Mục đích của luận án nhằm xác định được vật liệu bố mẹ cho công tác chọn giống lúa chịu nóng. Xác định kiểu gen và kiểu hình của các giống lúa thử nghiệm. Xác định dòng con lai hồi giao để du nhập gen chịu nóng của giống N22 vào cây lúa.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM - - TRẦN VĂN LỢT NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA (Oryza sativa L.) CHỊU NÓNG BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Chuyên ngành: Di truyền chọn giống trồng Mã số: 9.62.01.11 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP Tp Hồ Chí Minh, 2018 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT NÔNG NGIỆP MIỀN NAM Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN THỊ LANG GS TS BÙI CHÍ BỬU Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Vào hồi ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Thư viện Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Stress nhiệt độ cao trồng là gia tăng nhiệt độ vượt qua ngưỡng chịu đựng khoảng thời gian và gây tác động có hại lên sinh trưởng và phát triển trồng Đối với lúa ảnh hưởng stress nhiệt độ cao thấy rõ giai đoạn lúa hoa nhiệt độ môi trường 35°C Sự hoa, thụ phấn, và phát triển ống phấn bị kìm hãm gây ảnh hưởng đến khả phát triển hạt (Morita và ctv, 2005; Peng và ctv, 2004; Zhu và ctv, 2005) Nếu nhiệt độ môi trường liên tục cao 350C ngày dẫn đến bất thụ hoa và khơng có hạt Ngược lại, stress nhiệt độ cao xảy giai đoạn hạt vào (grain filling) dẫn đến thiệt hại hiệu kinh tế qua việc giảm sút suất chất lượng hạt hạt lép nhiều (Zhu và ctv, 2005) Chất lượng hạt giảm hạt giai đoạn trước và sau xay xát có dạng hạt khơng sáng Phẩm chất cơm bị biến đổi cấu trúc amylopectin, độ đàn hồi và độ dẻo hạt gạo bị biến đổi (Asaoka và ctv, 1985; Cheng ctv, 2003) Giai đoạn chín hạt lúa điều kiện nhiệt độ cao làm cho hạt bị bạc bụng và khối lượng 1.000 hạt giảm Mơ thay đổi khí hậu dự đốn rằng: nhiệt độ trung bình khí tăng theo thời gian, là vấn đề không đảo ngược Nhiệt độ cao giai đoạn lúa trỗ làm tăng tỉ lệ hạt lép và làm giảm suất Tại miền Nam Việt Nam, theo Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn theo dõi năm gần ghi nhận rằng: nhiệt độ cao và thấp là 38,3°C và 24,0°C Trong mùa Hè, có ngày nhiệt độ tăng lên 37°C – 40°C (đây ngưỡng gây hại cho lúa giai đoạn thụ phấn, thụ tinh) Do đó, việc nghiên cứu lai tạo phát triển dòng lúa có khả chống chịu stress nhiệt độ khơng khí tăng cao là vơ cần thiết cho sản xuất lúa gạo miền Nam Việt Nam Yêu cầu cải thiện giống lúa cao sản, có khả chịu nóng và bị ảnh hưởng stress đến suất và phẩm chất hạt đặt cho nhà chọn giống, đồng thời nghiên cứu tìm giải pháp nhằm ổn định và nâng cao suất giống lúa điều kiện nhiệt độ khơng khí cao là cần thiết Từ lý nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa (Oryza sativa L.) chịu nóng thị phân tử cho đồng sông Cửu Long” thực Mục tiêu đề tài - Xác định vật liệu bố mẹ cho cơng tác chọn giống lúa chịu nóng - Xác định kiểu gen và kiểu hình giống lúa thử nghiệm - Xác định dòng lai hồi giao để du nhập gen chịu nóng giống N22 vào lúa Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định nguồn vật liệu di truyền chống chịu nóng thông qua đánh giá kiểu gen làm sở phục vụ công tác chọn tạo giống hiệu - Chọn cá thể mang QTL điều khiển tính chống chịu nóng xác và hiệu phương pháp hồi giao cải tiến có ứng dụng thị phân tử 3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Chọn lọc số dòng lai chịu nóng triển vọng thị phân tử (HTL 1, HTL 2, HTL 5, HTL và HTL 8) - Xác định tính thích nghi và ổn định dòng lai năm tỉnh Đồng sông Cửu Long Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là giống lúa cao sản có suất cao trồng phổ biến ĐBSCL giống lúa mang gen chịu nóng nhập từ IRRI và thị phân tử thích hợp có liên quan sử dụng nghiên cứu 4.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu - Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm, nhà lưới, ruộng thí nghiệm, Bộ mơn Di truyền và chọn giống - Viện lúa ĐBSCL và năm tỉnh trồng lúa Đồng sông Cửu Long: Long An, Hậu giang, Cần Thơ, An Giang và Trà Vinh - Thời gian nghiên cứu: Thời gian 11/2011-11/2016 4.3 Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu đề tài là đánh giá kiểu hình tính chóng chịu nóng giống lúa cao sản trồng tỉnh ĐBSCL đánh giá kiểu hình – kiểu gen chống chịu nóng số dòng lúa chịu nóng triển vọng Những đóng góp luận án - Ứng dụng phương pháp chọn giống phương pháp hồi giao cải tiến nhờ trợ giúp thị phân tử là cơng trình nghiên cứu nghiên cứu cải tiến giống lúa AS996 đặc tính chịu nóng cho vùng lúa Đồng sơng Cửu Long - Sử dụng phương pháp chọn giống phương pháp hồi giao cải tiến nhờ trợ giúp thị phân tử rút ngắn thời gian lai tạo giống - Đã tạo số dòng lúa chịu nóng triển vọng cho Đồng sơng Cửu Long Cấu trúc luận án Luận án gồm 138 trang, chia thành phần: Mở đầu (5 trang); Chương 1.Tổng quan (25 trang), Chương Nội dung và phương pháp (16 trang); Chương Kết và thảo luận (77 trang); Kết luận và đề nghị (2 trang); Cơng trình cơng bố liên quan đến luận án (1 trang); Tài liệu tham khảo (12 trang) với 151 tài liệu tham khảo có 27 tài liệu tiếng Việt 124 tài liệu tiếng Anh Luận án có 19 bảng số liệu và 50 hình Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm biến đổi nhiệt độ khơng khí tình hình biến đổi khí hậu Theo kết nghiên cứu Viện Lúa Quốc Tế (IRRI) ghi nhận: nhiệt độ tăng từ 0,35°C đến 1,13°C toàn cầu Khi nhiệt độ môi trường tăng lên 1°C, sản lượng thóc giảm 10% (Peng và ctv, 2004) Theo báo cáo tổ chức IPCC (Intergovermental Panel on Climatic Change), thập kỷ nhiệt độ môi trường tăng 0,3°C (Jones và ctv, 1999) Theo mô hình tiên đốn khí hậu dự báo nhiệt độ cao cao nhiệt độ từ 1,5°C đến 3°C vào năm 2025 và 2100, theo thứ tự (Trần Văn Đạt, 2010) Tại miền Nam Việt Nam, Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn theo dõi năm ghi nhận rằng: nhiệt độ cao và thấp là 38,3°C và 24,0°C Trong mùa Hè, có ngày nhiệt độ lên 37°C – 40°C (ngưỡng gây hại cho lúa giai đoạn thụ phấn, thụ tinh) Yêu cầu cải thiện giống lúa cao sản, có khả chịu nóng và bị ảnh hưởng stress đến phẩm chất hạt đặt cho nhà chọn giống 1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ cao lúa Khi lúa nhiệt độ cao 35°C tác hại xảy tùy thuộc vào giai đoạn sinh trưởng Hơn nữa, giai đoạn sinh trưởng khác chống chịu nhiệt độ cao khác Nhiệt độ tối ưu cho phát triển bình thường lúa là từ 27-32°C (Yin ctv, 1996) Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến hầu hết giai đoạn sinh trưởng lúa từ nẩy mầm đến chín và thu hoạch Giai đoạn sinh trưởng xác định là mẫn cảm lúa bị sốc nhiệt giai đoạn bị thiệt hại (Wahid ctv, 2007) Ảnh hưởng nhiệt độ cao tỉ lệ hạt lép lúa Cây lúa nhạy cảm với nhiệt độ cao vào giai đoạn trỗ bơng và là giai đoạn chín sáp Cây lúa lúc nở hoa cần có đến hai bị nhiệt độ cao là tỉ lệ hạt lép tăng rõ rệt Hạt lép nhiệt độ cao gây khác giống lúa khác Ở nhiệt độ 35°C, giống N22 giống lúa cạn nguồn gốc Ấn Độ, có tỉ lệ hoa thụ tinh cao 80%, lúc giống BKN6624-46-2 giống lúa có nguồn gốc Thái Lan thụ tinh có 10% (Yoshida, 1985) 1.3 Ứng dụng MAS chọn tạo giống lúa Chọn tạo giống trồng theo phương pháp truyền thống dựa sở chọn lọc kiểu hình quần thể lai phân ly tổ hợp lai nào Phương pháp này thường gặp phải khó khăn tương tác kiểu gen và môi trường Hơn nữa, nhiều qui trình chọn lọc theo kiểu hình đắt tiền, tốn nhiều thời gian, tiền của, và sức lao động Chọn tạo giống trồng nhờ thị phân tử biết với thuật ngữ quốc tế MAS (viết tắt từ chữ Marker-assisted selection) là phương pháp có khả khắc phục nhược điểm nói 1.4 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu nóng Việt Nam Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu nóng Việt Nam bước đầu giai đoạn nghiên cứu Các nhà khoa học Viện Công Nghệ Sinh Học Việt Nam tạo dòng lúa chịu nóng và khơ từ tế bào phơi giống lúa CR203, dùng phương pháp nuôi cấy tế bào, nhân dòng lúa này tạo giống lúa cơng nhận cấp quốc gia “DR2”, có suất và độ cao, chịu hạn và nhiệt độ cao Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến tính trạng chống chịu stress nhiệt độ cao, đáp ứng với điều kiện thay đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng cho sản xuất lúa Trong nghiên cứu này sử dụng nguồn vật liệu AS966 làm giống tái tục (recurrent), giống có nguồn gen chịu nóng Dular N22 Chỉ thị SSR liên kết chặt chẽ với QTL giả định nhiễm sắc thể số là RM3586 và RM 160 sử dụng để tìm lai có gen chống chịu và cho hồi giao với dòng tái tục nhằm tạo quần thể BC1, BC2, BC3 BC4 sau Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Bộ giống lúa vật liệu lai Gồm giống lúa lúa cao sản, gồm: 48 giống lúa ngắn ngày suất cao trồng phổ biến Đồng sông Cửu Long và giống lúa chịu nóng làm đối chứng (N22 Dular) 2.1.2 Phương tiện hoá chất ly trích DNA Máy ly tâm (Biofuge pico – Heraeus) Cồn 70% và 100 %; Dung dịch Chloroform Dung dịch SDS (sodium dodecyl sulfate) 10 %; Nước cất hai lần Dung dịch ly trích DNA (extraction buffer) pha 10 ml Dung dịch TE buffer (pH = 8,0) pha 50 ml 2.1.3 Phương tiện hoá chất cho điện di agarose gel Máy điện di nằm (hiệu Gibco – model 4001), Máy chụp hình gel tia UV (Uvitec – BTS 20.M) Dung dịch 50X TAE: 242 g Tris base, 57,1 ml Glacial acetic acid và 100 ml 0,5 M EDTA (pH = 8,0) pha nước cất để lít dung dịch Gel loading buffer: Pha 40 ng Brom phenol blue + 40 ng Xylene cyanole FF ml Glycerol Agarose; Ethidium bromide; thị DNA ladder Kb 2.1.4 Phương tiện hoá chất cho PCR Máy Bio-rad; Mẫu DNA ly trích 100 ng/µl PCR buffer (10 X) pha ml; Dung dịch stock dNTPs (5 mM); Taq polymerase 24 cặp mồi thích hợp sử dụng cho nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu giống lúa thử nghiệm Nguồn vật liệu gồm 50 giống lúa từ Viện lúa ĐBSCL và từ IRRI 2.2.2 Đánh giá đa hình giống lúa chóng chịu nóng thử nghiệm thị SSR Sử dụng thị phân tử SSR bao gồm 24 cặp mồi liên kết chặt với gen chóng chịu nóng 2.2.3 Tạo quần thể hồi giao chuyển gen chóng chịu nóng Sử dụng giống nhập nội N22 và Dular (donor) để chuyển gen chịu nóng vào giống AS996 Tiến hành lai hồi giao vụ để tạo hai quần thể hồi giao đến hệ BC4 2.2.4 Đánh giá tính ổn định, thích nghi suất dòng lúa chịu nóng triển vọng Thí nghiệm tiến hành tám dòng lai có triển vọng và giống đối chứng N22 và thực năm địa điểm trồng 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Đánh giá nguồn vật liệu khởi đầu giống lúa thử nghiệm Thí nghiệm bố trí theo kiểu khối đầy đủ với ba lần lặp lại Sử dụng phần mềm NTSYS 2.1 so sánh đa chiều kiểu hình chống chịu nóng, và phân nhóm theo phương pháp SM (simple matching coefficient) Rohlf, 1996 2.3.2 Đánh giá đa hình giống lúa thử nghiệm thị SSR Sử dụng 24 thị SSR liên kết chặt với gen chịu nóng Hố chất và phương pháp tiến hành thực theo phương pháp sử dụng công nghệ sinh học 2.3.3 Tạo quần thể hồi giao chuyển gen chịu nóng 2.3.3.1 Tạo quần thể hồi giao Sử dụng giống N22 có nguồn gốc IRRI là giống chịu nóng giống Dular là giống lúa mùa nguồn gốc Ấn Độ, giống có khả phối hợp rộng chịu nóng lai với AS996 có nguồn gốc từ Viện lúa ĐBSCL 2.3.3.2 Đánh giá kiểu hình Các quần thể F1, BC1, BC2, BC3, giống N22; Dular (chống chịu nóng) và giống AS996 (mẫn cảm) sử dụng để bố trí thí nghiệm Thí nghiệm bố trí theo kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên với lần nhắc lại 11 làm nguồn vật liệu lai là: OM8018, TLR391, OM10040, N22, Dular OM4900 Kết phân nhóm di truyền giống lúa thử dựa đặc tính kiểu hình Bảng 3.2 Kết phân nhóm di truyền 50 giống lúa dựa đặc tính kiểu hình A1 A A2 B C C3 B1 B2 C1 C2 TLR378, TLR402, OM72L, TLR390, IR64, OM3673, TLR395, OM10236, OM10041, Can Tho 3, TLR 407 OMCS2012, OM10375, TLR456, OM10037, OMCS2013, OM10000, OM8108, TLR461, OM10037-3, OM10396, OM7L, Can Tho 2, OM10174, TLR368, TLR405, TLR545, TLR391, TLR397, AS996, TLR396, OM5990, OM10418, OM10252, TLR393, OM10029, OM10258, TLR394 OM6707, Dular, OM4900, OM28L, TLR392, OM10040 TLR450 N22 RD6 Gayabyeo, OM6063 Qua phân nhóm dựa vào kiểu hình giống thử nghiệm chia thành ba nhóm là: A, B và C nhóm A có tương đồng đặc tính nơng học và bao gồm 39 giống tổng số 50 giống 3.1.2 Đánh giá đa hình giống lúa thử nghiệm thị SSR Sử dụng 24 thị phân tử SSR để tạo khuếch đại DNA cho 52 dòng/ giống lúa thử nghiệm Kết ghi nhận tất sản phẩm SSR cho đa hình 52 giống lúa thử nghiệm (P=100%) Kích thước băng hình khuếch đại 165 bp – 230 bp, giá trị PIC là 0,16 – 0,47; với nhóm di truyền biểu thị đa dạng kiểu gen 12 Bảng 3.3 Tổng hợp mồi SSR thực dạng đa hình và giá trị PIC STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Mồi RM231 RM160 RM3475 RM564 RM5626 RM3586 RM520 RM468 RM7076 RM16236 RM335 RM6659 RM16686 RM3735 RM241 RM26212 RM127 RM3252 RM10115 RM490 RM493 RM1287 RM10694 RM6329 Nhiễm sắc thể 3 3 3 3 3 4 4 4 1 1 1 1 Độ lớn khuếch đại (bp) đa hình 190-210 200-210 190-200 190-200 190-200 200-220 190-200 210-215 180-200 200-205 190-200 215-220 200-215 165-200 200-215 180-190 200-205 220-230 210-215 205-210 200-225 210-215 190-200 210-220 Tỉ lệ đa hình (%) Giá trị PIC 55,56 66,67 75,00 76,92 90,91 71,43 78,95 66,67 55,56 60,00 28,57 66,67 33,33 55,56 50,00 62,50 80,00 10,91 81,82 85,71 81,82 77,78 45,45 87,50 0,25 0,24 0,23 0,16 0,31 0,31 0,32 0,23 0,16 0,17 0,47 0,17 0,17 0,19 0,08 0,22 0,33 0,39 0,31 0,37 0,33 0,25 0,17 0,31 3.2 Tạo quần thể hồi giao chuyển gen chống chịu nóng lúa phương pháp lai hồi giao Nghiên cứu đề tài sử dụng giống nhập nội N22 và giống Dular xác định mang gen chống chịu nóng làm nguồn vật liệu cho gen (donor), giống AS996 qua chọn lọc mang nhiều đặc điểm tốt nhiệt độ tăng cao tỉ lệ hạt lép cao dùng làm giống tái tục (recurrents) Để tạo quần thể hồi giao đến hệ BC4 13 cho tổ hợp lai đề tài tiến hành 05 vụ thí nghiệm, từ vụ Đơng Xn năm 2011-2012 đến vụ Hè Thu 2014 Tóm tắt kết tạo quần thể hồi giao trình bày Bảng 3.4 Bảng 3.4 Tóm tắt q trình tạo quần thể hồi giao đến hệ BC4 cho giống lúa nghiên cứu Quần thể AS996 /N22 (1) Vụ Nội dung Kết công việc - Thu nhận - Gieo 30 F1 hạt lai F1 tiến hành hồi giao Vụ - Tạo quần lần thứ Xuân thể hồi - Tạo 91 hạt hồi Hè giao lần giao lần 2012 thứ BC1-1 - Tạo quần - Đã gieo 50 BC1thể hồi 1, đánh giá và chọn Vụ giao lần đạt yêu Hè hai: BC2-1 cầu cho hồi giao lần Thu - Tạo 15 hồi 2012 giao lần - Tạo quần thể hồi giao lần Vụ ba: BC3-1 Đông theo Xuân chọn từ vụ 2013 trước - Gieo toàn hạt BC2-1 chọn từ vụ trước thành dòng, đánh giá và chọn 17 đạt yêu cầu để tiếp tục hồi giao lần Số hạt tạo 250 Quần thể AS996/Dular (2) Nội dung Kết công việc - Thu nhận - Gieo 50 hạt lai F1 F1 tiến hành hồi - Tạo quần giao lần thứ thể hồi giao - Tạo 106 hạt lần thứ hồi giao lần nhất: BC12 - Tạo quần - Đã gieo 71 thể hồi giao BC1-2, đánh giá và lần hai: chọn BC2-2 đạt yêu cầu cho hồi giao lần - Tạo 10 hồi giao lần - Tạo quần - Đã gieo toàn thể hồi giao hạt BC2-2 lần 3: BC3- chọn từ vụ theo trước thành dòng; chọn từ đánh giá và chọn vụ trước đạt yêu cầu để tiếp tục hồi giao lần - Tạo 150 hạt hồi giao 14 Vụ Vụ Hè Thu 2014 Quần thể AS996 /N22 (1) Nội dung Kết công việc - Tạo quần - Đã gieo 200 thể hồi BC3-1 theo giao lần dòng, đánh giá và thứ tư: chọn 50 đạt BC4-1 yêu cầu để tiếp tục hồi theo giao lần thứ tư dòng chọn -Tạo 50 hồi từ vụ giao lần thứ tư trước Quần thể AS996/Dular (2) Nội dung Kết công việc - Tạo quần - Đã gieo 120 thể hồi giao BC3-2 theo lần thứ tư: dòng, đánh giá và BC4-2 theo chọn 50 dòng đạt yêu cầu để tiếp chọn từ vụ tục hồi giao lần thứ trước tư - Tạo 40 hồi giao lần thứ tư 3.2.1 Kết đánh giá đặc tính nơng học quần thể lai BC2F2 từ tổ hợp lai AS996/N22 Bảng 3.5 Một số đặc tính nơng học quần thể lai BC2F2 từ tổ hợp lai AS996/N22 Thời gian Thời gian trổ sinh trưởng 50% (ngày) (ngày) AS996 95 70 105 N22 100 75 113 Cao 112 87 136 Thấp 93 68 90 Trung bình 102,9 77,9 107,9 Dòng/giống lúa Chiều cao (cm) AS996/N22 Kết đánh giá thành phần suất suất quần thể lai BC2F2 tổ hợp lai AS996/N22 15 Bảng 3.6 Các thành phần suất và suất quần thể lai BC2F2 tổ hợp lai AS996/N22 Dòng/giống lúa Số bơng/ bụi (bông) Chiều dài (cm) Số hạt Tỷ lệ hạt Năng chắc/bông chắc/bông suất/bụi (hạt) (%) (g) AS996 19 97 89,81 6,13 N22 21 86 86,87 5,46 Cao 23,0 30,0 210,0 97,6 9,08 Thấp 4,0 17,0 59,0 47,0 3,78 Trung bình 11,5 22,7 124,5 73,9 7,37 AS996/N22 Kết đánh giá phản ứng với sâu bệnh hại quần thể lai BC2F2 tổ hợp lai AS996/N22 Bảng 3.7 Kết theo dõi tiêu sâu bệnh hại quần thể lai BC2F2 tổ hợp lai AS996/N22 Rầy nâu (cấp) Đạo ôn (cấp) Bạc (cấp) AS996 1 N22 Cao 3 Thấp 1 Trung bình 1,1 1,4 Dòng/giống lúa AS996/N22 Qua đánh giá tính trạng nơng học, thành phần suất và suất cho thấy quần thể lai BC2F2 tổ hợp lai AS996/N22 có mức biến động rộng so với giống bố mẹ, nhiều dòng có biểu ưu lai với đặc tính vượt trội Về khả kháng sâu bệnh cho kết tương đối tốt Các dòng lai cần 16 tiếp tục theo dõi và đánh giá cho bước sau công tác chọn giống 3.2.2 Ứng dụng thị phân tử chọn lọc dòng lai mang gen chịu nóng tổ hợp lai Kết lọc PCR quần thể BC3F2 mang gen mang chịu nóng tổ hợp lai AS996/N22//AS996 Bảng 3.8 So sánh kiểu gen và kiểu hình thị phân tử RM3586 RM160 Chỉ thị phân tử Quần thể BC3F2 AS996/N22//AS996 RM3586 RM160 Số cá thể Chống chịu Mẫn cảm Dị hợp 50 12 38 50 50 10 33 40 Giá trị ước đoán (%) 83,33 66,60 Qua kết Bảng 3.8, cho thấy kết lọc PCR quần thể BC3F2 tổ hợp lai AS996/N22//AS996 chọn 12 cá thể mang gen chịu nóng Kết lọc PCR quần thể BC2F2 mang gen mang chịu nóng tổ hợp lai AS996/Dular//AS996 Bảng 3.9 So sánh kiểu gen và kiểu hình thị phân tử RM3586 RM160 Chỉ thị phân tử Quần thể BC2F2 AS996/Dular//AS996 RM3586 RM160 Số cá thể 50 50 50 Chống chịu Mẫn cảm Dị hợp 47 17 34 31 16 Giá trị ước đoán (%) 66,66% Chưa ghi nhận Qua số liệu Bảng 3.9, cho thấy kết lọc PCR quần thể BC2F2 tổ hợp lai AS996/Dular//AS996 chọn ba cá thể mang gen chịu nóng 17 3.3 Kết đánh giá tổng hợp kiểu hình chịu nóng dòng lúa lai hồi giao (BC) qua hai vụ khảo sát Qua hai vụ Đông Xuân 2015-2016 Hè Thu 2016, thí nghiệm 50 dòng lai có 14 dòng lai BC4, 36 dòng lai BC3 hai giống AS996 và N22 kết bước đầu chọn dòng lai triển vọng sau để đưa vào bước chọn lọc tiếp theo, là dòng lai: BC3-2-2-3-1, BC3F2-1-9, BC3F2-32, BC3F2-34, BC3F2-35, BC3F236, BC3F2-37, BC3F2-38, BC3F2-39, BC3F2-40, BC3F2-41, BC3F2-48, BC3F2-49 BC3F2-50 Như qua đánh giá kiểu hình dòng lai hệ BC3 BC4 cho thấy hệ BC3 thể đặc tính nơng sinh học khả chịu điều kiện nhiệt độ cao giai đoạn trỗ đến thu hoạch tốt hệ BC4 3.4 Phân tích số thích nghi số ổn định dòng lúa lai chịu nóng triển vọng trồng vụ Đơng Xn 2015-2016 Bảng 3.10 Năng suất trung bình (tấn/ha), số ổn định và số thích nghi dòng lai vụ Đơng Xn 2015-2016 Sai số Chỉ số Chỉ số ổn chuẩn Giống NS trung bình thích định (S2di) số thích nghi (bi) nghi (bi) 0,324 HTL1 7,12 abcd -0,051 2,149* HTL2 HTL3 HTL4 HTL5 HTL6 HTL7 HTL8 7,08 abcde 6,64 f 6,85 ef 7,38 a 6,93 cdef 7,23 abc 7,29 ab - 0,020 0,053 0,006 - 0,045 - 0,044 0,009 - 0,057 2,744* 0,512 0,232 1,783 0,024* 0,589 0,87 N22 6,86 - 0,020 0,098 LSD0,05 0,33 ef 0,543 0,858 0,673 0,378 0,386 0,686 0,268 0,541 Ghi chú: - Trong cột, số có chữ giống khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê mức P < 0,05 18 Kết phân tích số ổn định và thích nghi dòng lúa chịu nóng trồng vụ Đơng Xn 2015 - 2016 trình bày qua Bảng 3.17 Bảng 3.17 cho thấy ba dòng lai HTL5, HTL7 và HTL8 cho suất trung bình cao (7,78, 7,23 và 7,29 tấn/ha) khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê với nhau, có số ổn định S2di ≈ (P > 0,05), số thích nghi (bi) từ 0,589 đến 1,783 ≈ (P > 0,05) Do đó, dòng lai này ổn định suất và thích nghi rộng Đặc biệt, dòng lai HTL1 và HTL2 có suất trung bình cao, ổn định (S2di ≈ 0) không khác biệt với HTL5, HTl7 và HTL8 thích nghi với mơi trường thuận lợi (bi >1 ) ( P < 0,05) 3.5 Phân nhóm kiểu gen mơi trường dòng lúa lai chịu nóng triển vọng trồng vụ Đơng Xn 2015 - 2016 A B Hình 3.1 Phân nhóm kiểu gen (A) và môi trường (B) giống khác qua môi trường vụ Đông Xuân 2015-2016 19 Giản đồ phân nhóm mơi trường theo mơ hình AMMI dòng lai trồng vụ Đơng Xn 2015- 2016 tình bày Hình 3.1(A) Giữa nhóm mơi trường có khác biệt lớn với mức độ dung hợp (Fushion level) từ 0,42 đến 2,90 , dựa vào mức độ dung hợp 1,04 chia thành nhóm: Nhóm 1: Cần Thơ, Long An, An Giang và Trà Vinh Năng suất trung bình cao từ 7,08 đến 7,17 tấn/ha Nhóm 2: Hậu Giang Năng suất thấp 6,68 tấn/ha Giản đồ phân nhóm kiểu gen dòng lúa khảo nghiệm vụ Đông Xuân năm 2015- 2016 thể qua Hình 3.1 (B) Qua giản đồ này kiểu gen giống xếp nhóm và mức dung hợp 1,98 với hệ số xác định (R2 =0,727); so sánh UPGMA hệ số Euclid phần mềm SAS 9.1 chia dòng lai thành nhóm: + Nhóm 1: Ba dòng lai HTL3, HTL4, HTL6 và giống đối chứng N22 Trong nhóm này dòng lai đạt suất thấp theo thứ tự là 6,64 /ha; 6,85; 6,93 và 6,86 tấn/ha + Nhóm 2: Hai dòng lai HTL1 HTL2 với biểu suất tương đối cao theo thứ tự là 7,12 tấn/ha và 7,08 tấn/ha + Nhóm 3: Ba dòng lai HTL7, HTL5 HTL8 Các dòng lai này cho suất cao theo thứ tự là 7,23 tấn/ha, 7,38 và 7,29 tấn/ha 20 3.5 Phân tích số thích nghi số ổn định dòng lúa lai chịu nóng triển vọng vụ Hè Thu năm 2016 Bảng 3.11 Năng suất trung bình (tấn/ha), số ổn định và số thích nghi dòng lai vụ Hè Thu năm 2016 Giống NS trung bình Chỉ số ổn định (S2di) Chỉ số thích nghi (bi) HTL1 5,61 a - 0,099 0,782 HTL2 5,53 a - 0,111 0,798 HTL3 5,61 a 0,062 1,135 HTL4 5,58 a - 0,113 0,002* HTL5 5,75 a - 0,083 0,614 HTL6 5,89 a - 0,045 1,441 HTL7 5,97 a - 0,000 1,621 HTL8 5,84 a - 0,091 1,893 N22 5,00 b 0,033 0,714 LSD0, 05 Sai số chuẩn số thích nghi (bi) 0,469 0,427 0,853 0,420 0,522 0,624 0,730 0,497 0,799 0,50 Ghi chú: - Trong cột, số có chữ giống khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê mức P < 0,05 - *: có ý nghĩa thống kê mức P < 0,05 (b i ≠ 1) Kết trình bày Bảng 3.11 cho thấy hai dòng lai HTL7 và HTL8 cho suất trung bình cao 5,97 và 5,84 tấn/ha khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê với nhau, có số ổn định S2di ≈ (P > 0,05), số thích nghi (bi) từ 1,62 và 1,89 ≈ (P > 0,05) Do đó, dòng lai này ổn định suất và thích nghi rộng 21 3.5 Phân nhóm kiểu gen mơi trường dòng lúa lai chịu nóng triển vọng trồng vụ Hè Thu 2016 A Phân nhóm mơi trường B Phân nhóm kiểu gen Hình 3.2 Phân nhóm kiểu mơi trường (A) kiểu gen (B) dòng lai qua môi trường vụ Hè Thu 2016 Giản đồ phân nhóm mơi trường theo mơ hình AMMI dòng lai trồng vụ Hè Thu 2016 tình bày Hình 3.2 (A) Giữa nhóm mơi trường có khác biệt lớn với mức độ dung hợp (Fushion level) từ -0,2 đến 3,60, dựa vào mức độ dung hợp 1,2 chia thành nhóm: + Nhóm 1: bao gồm hai môi trường khảo nghiệm là Cần Thơ và Hậu Giang Tại môi trường Hậu Giang suất đạt cao 6,02 tấn/ha 22 + Nhóm 2: bao gồm môi trường khảo nghiệm là Long An Tại môi trường này suất đạt 5,49 tấn/ + Nhóm 3: bao gồm hai mơi trường khảo nghiệm An Giang và Trà Vinh Tại hai môi trường này suất dòng lai đạt tương đương và đạt cao Điểm An Giang đạt 5,7 tấn/ha và điểm Trà Vinh đạt 5,74 tấn/ha Giản đồ phân nhóm kiểu gen dòng lúa khảo nghiệm vụ Hè Thu năm 2016 thể qua Hình 3.2 (B) Qua giản đồ này kiểu gen giống xếp nhóm và mức dung hợp 1,8 hệ số xác định (R2 =0,763); so sánh UPGMA hệ số Euclid phần mềm SAS 9.1 chia dòng lai thành nhóm: + Nhóm 1: Duy giống đối chứng N22 Trong nhóm N22 đạt suất thấp 5,00 tấn/ha + Nhóm 2: Ba dòng lai HTL1, HTL2 HTL3 với biểu suất tương đối cao theo thứ tự là 5,61 tấn/ha, 5,53 tấn/ha 5,61 tấn/ha + Nhóm 3: Ba dòng lai HTL4, HTL5 HTL6 Các dòng lai này cho suất cao theo thứ tự là 5,58 tấn/ha, 5,75 5,89 tấn/ha + Nhóm 4: Hai dòng lai HTL7 HTL8 Các dòng lai cho suất cao theo thứ tự là 5,97 tấn/ha 5,84 tấn/ha Tóm lại, qua phân tích tích tính ổn định, thích nghi dòng lúa chịu nóng triển vọng hai vụ Đông Xuân 2015- 2016 vụ Hè Thu 2016 theo mơ hình tuyến tính Eberhart và Russell, 1966 cho thấy dòng lai HTL8 cho suất cao ổn định, thích nghi 23 rộng qua hai vụ Đây là dòng lai mang locus gen chịu nóng có triển vọng đưa vào khảo nghiệm bước KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN Xác định nguồn vật liệu sau sử dụng làm bố mẹ cho chọn tạo giống lúa cao sản chống chịu nóng: a N22 và Dular làm giống cho nguồn gen điều khiển tính chống chịu nóng b.Dòng, giống cao sản ngắn ngày TLR391, OM10040, OM8108 và OM4900 có khả chống chịu nóng với tỷ lệ hạt lép thấp điều kiện trỗ vào giai đoạn nhiệt độ cao, ý phát triển sản xuất và đề nghị sử dụng làm dòng mẹ để cải tiến hiệu chọn lọc Xác định kiểu gen tập đoàn giống lúa thử nghiệm với 24 thị SSR đa hình, kích thước băng hình khuếch đại 165 bp – 230 bp, giá trị PIC là 0,16 – 0,47; với nhóm di truyền biểu thị đa dạng kiểu gen Bên cạnh đó, phân tích di truyền quần thể hồi giao AS996 / N22 và AS996 / Dular ghi nhận RM3586 và RM160 nhiễm sắc thể là thị phân tử thích hợp để chọn dòng lai phân ly có alen đồng hợp tử giống N22 và Dular (giống cho gen chống chịu nóng) Xác định kiểu hình tính chống chịu nóng chủ yếu biểu giai đoạn lúa trổ bông; tỷ lệ hạt lép, thang điểm chịu nóng HT (từ đến 9) có mức độ đóng góp quan trọng Xác định dòng lai có triển vọng, thông qua giao giống cao sản với giống cho gen chống chịu nóng: 24 BC3-2-2-3-1, BC3F2-1-9, BC3F2-32,BC3F2-34, BC3F2-35, BC3F236, BC3F2-37, BC3F2-38, BC3F2-40,BC3F2-41, BC3F2-48, BC3F249 BC3F2-50 Bên cạnh đó, có dòng lai triển vọng, ngắn ngày, suất cao, chống chịu nóng chọn thị phân tử HTL1, HTL2, HTL5, HTL7 và HTL8 Chúng thích nghi hai vụ Đơng Xn và Hè Thu, thơng qua kết phân tích tương tác giống với môi trường ĐỀ NGHỊ Đề tài tiếp tục khảo nghiệm nhiều vùng sinh thái khác để tìm dòng lúa cao sản có suất ổn định, thích nghi rộng và chống chịu nóng (>350C ban ngày >270C ban đêm) Dòng lúa HTL8 thích nghi hai vụ Đơng Xuân và Hè Thu, chống chịu nóng, thể alen đồng hợp tử với giống cho gen chống chịu là N22 và Dular; là dòng lúa cần ý để khảo nghiệm có hệ thống, nhanh chóng phát triển sản xuất 25 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ 1.Trần Văn Lợt, Nguyễn Thị Lang, Phạm Cơng Trứ, Nguyễn Trọng Phước, Bùi Chí Bửu Nghiên cứu đặc tính nơng sinh học giống lúa cao sản chịu nóng Miền Nam Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 9/2014 Trang 11-17 2.Trần Văn Lợt, Nguyễn Thị Lang, Phạm Thị Thu Hà, Nguyễn Trọng Phước, Bùi Chí Bửu Sử dụng thị phân tử để phát khả chịu nóng quần thể lai hồi giao tổ hợp lúa AS996/N22//AS996 Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 9/2015 Trang 13-19 Trần Văn Lợt, Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Trọng Phước, Bùi Chí Bửu Phân tích đa hình lúa chịu nóng kỹ thuật SSR Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 11/2015 Trang 13-21 ... đề tài: Nghiên cứu chọn tạo giống lúa (Oryza sativa L.) chịu nóng thị phân tử cho đồng sông Cửu Long thực Mục tiêu đề tài - Xác định vật liệu bố mẹ cho cơng tác chọn giống lúa chịu nóng - Xác... phương pháp chọn giống phương pháp hồi giao cải tiến nhờ trợ giúp thị phân tử là cơng trình nghiên cứu nghiên cứu cải tiến giống lúa AS996 đặc tính chịu nóng cho vùng lúa Đồng sơng Cửu Long - Sử... pháp chọn giống phương pháp hồi giao cải tiến nhờ trợ giúp thị phân tử rút ngắn thời gian lai tạo giống - Đã tạo số dòng lúa chịu nóng triển vọng cho Đồng sơng Cửu Long 4 Cấu trúc luận án Luận án