Chọn tạo giống lúa chịu mặn có hàm lượng sắt trong gạo cao và amylose thấp tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Cơng Nghệ Sinh Học Mã ngành: 62 42 20 01 NGUYỄN THỊ MỸ DUN CHỌN TẠO GIỐNG LƯA CHỊU MẶN CĨ HÀM LƢỢNG SẮT TRONG GẠO CAO VÀ AMYLOSE THẤP Cần Thơ, 2019 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn chính: PGS.TS TRẦN THỊ CÚC HÒA Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Vào lúc ngày tháng năm 2019 Phản biện : Phản biện : Xác nhận xem lại chủ tịch Hội đồng Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Nguyễn Thị Mỹ Duyên, Vũ Anh Pháp Trần Thị Cúc Hòa, 2018 Đánh giá vật liệu di truyền giống lúa có hàm lượng sắt gạo cao amylose thấp, độ bền gel thấp Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển nông thôn, Số 1, trang 24-28 Nguyễn Thị Mỹ Duyên, Vũ Anh Pháp Trần Thị Cúc Hòa, 2018 Chọn tạo dòng lúa chịu mặn lai hồi giao với giống lúa chịu mặn Pokkali chọn thị phân tử Tạp chí Nơng nghiệp & Phát triển nông thôn, Số 11, trang 11-16 Nguyễn Thị Mỹ Duyên, Vũ Anh Pháp, Trần Thị Bích Xuân Trần Thị Cúc Hòa, 2018 Cải thiện chất lượng tổ hợp lai OM5451/Pokkali phương pháp lai hồi giao Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, tập 54, Số 7B, trang 612 Nguyễn Thị Mỹ Duyên, Vũ Anh Pháp Trần Thị Cúc Hòa Lai tạo Tuyển chọn dòng lúa chịu mặn từ tổ hợp lai hồi giao OM238/Pokkali Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, (Đã cán thẩm định thông qua chờ đăng) Chƣơng I MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Lúa nước (Oryza satiava L.) nguồn lương thực chủ yếu nửa dân số giới, đặc biệt quốc gia Châu Á, Châu Phi Mỹ La Tinh Ở Việt Nam, lúa nông nghiệp Năm 2015, Việt Nam đứng thứ giới xuất lúa gạo sau Ấn Độ Thái Lan Trong đó, ĐBSCL nơi xuất gạo lớn nước Theo số liệu thống kê sơ Tổng Cục thống kê, diện tích đất trồng lúa năm 2017 nước ước đạt 7,72 triệu (giảm 26,1 nghìn so với năm 2016), suất ước đạt 55,5 tạ/ha (giảm 0,2 tạ/ha so với năm 2016), sản lượng ước đạt 42,8 triệu (giảm 318,3 nghìn so với năm 2016) (Vietnam Business Monitor, 2017) Điều sản xuất nông nghiệp phải đứng trước thách thức lớn biến đổi khí hậu, mặn yếu tố quan trọng thứ sau hạn Khoảng 1/5 diện tích đất trồng trọt có tưới giới bị ảnh hưởng mặn 800 triệu héc-ta đất bị nhiễm mặn Chỉ tính riêng vùng ĐBSCL từ cuối năm 2015 đến cuối năm 2016 phạm vi ảnh hưởng ranh nước mặn 4g/l (độ mặn lấy nước sinh hoạt hay sản xuất) ảnh hưởng đến 10/13 tỉnh ĐBSCL với tổng diện tích lúa thiệt hại gần 139.000 Trong đó, 86.000 thiệt hại 70% suất, 43.000 thiệt hại từ 30 - 70% suất (vtv.vn, 2016) Theo Tổng cục Thủy lợi, Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (Bộ NN & PTNT) , dòng chảy sơng Mê Kơng ĐBSCL biến động phức tạp, giảm mạnh so với thời điểm đầu mùa khô, khả gây gia tăng xâm nhập mặn mức cao kỳ năm 2017 (Bích Hồng, 2018) Như vậy, với ảnh hưởng biến đổi khí hậu tồn cầu, diện tích đất trồng lúa vùng ĐBSCL nhiễm mặn ngày tăng, dẫn đến sản lượng gạo Việt Nam giảm cách nghiêm trọng Đối mặt với vấn đề trên, việc chọn tạo giống lúa chịu mặn nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Đây giải pháp đưa đề xuất Bộ NN & PTNT năm 2015 (TTO, 2015) Ngoài số giống chống chịu mặn chọn tạo canh tác hiệu số nước giới Nhiều nguồn giống lúa mùa địa phương Nona Bokra, Bura Rata chống chịu tốt với điều kiện mặn tương đương giống Pokkali xác định Vào năm cuối kỷ 20, nhà chọn tạo giống sử dụng biến đổi di truyền để tạo giống lúa có tiềm năng suất cao, chất lượng gạo tốt, kháng số sâu bệnh chống chịu với điều kiện bất lợi khô hạn, ngập úng, mặn Tại ĐBSCL, giống lúa trồng vùng nhiễm mặn có hạn chế như: giống lúa cao sản có khả chống chịu mặn thấp trung bình, hay chất lượng gạo thấp; giống lúa địa phương chịu mặn Tép Hành, Một Bụi Đỏ có thời gian sinh trưởng dài, suất thấp cứng cơm Vì vậy, cần có giống lúa chịu mặn ngưỡng độ mặn trung bình (EC dS/m) chịu mặn cao (EC dS/m) trở lên có đặc tính cần thiết khác thời gian sinh trưởng ngắn, suất cao khả chống chịu tốt với sâu bệnh hại Hiện thị hiếu tiêu dùng ngày cao hơn, vấn đề phẩm chất gạo tốt, ngon cơm (có hàm lượng amylose thấp) giàu vi chất quan tâm hàng đầu Việc tạo giống lúa có hàm lượng sắt cao gạo nhằm góp phần giảm tỷ lệ bệnh liên quan đến thiếu sắt, đặc biệt nông dân nghèo vùng sâu, vùng xa cần thiết Do đó, việc nghiên cứu lai tạo giống lúa vừa có khả thích nghi tốt với điều kiện môi trường nhiễm mặn, vừa cho suất cao, phẩm chất gạo tốt, ngon cơm (hàm lượng amylose thấp) giàu dinh dưỡng quan tâm Hơn thế, ngày nhờ phát triển vượt bậc công nghệ sinh học, đặc biệt kỹ thuật di truyền phân tử, hỗ trợ đắc lực cho công tác chọn giống trồng mới, giúp cho việc chọn lựa lai xác hơn, rút ngắn thời gian chọn tạo giống Trong đó, thị phân tử SSR (Simple sequence repeats) nhiều nhà khoa học chọn sử dụng có tính chất đồng trội (codominan), mức độ tin cậy cao (Nguyễn Thị Lang Bùi Chí Bửu, 2011) Năm 2011, Viện lúa ĐBSCL cho đời giống lúa giàu sắt OM6976 có khả chịu mặn trung bình amylose cao giống OM5451 có hàm lượng amylose thấp (18%) chịu mặn chưa cao Hiện nay, chưa có giống lúa vừa có khả chịu mặn khá, vừa có hàm lượng sắt cao amylose thấp Do đó, đề tài “Chọn tạo giống lúa chịu mặn có hàm lƣợng sắt gạo cao amylose thấp” thực sử dụng phương pháp lai hồi giao phát gen chịu mặn thị phân tử SSR, nhằm chọn tạo giống lúa vừa có khả chịu mặn tốt, vừa có chất lượng cao, ngon cơm (hàm lượng amylose thấp) giàu chất sắt đáp ứng nhu cầu sản xuất thị trường lúa gạo khu vực Mục tiêu 2.1 Mục tiêu chung Nghiên cứu, chọn tạo dòng/giống lúa có khả thích nghi phát triển tốt vùng sinh thái nhiễm mặn, có hàm lượng sắt gạo cao hàm lượng amylose hạt gạo ≤ 20% dựa vào phương pháp lai hồi giao chọn giống thị phân tử 2.2 Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu, chọn tạo - dòng lúa phương pháp truyền thống kết hợp với thị phân tử có khả thích nghi phát triển tốt vùng sinh thái nhiễm mặn (~ 4‰); có phẩm chất tốt (hàm lượng amylose ≤ 20% hàm lượng sắt gạo thuộc nhóm cao (sắt lức > 14 mg/kg sắt trắng ≥ mg/kg) Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Các giống lúa cao sản từ Ngân hàng gen Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long Thời gian địa điểm thí nghiệm Các thí nghiệm thực Viện Lúa ĐBSCL, Kiên Giang (Minh Lương - Hè Thu An Biên - Đơng Xn) Sóc Trăng (Trần Đề) Thời gian thực từ tháng 01/2014 đến tháng 02/2018 Những đóng góp luận án Đề tài khai thác nguồn gen cách hiệu thông qua việc lựa chọn nguồn vật liệu lai tạo cho gen mặn giống lúa mùa chịu mặn tốt tiếng Pokkali Đây giống chịu ảnh hưởng quang kỳ, chiều cao đến 150 cm, phẩm chất hạt xấu suất không cao Tuy nhiên, nhờ ứng dụng hiệu phương pháp lai hồi giao với giống mẹ (nhận gen) kết hợp đánh giá chọn dòng phương pháp truyền thống với đại thị phân tử SSR, kết đề tài chọn số dòng/giống vừa mang gen chịu mặn, vừa có hàm lượng sắt gạo cao amylose thấp (≤ 20%) Bên cạnh đó, dòng chọn ngồi việc đạt mục tiêu đề có kiểu hình đẹp, hạt gạo thon dài, bạc bụng thích nghi tốt với vùng sinh thái nên cho suất cao đặc biệt bệnh hại Bố cục luận án Luận án dài 146 trang, gồm phần giới thiệu, tổng quan tài liệu, phương pháp nghiên cứu, kết thảo luận phần kết luận đề xuất, phần phụ lục Luận án có 74 bảng, 44 hình 142 mục tài liệu tham khảo Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu thí nghiệm Giống lúa: 36 dòng/giống lúa cao sản đối chứng (Pokkali, IR29, IR68144, KDML105, IR64, OM6976, OM5199) thuộc ngân hàng gen Bộ môn Công nghệ Sinh học - Viện Lúa ĐBSCL Chỉ thị phân tử: cho gen mặn Saltol NST1 (RM1287, RM10694, RM3412b, RM7075, RM490, RM140, RM310); cho gen qui định hàm lượng amylose Waxy NST6 (Wx-In1) 2.2 Phƣơng pháp thí nghiệm 2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn - chất lƣợng cao 2.2.1.1 Đánh giá khả chịu mặn phương pháp lọc Bảng 2.1 Tiêu chuẩn đánh giá (SES) tính chống chịu mặn Cấp Biểu Tăng trưởng bình thường, khơng có vết cháy Gần bình thường, đầu vài có vết trắng, lại Tăng trưởng chậm lại, hầu hết bị khô, vài chồi bị chết Tăng trưởng bị ngưng lại hoàn toàn, hầu hết bị khô, vài chồi bị chết Tất bị chết khô Mức chịu Chống chịu tốt Chống chịu Chống chịu trung bình Nhiễm Rất nhiễm Thanh lọc mặn nhân tạo giai đoạn mạ khay với dung dịch Yoshida (1976) có muối theo phương pháp đề xuất IRRI (1997) có cải tiến 2.2.1.2 Phân tích hàm lượng amylose, độ bền gel nhiệt trở hồ phương pháp sinh hóa Đánh giá hàm lượng amylose hạt gạo theo phương pháp Graham (2002) Phân tích độ bền gel nhiệt trở hồ theo phương pháp IRRI (1996) 2.2.1.3 Phân tích hàm lượng sắt gạo lức gạo trắng Đánh giá hàm lượng sắt hạt gạo thực theo phương pháp Hossain Virk (IRRI, 2006) 2.3.1.4 Sử dụng thị phân tử SSR liên kết với gen chịu mặn để phát vật liệu di truyền mang gen mong muốn Ly trích DNA phương pháp CTAB, phản ứng PCR, điện di sản phẩm PCR Kumar et al (2007) 2.2.2 Nội dung 2: Lai hồi giao tổ hợp lai tạo dòng lúa mang tính trạng mong muốn * Mục tiêu: Tạo lai vừa có khả chịu mang gen mặn, vừa có phẩm chất tốt * Nội dung: Lai giống bố chịu mặn Pokkali với giống mẹ có hàm lượng amylose thấp sắt cao để tạo hệ lai đến F1 2.2.3 Nội dung 3: Chọn tạo quần thể lai hồi giao có khả chịu mặn thông qua lọc mặn kiểm tra gen mặn nhờ sử dụng thị phân tử SSR * Mục tiêu: Để rút ngắn thời gian gia tăng xác việc chọn dòng lai mang gen chịu mặn, sau hệ lai dòng phân ly chọn lọc nhờ thị phân tử * Nội dung: Lai tạo quần thể lai đến hệ BC3 (Hình 2.1) Chọn lọc cá thể hệ dựa trên: - Thanh lọc mặn giai đoạn mạ khay - Sử dụng thị phân tử SSR để nhận diện tuyển chọn dòng lúa lai có gen chịu mặn - Đánh giá đặc tính nơng học suất - Đánh giá hàm lượng amylose hàm lượng sắt hạt gạo Hình 2.1 Sơ đồ quy trình chuyển gen chịu mặn vào giống lúa có hàm lượng amylose thấp sắt cao (P1 giống lúa tái tục – recurrent; P2 giống cho – donor) 2.2.4 Nội dung 5: Khảo nghiệm dòng lúa lai ƣu việt có khả chịu mặn, gạo có sắt cao amylose thấp vùng sinh thái vụ Hè Thu 2017 Đông Xuân 2018 * Mục tiêu: Các dòng lúa lai ưu việt hệ BC3F4 BC3F5 trồng khảo nghiệm hai vùng sinh thái (phù sa - Viện Lúa ĐBSCL, mặn - Sóc Trăng Kiên Giang) vụ Hè Thu 2017 Đông Xuân 2018 để đánh giá tuyển chọn dòng ưu tú có khả thích nghi tốt vùng mặn có đặc tính hình thái, nơng học, suất phẩm chất hạt tốt * Nội dung: - Thanh lọc mặn giai đoạn mạ khay lượng sắt cao (6,74 mg/kg) Các giống/dòng khác giàu sắt gạo trắng (≥ 6,5 mg/kg) gồm OM11, OM5451, OM121, OM6976 SH514 Xét 36 giống/dòng lúa, 12 giống/dòng có hàm lượng sắt gạo trắng mức cao (6 - mg/kg) xếp nhóm với giống IR68144, chiếm 33% Như vậy, dựa tính chịu mặn, Pokkali chọn làm giống bố cho gen mặn Saltol Các giống OM238, OM231, OM5451 OM121 chon làm mẹ có hàm lượng amylose thấp, hàm lượng sắt cao hạt 3.1.4 Sử dụng thị phân tử SSR liên kết với gen chịu mặn để phát vật liệu di truyền mang gen mong muốn Đánh giá đa hình kiểu gen bố mẹ với gen Saltol với thị phân tử RM140, RM310, RM1287, RM3412b, RM7075, RM490 RM10694 Trong đó, hai thị phân tử RM1287 (150 175 bp) RM10694 (250 - 350 bp) chọn làm thị cho gen mặn Saltol chọn lọc dòng lúa chịu mặn thí nghiệm cho kết đa hình hai nhóm giống bố giống mẹ 3.2 LAI HỒI GIAO CÁC TỔ HỢP LAI TẠO CÁC DÕNG LÖA MỚI MANG TÍNH TRẠNG MONG MUỐN Kết cá thể F1 tổ hợp OM231/Pokkali ta thu 52 hạt, OM 238/Pokkali 60 hạt, OM5451/Pokkali 80 hạt tổ hợp OM121/Pokkali 48 hạt 3.3 CHỌN TẠO QUẦN THỂ LAI HỒI GIAO CĨ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN THƠNG QUA THANH LỌC MẶN VÀ KIỂM TRA GEN MẶN NHỜ CHỈ THỊ PHÂN TỬ SSR 3.3.1 Giai đoạn hệ F1, BC1-3F1 3.3.1.1 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM231/Pokkali//OM231 11 Hình 3.1 Sơ đồ chọn tạo quần thể OM231/Pokkali//OM231 (P1: giống lúa tái tục – recurrent; P2: giống cho – donor) Ở hệ F1, cá thể F1-1, F1-2, F1-3, F1-4, F1-5, F1-6, F1-7, F1-9, F1-12 F1-13 có kết kiểu gen giống thể băng hình dị hợp tử Ở hệ BC1F1, qua lọc mặn đánh giá kiểu gen với thị phân tử RM1287 RM10694 chọn cá thể mang gen dị hợp hai thị này, BC1F1-2, BC1F1-3, BC1F1-10, BC1F1-11 BC1F1-15 Ở hệ BC2F1, tương tự 10 dòng chọn BC2F1-1, 12 BC2F1-6, BC2F1-8, BC2F1-13, BC2F1-14, BC2F1-15, BC2F1-16, BC2F1-19, BC2F1-22 BC2F1-24 Ở hệ BC3F1, kết cuối tuyển chọn cá thể ưu việt BC3F1-1, BC3F1-3, BC3F1-10, BC3F1-11, BC3F1-17, BC3F1-18, BC3F1-26, BC3F1-36 BC3F1-39 vừa mang gen mặn vừa có khả chịu mặn tốt Kết hợp nhiều kết đánh giá (kiểu hình kiểu gen) tổ hợp OM231/Pokkali//OM231 cho thấy cá thể hệ BC3F1 tương đối đồng mặt di truyền, dạng hình tương đối giống với mẹ OM231 (giống cao sản) tính chống chịu mặn giống với cha Pokkali Do đó, cá thể chọn cho tự thụ, nhân cá thể chọn lọc dòng đồng ruộng 3.3.1.2 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM238/Pokkali//OM238 Bảng 3.1 Số cá thể chọn lọc qua hệ F1 đến BC3F1 tổ hợp OM238/Pokkali//OM238 Thế hệ Tổng số cá thể thu Số cá thể lọc F1 BC1F1 BC2F1 BC3F1 60 140 250 300 45 90 180 180 Số cá thể kiểm tra gen 15 12 29 35 Số cá thể mang gen 13 14 Số cá thể đƣợc chọn 9 Kết cuối tuyển chọn cá thể ưu việt BC3F1-1, BC3F1-2, BC3F1-3, BC3F1-8, BC3F1-11 BC3F1-15 vừa mang gen mặn có khả chịu mặn, vừa có kiểu hình giống với giống lúa cao sản Từ dòng làm nguồn vật liệu cho việc tuyển chọn dòng lúa phạm vi đồng ruộng 13 3.3.1.3 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM5451/Pokkali//OM5451 Bảng 3.2 Số cá thể chọn lọc qua hệ F1 đến BC3F1 tổ hợp OM5451/Pokkali//OM5451 Thế hệ Tổng số cá thể thu Số cá thể lọc F1 BC1F1 BC2F1 BC3F1 80 120 700 900 45 90 180 180 Số cá thể kiểm tra gen 17 23 28 40 Số cá thể mang gen 12 14 18 Số cá thể đƣợc chọn 7 13 Ở quần thể OM5451/Pokkali//OM5451, 13 cá thể ưu việt BC3F1-1, BC3F1-2, BC3F1-3, BC3F1-6, BC3F1-8, BC3F1-11, BC3F1BC3F1-17, BC3F1-21, BC3F1-24, BC3F1-36, BC3F1-37 15, BC3F1-39 mang gen mặn, có khả chịu mặn dạng hình tương đối giống với giống mẹ (OM5451) Các cá thể đánh giá tương đối mặt di truyền theo mục tiêu nghiên cứu, tuyển lựa để chọn dòng phạm vi ngồi đồng ruộng 3.3.1.4 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM121/Pokkali//OM121 Tổ hợp lai tạo chọn lọc liên tục tổ hợp đến hệ BC1F1 Tuy nhiên, q trình chăm sóc theo dõi, ghi nhận lúa thuộc tổ hợp lai nhiễm bệnh vàng nặng, vậy, tổ hợp lai bị loại bỏ 3.3.2 Giai đoạn hạt tự thụ hệ BC3F2 3.3.2.1 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM231/Pokkali//OM231 Trong vụ Hè Thu 2016, 26 dòng tự thụ hệ BC3F2 đưa trồng đồng ruộng Viện lúa ĐBSCL a Thanh lọc khả chịu mặn giai đoạn mạ Chín dòng BC3F2-3, BC3F2-12 BC3F2-14, BC3F2-16, BC3F214 17, BC3F2-20, BC3F2-21, BC3F2-23, BC3F2-24 có cấp chịu mặn mức (cấp 3-5) b Sử dụng thị phân tử SSR để nhận diện tuyển chọn dòng lúa lai có gen chịu mặn Khi kết hợp đánh giá kiểu gen với hai thị phân tử SSR RM1287, RM10694, 15 dòng mang gen mặn lựa chọn, BC3F2-5, BC3F2-14, BC3F2-16, BC3F2-17, BC3F2-20 BC3F223 (mang gen đồng hợp) BC3F2-3, BC3F2-4, BC3F2-12, BC3F213, BC3F2-18, BC3F2-19, BC3F2-21, BC3F2-24 BC3F2-26 (mang gen dị hợp) c Đánh giá đặc tính nơng học Đánh giá đặc tính giúp cho việc theo dõi phân ly dòng lai so với bố mẹ ban đầu Kết đánh giá đặc tính nơng học cho thấy cải thiện đáng kể so với bố Pokkali, đa số gần giống mẹ d Phân tích phẩm chất hạt Đa số dòng lai có chiều dài hạt cải thiện đáng kể so với giống Pokkali dòng có hàm lượng amylose 20%, hàm lượng sắt mức trung bình đến cao gạo lức gạo trắng, chiều dài hạt mm Do đó, dòng (bao gồm dòng gạo màu đỏ (BC3F2-3, BC3F2-16) dòng gạo màu trắng (BC3F2-17, BC3F2-26) chọn lọc để tiếp tục phát triển 3.3.2.2 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM238/Pokkali//OM238 Tương tự tổ hợp OM231/Pokkali//OM231, qua đánh giá tính chung kiểu hình kiểu gen chịu mặn 30 dòng lúa lai tổ hợp OM238/Pokkali//OM238 hệ BC3F2 phát 15 dòng lúa chịu mặn tốt mang gen Saltol Kết hợp đánh giá đặc tính nơng học phẩm chất hạt chọn dòng lúa triển vọng có hàm lượng amylose thấp ( 20%) hàm lượng sắt hạt cao BC3F2-3, BC3F2-4, BC3F2-6, BC3F2-20 BC3F2-24 Các dòng tiếp tục trồng chọn dòng ngồi đồng hệ BC3F3 15 3.3.2.3 Kết lai OM5451/Pokkali//OM5451 tạo quần thể lai hồi giao Tương tự, qua đánh giá tính chịu mặn 39 dòng lúa lai tổ hợp OM5451/Pokkali//OM5451 hệ BC3F2 phát 18 dòng lúa chống chịu mặn tốt có mang gen Saltol Kết hợp đánh giá đặc tính nơng học phẩm chất hạt chọn dòng lúa triển vọng có hàm lượng amylose thấp ( 20%) hàm lượng sắt hạt gạo cao BC3F2-1, BC3F2-5, BC3F2-8, BC3F29, BC3F2-12, BC3F2-17 Các dòng tiếp tục trồng chọn dòng ngồi đồng hệ BC3F3 3.3.3 Giai đoạn hạt tự thụ hệ BC3F3 3.3.3.1 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM231/Pokkali//OM231 Tương tự hệ BC2F3, qua thí nghiệm lọc mặn kiểu hình kết hợp với đánh giá kiểu gen thị phân tử SSR với RM1287 RM10694 17 dòng lúa hệ BC3F3 tổ hợp lai hồi giao OM231/Pokkali//OM231 chọn dòng ưu tú Sau kết hợp đánh giá đặc tính nơng học phẩm chất hạt dòng chịu mặn chọn dòng chịu mặn BC3F35 BC3F3-11, có đặc tính nơng học phẩm chất hạt tốt, hàm lượng amylose thấp (≤ 20%), hàm lượng sắt hạt cao bạc bụng 3.3.3.2 Kết lai tạo quần thể lai hồi giao OM238/Pokkali//OM238 Qua thí nghiệm lọc mặn kiểu hình kết hợp với đánh giá kiểu gen thị phân tử RM1287 RM10694 20 dòng lúa hệ BC3F3 tổ hợp lai hồi giao OM238/Pokkali//OM238 chọn dòng vừa có tính chống chịu mặn cao mang gen Saltol Sau đó, kết hợp đánh giá đặc tính nơng học phẩm chất hạt dòng chịu mặn chọn dòng ưu tú (BC3F3-22, BC3F3-24 BC3F3-33) có đặc tính nơng học phẩm chất hạt tốt, hàm lượng amylose thấp ( 20%), hàm lượng sắt cao bạc bụng 16 3.3.3.3 Kết lai OM5451/Pokkali//OM5451 tạo quần thể lai hồi giao Qua thí nghiệm lọc mặn kiểu hình kết hợp với đánh giá kiểu gen thị phân tử RM1287 RM10694, từ 18 dòng lúa hệ BC3F3 tổ hợp lai hồi giao OM5451/Pokkali//OM5451 chọn dòng chịu mặn tốt mang gen mặn Sau đó, kết hợp đánh giá đặc tính nơng học phẩm chất hạt dòng chịu mặn chọn dòng lúa BC3F3-42 BC3F3-53 có đặc tính nơng học phẩm chất hạt tốt, đặc biệt, có hàm lượng amylose thấp ( 20%), hàm lượng sắt hạt gạo cao bạc bụng 3.4 KHẢO NGHIỆM CÁC DÕNG LƯA CÓ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN, GẠO CÓ SẮT CAO VÀ AMYLOSE THẤP TẠI CÁC VÙNG SINH THÁI VỤ HÈ THU 2017 Mục tiêu: Các dòng lai hệ BC3F4 trồng hai vùng sinh thái (phù sa - Cần Thơ; mặn - Sóc Trăng Kiên Giang) vụ Hè Thu 2017 để chọn lọc dòng lúa triển vọng có khả thích nghi tốt vùng mặn, có đặc tính nơng học chấp nhận, suất cao phẩm chất hạt tốt (hàm lượng amylose ≤ 20%, giàu sắt) Ở hệ BC3F4, 28 dòng lai tổ hợp hồi giao tự thụ từ cá thể chọn lọc hệ BC3F3 3.4.1 Đánh giá tính chống chịu mặn dòng lúa BC3F4 Thơng qua đánh giá kiểu hình chịu mặn kết hợp kiểm tra gen Saltol cho thấy tất 28 dòng lai BC3F4 tổ hợp hồi giao OM231/Pokkali//OM231, OM238/Pokkali//OM238 OM5451/Pokkali//OM5451 mang gen mục tiêu thể khả chống chịu mặn tốt 17 Hình 3.2 Kết đánh giá gen mặn (Saltol) dòng lai tổ hợp hồi giao với RM1287 (a) RM10694 (b) gel agarose 2,5% Ghi chú: L1-thang chuẩn 25 bp; L2-thang chuẩn 100 bp; P1-Pokkali; P2-IR29; P3-OM231; P4-OM238; P5-OM5451; 1-28: cá thể lai BC3F4 4.4.2 Đánh giá đặc tính nơng học suất Ở điều kiện đất phù sa ngọt, không bị ảnh hưởng mặn Viện lúa ĐBSCL, dòng lai cho suất vượt trội so với giống bố mẹ Năng suất dòng lúa dao động từ - tấn/ha Ở Kiên Giang, xét suất thực tế ta thấy 24 dòng lai có dòng đạt suất thấp xếp nhóm với Pokkali, 11 dòng có suất tương đương hay xếp nhóm với giống mẹ giống địa phương OM576 Ở Sóc Trăng, suất thực tế dòng lúa Sóc Trăng so với Kiên Giang thấp Xét địa điểm thí nghiệm ta thấy đa số dòng lai có suất cao Pokkali, dòng đạt suất cao xếp nhóm với đối chứng địa phương OM576 Như vậy, xét suất vụ Hè Thu 2017, dòng lúa có suất trung bình cao (trên 5,5 tấn/ha) bao gồm: BC3F4-51, BC3F4-5-2, BC3F4-22-1, BC3F4-22-3, BC3F4-24-3, BC3F4-33-1, BC3F4-42-2, BC3F4-42-5 BC3F4-53-3 18 3.4.3 Đánh giá phẩm chất hạt dòng lúa khảo nghiệm vụ Hè Thu 2017 Về hàm lượng amylose, tổ hợp OM231/Pokkali//OM231, 13/24 dòng có hàm lượng amylose thấp 20% Hình 3.3 Sản phẩm PCR cho gen quy định hàm lượng amylose (gen Waxy) dòng lai hệ BC3F4 với thị Wx-In1 gel agarose 2,5% Ghi chú: L-ladder 50 bp; A: Pokkali; B: OM231; C: OM238; D: OM5451; E: KDML105; 1-24: dòng lai BC3F4 Kết kiểm tra gen Waxy dòng lai BC3F4 cho thấy dòng mang gen mục tiêu đồng hợp, dòng mang gen dị hợp dòng khơng mang gen Qua đó, dòng mang gen mục tiêu lựa chọn Trong 13 dòng lúa chọn sau đánh giá hàm lượng amylose kiểu gen Waxy, dòng ghi nhận có hàm lượng sắt cao Các dòng bao gồm: BC3F4-5-1, BC3F4-5-3 (thuộc tổ hợp OM231/Pokkali//OM231); BC3F4-22-1, BC3F4-24-3 (thuộc tổ hợp OM238/Pokkali//OM238); BC3F4-42-5, BC3F4-53-1 (thuộc tổ hợp OM5451/Pokkali//OM5451) dòng có phẩm chất xay chà tốt Như vậy, qua đánh giá nhiều tính trạng tính chịu mặn, nơng học, suất chất lượng, dòng lai chọn Các dòng mang gen Saltol, chịu mặn tốt, suất cao (5 tấn/ha vụ Hè Thu), hàm lượng amylose 20%, hàm lượng sắt hạt gạo cao phẩm chất xay chà mức chấp nhận Các dòng tự thụ cho chọn lọc hệ 19 3.5 KHẢO NGHIỆM CÁC DÕNG LƯA CĨ KHẢ NĂNG CHỊU MẶN, GẠO CÓ SẮT CAO VÀ AMYLOSE THẤP TẠI CÁC VÙNG SINH THÁI VỤ ĐÔNG XUÂN 2017 - 2018 Mục tiêu: Các dòng lai hệ BC3F5 trồng hai vùng sinh thái (phù sa - Cần Thơ; mặn - Sóc Trăng Kiên Giang) vụ Đơng Xuân 2017 - 2018 để chọn lọc dòng lúa triển vọng có khả thích nghi tốt vùng mặn, có đặc tính nơng học chấp nhận, suất cao, ổn định phẩm chất hạt tốt (hàm lượng amylose ≤ 20%, giàu sắt) Ở hệ này, dòng lai chọn lọc từ BC3F4 tự thụ cho 14 dòng lúa BC3F5 Các dòng sử dụng để đánh giá chọn lọc qua thí nghiệm 4.5.1 Đánh giá tính chống chịu mặn dòng lúa BC3F5 Các dòng lúa BC3F5 có cấp chịu mặn trung bình từ cấp 3,00 đến cấp 5,67, đó, dòng có tính chịu mặn cao (cấp 3,00 3,67), không khác biệt so với Pokkali Kết đánh giá gen mặn, tất dòng mang gen Saltol đồng hợp Hình 3.4 Kết đánh giá gen mặn (Saltol) dòng lai tổ hợp hồi giao với RM1287 (a) RM10694 (b) gel agarose 2,5% 20 Ghi chú: L1-thang chuẩn 25 bp; L2-thang chuẩn 100 bp; A-Pokkali; B-IR29; COM231; D-OM238; E-OM5451; 1-14: cá thể lai BC3F5 Kết hợp kết đánh giá kiểu hình kiểu gen tính chịu mặn dòng lúa lai BC3F5, lựa chọn 10 dòng chịu mặn cao cho thí nghiệm Các dòng bao gồm: BC3F5-5-1-1, BC3F5-5-3-1, BC3F5-5-3-2, BC3F5-22-1-1, BC3F5-22-1-2, BC3F5-22-1-3, BC3F5-24-3-1, BC3F5-24-3-2, BC3F524-3-3 BC3F5-42-5-1 3.5.2 Đánh giá đặc tính nơng học suất Hầu hết dòng lai hệ BC3F5 có đặc tính nơng học mức chấp nhận đến tốt Bảng 3.3 Chỉ số thích nghi số ổn định dòng lúa lai vụ Đơng Xn 2017 - 2018 STT Kí hiệu giống/dòng BC3F5-5-1-1 BC3F5-5-3-1 BC3F5-5-3-2 BC3F5-22-1-1 BC3F5-22-1-2 BC3F5-22-1-3 BC3F5-24-3-1 BC3F5-24-3-2 BC3F5-24-3-3 10 BC3F5-42-5-1 Pokkali (đ/c bố) OM231 (đ/c mẹ) OM238 (đ/c mẹ) OM5451 (đ/c mẹ) OM576 (đ/c địa phương) FL478 (đ/c chịu mặn) Năng suất trung bình (tấn/ha) 6,34 a 5,08 ab 5,54 ab 5,72 a 5,78 a 6,07 a 5,23 ab 5,24 ab 5,13 ab 5,83 a 3,64 c 5,43 ab 5,82 a 5,94 a 6,16 a 4,24 bc Chỉ số ổn định (Sdi 2) 0,034 1,387 -0,098 -0,037 0,244 0,042 0,964 0,919 -0,085 0,170 0,071 0,338 -0,099 0,191 0,264 -0,093 Chỉ số thích nghi (bi) 0,990 1,007 1,068 1,020 1,139 1,066 1,005 0,919 1,244 1,167 0,687 0,659 1,060 1,083 0,813 1,073 Ghi chú: đ/c: đối chứng Xét suất trung bình điểm khảo nghiệm cho thấy dòng BC3F5-5-1-1, BC3F5-22-1-3 đạt suất cao 21 (trên tấn/ha) Các dòng lại có suất trung bình 5,08 - 5,83 tấn/ha Về tính ổn định dòng lúa, dựa vào số Sdi tiến giá trị 0, giống ổn định, qua kết phân tích cho thấy dòng lai ổn định Dòng BC3F5-5-1-1, BC3F5-5-3-2, BC3F5-22-1-1, BC3F5-22-1-3 thích nghi rộng (bi~1), dòng BC3F5-22-1-2, BC3F5-24-3-3, BC3F5-42-5-1 thích nghi môi trường thuận lợi (bi>1) 3.5.4 Đánh giá phẩm chất hạt dòng lúa khảo nghiệm vụ Đơng Xn 2017 – 2018 3.5.4.1 Hàm lượng hàm lượng amylose sắt gạo Hàm lượng amylose dòng lai BC3F5 ghi nhận hầu hết tương đương 20% quần thể lai hồi giao Mười dòng lai tiếp tục đánh giá kiểu gen Waxy với thị phân tử Wx-In1 7/10 dòng mang gen Waxy đồng hợp bao gồm BC3F5-5-1-1, BC3F5-22-1-1, BC3F5-22-1-2, BC3F5-22-1-3, BC3F5-24-3-2, BC3F5-24-3-3 BC3F5-42-5-1 Ba dòng lại mang alen Waxy thể dị hợp (Hình 3.5) Hình 3.5 Sản phẩm PCR cho gen quy định hàm lượng amylose (gen Waxy) dòng lai hệ BC3F5 với thị Wx-In1 gel agarose 2,5% Ghi chú: L-ladder; A: Pokkali; B: KDML105; C: OM238; D: OM5451; E: OM231; 1-10: dòng lai BC3F5 22 Trong dòng lúa có hàm lượng amylose thấp trên, có dòng ghi nhận có hàm lượng sắt cao bao gồm BC3F5-5-1-1 (Felức = 16,15 mg/kg, Fetrắng = 6,09 mg/kg), BC3F5-22-1-1 (Felức = 15,85 mg/kg, Fetrắng = 6,02 mg/kg) BC3F5-22-1-3 (Felức = 14,70 mg/kg, Fetrắng = 5,39 mg/kg) 3.5.4.2 Phẩm chất xay chà Đối với dòng lúa lựa chọn có chiều dài hạt cải thiện đáng kể so với giống bố Pokkali, chiều dài hạt mm Màu sắc hạt màu trắng Hạt lúa khơng râu Các dòng lúa có tỷ lệ gạo nguyên cao (trên 50%) tỷ lệ bạc bụng mức thấp (2 - 4%) Vì vậy, tất dòng lúa (BC3F5-5-1-1, BC3F5-22-11 BC3F5-22-1-3) chọn lựa 23 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn có hàm lượng sắt gạo cao amylose thấp thực nhằm chọn tạo giống lúa vừa có khả chịu mặn tốt, vừa cho suất cao, phẩm chất gạo tốt, ngon cơm (hàm lượng amylose thấp) giàu chất sắt đáp ứng nhu cầu sản xuất thị trường lúa gạo nước xuất đạt số kết sau: Thông qua đánh giá 36 giống/dòng lúa triển vọng thuộc ngân hàng gen Bộ môn Công nghệ Sinh học - Viện lúa ĐBSCL chọn giống lúa hội đủ điều kiện có hàm lượng sắt cao, hàm lượng amylose thấp độ bền gel thấp OM238, OM5451, OM121 OM231 làm giống mẹ (♀, recipient, nhận gen) lai tạo với giống lúa chịu mặn tốt Pokkali (♂, donor, cho gen) a Kết đánh giá dòng lai từ hệ F1 đến hệ BC3F3: Tổ hợp OM231/Pokkali//OM231: Kết chọn dòng BC3F3-5 BC3F3-11 có đặc tính nơng học phẩm chất hạt tốt, đặc biệt có hàm lượng amylose thấp (