn tạo giống lúa. .. hại số dòng, giống lúa tẻ 45 4.5 Kết ñánh giá chất lượng gạo số dòng, giống lúa tẻ 47 4.6 Kết ñánh giá chất lượng cơm số dòng, giống lúa tẻ 50 4.7 Kết ñiện di dòng, giống lúa tẻ (vụ mùa 2013) 53... giống chất lượng dần ñược thay giống có chất lượng tốt Và ñến giống lúa cho suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh ñang dần chiếm lĩnh thị trường Mục tiêu chọn tạo ñược giống lúa tẻ cho