Ứng dụng chỉ thị phân tử để cải thiện tỉ lệ bạc bụng trên các giống lúa cao sản (oryza sativa l tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM - TRƢƠNG ÁNH PHƢƠNG ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ ĐỂ NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN TỈ LỆ BẠC BỤNG TRÊN CÁC GIỐNG LÚA CAO SẢN (Oryza sativa L.) Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mã số: 9420201 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NƠNG NGHIỆP CẦN THƠ - 2019 Cơng trình hồn thành tại: VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SƠNG CỬU LONG Người hướng dẫn khoa học: Thầy hướng dẫn 1: PGS.TS Nguyễn Thị Ngọc Ẩn Thầy hướng dẫn 2: GS.TS Nguyễn Thị Lang Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện họp 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 lúa Đồng sông Cửu Long MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Lúa (Oryza sativa L.) cung cấp lương thực quan trọng, nuôi sống nửa dân số giới Giá trị kinh tế lúa đem lại khơng giới hạn việc cung cấp lương thực cho người mà mặt hàng xuất thu nguồn ngoại tệ lớn Một hướng gia tăng giá trị kinh tế lúa phải đổi giống, đưa vào sản xuất giống có phẩm chất cao gạo có phẩm chất tốt tiêu thụ với giá cao gạo có phẩm chất trung bình (Trần Duy Quý, 2002) Độ bạc bụng tiêu phẩm chất có liên quan trực tiếp đến chất lượng xay chà Bạc bụng tạo vết đục phôi nhũ hạt Đối với gạo tẻ tỷ lệ bạc bụng cao ảnh hưởng đến tỷ lệ gãy hạt cao chất lượng xay chà Hơn nữa, dạng nội nhũ hạt gạo số yếu tố có vai trò quan trọng việc xuất lúa gạo (Nguyễn Thị Lang Bùi Chí Bửu, 2011) Đồng thời, với xu hướng phát triển kinh tế toàn cầu, nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng đòi hỏi chất lượng lương thực ngày cao Thêm vào đó, đặc tính bạc bụng di truyền đa gen chịu tác động môi trường Cho nên, khó tìm giống hồn tồn khơng có bạc bụng mà hướng tới cải thiện giống bạc bụng Vì vậy, đề tài “Ứng dụng thị phân tử để cải thiện tỉ lệ bạc bụng giống lúa cao sản (Oryza sativa L.)” nhằm tạo chọn dòng/giống lúa có suất cao không bạc bụng Mục tiêu nghiên cứu Tạo chọn dòng lúa cho suất cao tỷ lệ bạc bụng thấp nhằm cải thiện tính trạng hạt gạo bạc bụng số giống lúa cao sản nhờ vào thị phân tử Microsatellite liên kết với gen kiểm sốt tính trạng hạt gạo bạc bụng nhiễm sắc thể số Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Những thành công bước đầu quy tụ gen bạc bụng thấp sử dụng thị phân tử lúa mở khả ứng dụng rộng rãi công tác chọn tạo giống nói chung, khơng tiêu độ bạc bụng mà nhiều đặc tính nơng học q khác Đề tài chọn dòng lúa triển vọng cải thiện tính bạc bụng (tỷ lệ khơng bạc bụng cao) thích nghi điều kiện mơi trường để bổ sung vào cấu giống phẩm chất cao nhằm phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ nội địa nâng cao khả cạnh tranh với nước giới xuất gạo Các nội dung nghiên cứu đề tài ứng dụng cho cơng tác chọn giống Sản phẩm từ đề tài nguồn vật liệu phương pháp đề tài nguồn tư liệu cho cơng trình nghiên cứu Ngồi ra, đề tài góp phần phục vụ công tác nghiên cứu giảng dạy Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu * Đối tượng: Các giống lúa cao sản ĐBSCL * Phạm vi nghiên cứu: - Khơng gian: Thí nghiệm bố trí Nhà lưới, Ruộng thí nghiệm Viện Lúa ĐBSCL tỉnh ĐBSCL đại diện cho vùng sinh thái Các tiêu phân tích Phòng phân tích phẩm chất, Phòng Sinh học phân tử Bộ mơn di truyền chọn giống, Phòng Cơng nghệ gen Viện Nghiên cứu Nông nghiệp công nghệ cao ĐBSCL - Thời gian: Từ năm 2013 đến năm 2017 - Phương pháp: Các phương pháp truyền thống kết hợp với phương pháp đại Những đóng góp đề tài: Đề tài đánh giá nguồn vật liệu bố mẹ để khai thác tính trạng khơng bạc bụng Bên cạnh mục tiêu chọn tạo giống lúa mang gen không bạc bụng , đề tài ý đến suất cao thời gian sinh trưởng phù hợp Điều điều kiện định để sản phẩm giống lúa ứng dụng phát triển rộng đề tài kết thúc Kết hợp lai tạo truyền thống, sinh học phân tử tin sinh học nghiên cứu Cấu trúc luận án Phần luận án trình bày 99 trang, 16 bảng số liệu 34 hình Phần mở đầu trang; Chương 1: Tổng quan tài liệu 28 trang; Chương 2: Vật liệu Phương pháp nghiên cứu 10 trang; Chương 3: Kết thảo luận 55 trang; Kết luận đề nghị: trang Ngồi có phụ lục Luận án sử dụng 133 tài liệu tham khảo, 22 tài liệu tiếng Việt, 111 tài liệu tiếng Anh Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU Bạc bụng tạo vết đục phôi nhũ hạt gián đoạn trình làm đầy hạt tạo nên khoảng không tế bào tinh bột (hạt tinh bột vùng bạc bụng xếp rời rạc, có cấu trúc chặt chẽ vùng suốt) hình thành vết màu đục hạt gạo thấy phản xạ ánh sáng (Tashiro and Wardlaw, 1991) Độ suốt hạt gạo phụ thuộc vào tính chất cuả phơi nhũ, vết đục xuất bụng, lưng hay trung tâm hạt gạo Chính cấu trúc nên hạt gạo dễ bị gãy điểm có vết đục xay chà làm giảm giá trị thương phẩm hạt gạo (Nguyễn Thị Lang Bùi Chí Bửu, 2011) Bạc bụng gạo tính trạng phức tạp điều khiển nhiều yếu tố di truyền chịu ảnh hưởng môi trường (Nakata Jackson, 1973; Seetharaman, 1964) Những gen kiểm soát nội nhũ tế bào chất dòng mẹ Theo Ebron, 2013, bạc bụng thể vùng mờ đục nhiều phần hạt gạo, xảy thành phần protein tinh bột đóng gói khơng chặt nội nhũ hạt vào Độ bạc bụng tính trạng thể kiểu hình chất lượng chủ yếu đánh giá thông qua phần trăm hạt bị bạc bụng (Percentage of grains with chalkiness PGWC), diện tích hạt bạc bụng (Area Endosperm Chaclkiness – AEC) mức độ bạc bụng nội nhủ (Degree of endosperm chalkiness – DEC) Sự di truyền tính trạng xem phức tạp (Pooni ctv., 1992; Zhu and Weir, 1994; Mo, 1995) Theo Del Rosario ctv (1968), kết cho thấy giá trị PGWC cao làm giảm mật độ hạt tinh bột hạt dễ bị vỡ trình xay xát Trước đây, nhiều nghiên cứu di truyền độ bạc bụng gạo n Độ M cho thấy hạt gạo có điểm trắng trung tâm gen lặn wc điều khiển độ bạc trắng bụng hạt gen lặn wb điều khiển (USDA, 1963) Một số nghiên cứu khác cho hạt đục trung tâm đơn gen trội quy định (Nagai, 1958; Chalam and Venkatesvarlu 1965) Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu sau với h trợ cơng nghệ sinh học, tính trạng bạc bụng hạt gạo xác định điều khiển đa gen Những gene chịu tác động môi trường (Lê Dỗn Liên ctv, 1977) bị ảnh hưởng nhiều yếu tố kết hợp bao gồm: vật lý, sinh hóa, sinh lý, phẩm chất nước ,… ( Chen ctv., 2012) Nghiên cứu Trương Bá Thảo, Nguyễn Thị Lang Bùi Chí Bửu việc phân tích biến động di truyền tính trạng bạc bụng hạt lúa tổ hợp lai IR64/Jasmin IR64/DS20, cho thấy tỉ lệ bạc bụng tỉ lệ đa gen chịu ảnh hưởng môi trường mạnh đề nghị tiếp tục nghiên cứu marker phân tử để tìm tính đa hình tỷ lệ phân ly tổ hợp lai Chƣơng NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm thời gian nghiên cứu * Địa điểm: Các thí nghiệm thực Viện Lúa ĐBSCL, Viện nghiên cứu nông nghiệp công nghệ cao ĐBSCL điểm thuộc tỉnh ĐBSCL bao gồm: Cần Thơ, Hậu Giang, Long An, An Giang, Bạc Liêu Trà Vinh * Thời gian: Thời gian thực từ tháng 01/2013 đến tháng 12/2017 2.2 Vật liệu nghiên cứu * Giống lúa: 105 giống lúa cao sản thu thập từ ngân hàng gen Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long dùng để đánh giá kiểu hình kiểu gen Vật liệu sử dụng để tiến hành lai giống lúa chọn từ 105 giống lúa cao sản thu thập ban đầu Mẹ: có suất cao hạt gạo bị bạc bụng nhiều gồm OM3673 Bố: có tỉ lệ bạc bụng cấp cao bao gồm: RVT TLR434 Giống đối chứng KDML105 IR50404 * Hóa chất trang thiết bị: bao gồm dụng cụ, thiết bị, hóa chất dùng phòng sinh học phân tử, phòng phân tích phẩm chất * Chỉ thị phân tử: - Chỉ thị phân tử sử dụng nghiên cứu chọn tạo giống lúa hồi giao cải tiến bao gồm Indel5 RM21938 - Các thị sử dụng lập đồ di truyền GGT (15 thị) 2.3 Nội dung nghiên cứu - Đánh giá vật liệu bố mẹ sử dụng nghiên cứu chọn tạo giống lúa phẩm chất cao có bạc bụng thấp - Chọn tạo quần thể lai hồi giao có tỉ lệ bạc bụng thấp thông qua MAS - Chọn lọc quần thể hồi giao BCnF2 thông qua lập đồ GGT - Đánh giá chọn lọc cá thể có độ bạc bụng thấp suất cao quần thể lai hồi giao BCnF3 môi trường khác 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp lai tạo: bao gồm phương pháp lai đơn, phương pháp lai hồi giao 2.4.2 Phương pháp phòng thí nghiệm: - Tỉ lệ phần trăm bạc bụng đánh giá theo tiêu chuẩn IRRI với cấp độ: cấp 0, cấp 1, cấp cấp - Phương pháp đánh giá kiểu gen thị phân tử theo Nguyễn Thị Lang (2002) 2.4.3 Phương pháp phân tích thống kê xử lý số liệu: Số liệu xử lý thống kê phần mềm Microsoft Excel 2010, phân nhóm di truyền phần mềm NTSYSpc 2.1 (Adams Rohlf, 2000), tính tương tác kiểu gen môi trường phần mềm IRRISTAT Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chọn lọc bố mẹ cho lai tạo giống lúa có tỷ lệ bạc bụng thấp 3.1.1 Đánh giá độ bạc bụng giống lúa vật liệu lai Sự thành công chọn tạo giống lúa không phụ thuộc vào cách lai chọn giống mà vật liệu di truyền từ giống bố mẹ đóng góp Do đó, việc chọn lựa bố mẹ phù hợp yếu tố quan trọng định cho đặc tính sau lai Trong nghiên cứu này, 105 giống/dòng từ Viện Lúa Đồng Bằng Sơng Cửu Long đánh giá độ bạc bụng nhằm tìm kiếm cặp bố mẹ ưu tú cho công tác lai tạo giống có độ bạc bụng thấp Các giống thu hoạch 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 32 ngày sau lúa trổ khoảng 50% Đánh giá độ bạc bụng thực lúa thu hoạch làm khô (độ ẩm khoảng 13%) Qua kết đánh giá cho thấy độ bạc bụng có xu hướng tăng lên lúa thu hoạch muộn sau ngày thứ 25 lúa trổ 50% (Hình 3.1) Điều kết luận nhiều nghiên cứu trước (Lang ctv., 2010; Trần Thanh Sơn, 2008; Lê Thu Thủy ctv., 2005) Hình 3.1: Cấp bạc bụng trung bình thời điểm khác Chú thích: BB: bạc bụng; nst: ngày sau lúa trổ 50% Xét cụ thể cấp bạc bụng, cấp bạc bụng 1-3 (tỷ lệ bạc bụng 10%) có xu hướng giảm cấp bạc bụng > (tỷ lệ bạc bụng ≥ 10%) lại tăng thời gian thu hoạch dài (Hình 3.2) Khi thu hoạch lúa 25-26 ngày sau trổ 50%, gạo có tỷ lệ bạc bụng thấp nhất, 29 ngày trở sau, bạc bụng gạo tăng lên nhanh Điều cho thấy, việc thu hoạch thời điểm cho tỷ lệ gạo cao so với thu hoạch trễ Hình 3.2: Sự biến động cấp bạc bụng theo thời gian thu hoạch Chú thích: BB: bạc bụng; nst: ngày sau lúa trổ 50% 3.1.2 Phân nhóm di truyền giống lúa vật liệu lai dựa kết đánh giá cấp bạc bụng Việc phân nhóm di truyền kiểu hình giúp tìm nhanh chóng nhóm giống/dòng phù hợp với mục tiêu đặt chọn giống Trong nghiên cứu này, 105 giống lúa phân nhóm di truyền dựa cấp bạc bụng Qua phân tích phân nhóm di truyền, giống nhóm A1 giống có tỷ lệ bạc bụng thấp, thích hợp làm cá thể cho (donor) tính trạng hạt Trong đó, giống ưu tú TLR434 RVT (cấp bạc bụng 0-1), không bạc bụng bạc bụng thấp 11 ghi nhận (Hình 3.5) Sự đa hình phân biệt giống bạc bụng bạc bụng Tương ứng với băng hình 210bp giống đối chứng dương KDML105 (ít bạc bụng), vị trí biểu cho giống mang gen bạc bụng Vị trí 200bp vị trí thể cho giống không mang gen mục tiêu, tương ứng vị trí băng giống đối chứng âm IR50404 (bạc bụng) Trong số 105 mẫu giống khác nhau, kết đánh giá gen mục tiêu liên quan tính trạng bạc bụng gạo cho thấy 19 giống cho băng hình 210bp Các giống lại vị trí 200bp (khơng mang gen) khơng cho băng hình Khơng có băng hình dị hợp tử xuất gel agarose Bảng 3.2: Tỷ lệ xác kiểu gen so với kiểu hình dựa thị phân tử Indel5 RM21938 Chỉ thị Số lƣợng phân tử giống d ng Indel5 105 Kiểu gen Tỷ lệ ch nh xác KG Không Bạc Dị Không Bạc bụng bụng Hợp xác định KH 14 79 66,7% (70/105) RM21938 105 18 80 67,6% (71/105) Kết đánh giá tỷ lệ xác kiểu gen so với kiểu hình cho thấy thị phân tử Indel5 đạt 66,7%, thị RM21938 67,6% Các kết tương tự với kết nghiên cứu Lang ctv (2015) Điều cho thấy việc sử dụng hai thị Indel5 RM21938 để đánh dấu phát gen qui định tính trạng hạt gạo bạc bụng hữu dụng có ý nghĩa Như vậy, qua phân tích kiểu gen với hai thị phân tử Indel5 RM21938, giống biểu thị mang gen bạc bụng (đồng hợp tử) đồng hai thị bao gồm giống KDML105, OM10037, 12 OM10258, OM10383, OM70L, TLR416, TLR417, TLR420, TLR426, TLR434 RVT Các giống thuộc nhóm A2, ứng cử viên giống cho gen bạc bụng (giống bố) Các giống thuộc nhóm A1 A3 mang gen bạc bụng thể dị hợp tử thể mang gen mục tiêu với thị không mang gen thị khác 3.1.4 Chọn bố mẹ cho lai tạo giống có độ bạc bụng thấp Cơng tác lai tạo giống đòi hỏi bước quan trọng chọn lọc bố mẹ phù hợp Việc làm tạo hệ lai kế thừa tính trạng tốt bố mẹ, phát huy ưu lai Trong nghiên cứu này, giống chọn làm mẹ OM3673 với đặc tính di truyền mong muốn suất cao, thích nghi rộng, phẩm chất tốt Tuy nhiên, nhược điểm cần khắc phục giống mẹ tỷ lệ bạc bụng cao, khơng mang gen bạc bụng (Hình 4.8) Giống chọn làm bố TLR434 RVT với đặc tính di truyền mong muốn tỷ lệ bạc bụng thấp mang gen bạc bụng (Hình 3.8) Hai quần thể lai mong đợi (OM3673 TLR434) (OM3673 RVT) M 190bp 200bp 210bp - + + - + (a) 220bp ++ ++ ++ -(b) 210bp Hình 3.8: Sản phẩm PCR locus Indel5 (a) RM21938 (b) NST Ghi chú: M: Thang chuẩn DNA (1Kb+) 13 3.2 Chọn tạo quần thể lai hồi giao liên quan t nh trạng hạt gạo t bạc bụng nhờ thị phân tử 3.2.1 Kết lai tạo quần thể hồi giao OM3673/RVT//OM3673 Quần thể hồi giao OM3673 (giống mẹ) RVT (giống bố) bắt đầu lai tạo từ năm 2013 cá thể lai liên tục chọn lọc dựa thị phân tử hệ BC3 Các cá thể m i hệ lựa chọn dựa kiểu hình bạc bụng kiểu gen với hai thị phân tử Indel5 RM21938 Số lượng cá thể tạo chọn lọc ghi nhận cụ thể Bảng 3.3 Bảng 3.3: Số lượng cá thể chọn lọc qua hệ F1 đến BC3 Thế hệ Tổng số cá Số cá thể đƣợc chọn đánh Số cá thể đƣợc chọn thông thể giá KG qua đánh giá KG F1 138 BC1F1 107 BC1F2 327 BC2F1 159 BC2F2 255 BC3F1 350 BC3F2 201 100 100 14 77 10 * Kết chọn tạo quần thể hồi giao BC3 tổ hợp OM3673/RVT//OM3673 Tương tự quần thể BC1 BC2, quần thể BC3 tổ hợp lai OM3673/RVT//OM3673 lai tạo nhà lưới vụ Thu Đơng 2014 Nhằm mục đích tìm kiếm gen đích biểu cá thể lai, quần thể cho tự thụ đến hệ BC3F2 Bảy mươi bảy (77) cá thể khỏe lựa chọn từ quần thể bao gồm 255 Hai thị Indel5 RM21938 sử dụng để dò tìm gen mục tiêu 14 cá thể lúa Kết sản phẩm PCR với hai thị phân tử gel agarose 3% thể hình 3.13 hình 3.14 Vị trí băng cho cá thể mang gen mục tiêu 200 bp với thị Indel5 220 bp với thị RM21938 200bp 190bp Hình 3.13: Sản phẩm gen quần thể OM3673/RVT//OM3673 hệ BC3F2 với thị Indel5 gel agarose 3% Chú thích: M: thang chuẩn (1 Kb+);1-77: cá thể BC3F2 220bp 210bp Hình 3.14: Sản phẩm gen quần thể OM3673/RVT//OM3673 hệ BC3F2 với thị RM21938 gel agarose 3% Chú thích: M: thang chuẩn (1 Kb+);1-77: cá thể BC3F2 15 Mức độ tương đồng kết đánh giá kiểu gen hai thị đánh giá đạt gần hoàn hảo (90,9%) Số lượng cá thể dị hợp giảm dần so với hệ trước Điều cho thấy mức độ ngày ổn định mặt di truyền thể lai tạo hồi giao nhiều lần Các cá thể có tiềm cho gen bạc bụng đánh giá hai thị Indel5 RM21938 cá thể số 8, 10, 42, 47, 62, 64, 66, 68, 76 77 Mười (10) cá thể đánh dấu, thu hoạch thời điểm 25 ngày sau lúa trổ đánh giá bạc bụng Hầu hết dòng có tỷ lệ bạc bụng 10%, cấp bạc bụng trung bình dòng đạt 4,07, đó, giống mẹ OM3673 cấp 5,35 giống bố cho gen mục tiêu (RVT) có độ bạc bụng cấp 1,31 Trong số 10 dòng đánh giá bạc bụng ghi nhận hai dòng (dòng số 42) có cấp bạc bụng thấp (gạo bạc bụng nhất) khác biệt có ý nghĩa so với dòng lại Hai dòng chọn lọc để phát triển đồng ruộng diện rộng 3.2.2 Kết lai tạo quần thể hồi giao OM3673/TLR434//OM3673 Quần thể hồi giao OM3673 (giống mẹ) TLR434 (giống bố) bắt đầu lai tạo từ cuối năm 2013 cá thể lai liên tục chọn lọc dựa thị phân tử hệ BC2 Các cá thể m i hệ lựa chọn dựa kiểu hình bạc bụng kiểu gen với hai thị phân tử Indel5 RM21938 Số lượng cá thể tạo chọn lọc ghi nhận cụ thể Bảng 3.5 16 Bảng 3.5: Số lượng cá thể chọn lọc qua hệ F1 đến BC2 Thế hệ Tổng số cá Số cá thể đƣợc chọn đánh Số cá thể đƣợc chọn thông thể giá kiểu gen qua đánh giá KG F1 197 BC1F1 244 BC1F2 372 BC2F1 156 BC2F2 434 100 100 * Kết chọn tạo quần thể hồi giao BC2 tổ hợp OM3673/TLR434//OM3673 Trong vụ Thu Đông 2014, quần thể BC2F1 tạo với 156 cá thể Các cá thể cho tự thụ đến hệ BC2F2, bao gồm 434 cá thể Ở hệ BC2F2, đánh giá kiểu gen liên quan đến tính trạng bạc bụng thực với 100 cá thể khỏe mạnh lựa chọn Tương tự hệ BC1, hai thị phân tử Indel5 RM21938 sử dụng để tìm gen mục tiêu Trên gel agrarose 3%, vị trí băng thể cá thể mang gen đích kích thước 200 bp Indel5 220 bp RM21938 Đối với thị Indel5, kết sản phẩm gen thể Hình 3.18 Các cá thể mang gen mục tiêu đồng hợp (vị trí băng hình 200 bp) chiếm 13%, bao gồm cá thể số 10, 14, 22, 30, 50, 60, 62, 64, 66, 68, 80, 97 100 Trong đó, cá thể dị hợp gen đích chiếm 11%, lại cá thể khác khơng biểu mang gen đích Đối với thị RM21938, sản phẩm PCR gel agarose 2,5% biểu đa hình với băng 210 bp 220 bp (Hình 3.19) Trong đó, vị trí băng tương ứng mang gen mục tiêu 220 bp (vị trí KDML105, TLR434) Các cá thể mang gen đích đồng hợp bao gồm cá thể số 2, 14, 30, 50, 57, 59, 60, 61, 63, 65, 67, 79, 80, 89, 95 96 17 (chiếm 16%) Bảy (7) cá thể mang gen dị hợp cá thể khác biểu không mang gen mục tiêu Phân tích kiểu gen quần thể BC2F2 với hai thị phân tử Indel5 RM21938 cho thấy mức độ tương đồng kết đạt 70% Các cá thể mang gen đồng hợp (AA) chọn lọc qua phân tích kiểu gen cá thể 14, 30, 50, 60 80 Các dòng sử dụng nghiên cứu tiếp theo, dòng khác mang gen đích khơng đồng hai thị mang gen dị hợp lưu trữ lại 190bp 200bp Hình 3.18: Sản phẩm gen quần thể OM3673/TLR434//OM3673 hệ BC2F2 với thị Indel5 gel agarose 3% Chú thích: M: thang chuẩn (1 Kb+); 1-100: cá thể BC2F2 18 210bp 220bp Hình 3.19: Sản phẩm gen quần thể OM3673/TLR434//OM3673 hệ BC2F2 với thị RM21938 gel agarose 3% Chú thích: M: thang chuẩn (1 Kb+); 1-100: cá thể BC2F2 Năm (5) dòng (14, 30, 50, 60 80) đánh dấu, thu hoạch phân tích cấp độ bạc bụng, với hai đối chứng OM3673 TLR434 Kết đánh giá cho thấy đa số dòng có tỷ lệ bạc bụng thấp, đó, dòng có tỷ lệ bạc bụng trung bình thấp dòng BC2F2-30 (cấp 1,81), BC2F2-80 (cấp 1,93), BC2F2-50 (cấp 2,39) BC2F2-14 (cấp 2,51) Riêng dòng BC2F2-60, hạt bạc bụng cấp cao (30%), dòng khơng chọn để tiếp tục phát triển giống bạc bụng 3.4 Phân t ch tƣơng tác kiểu gen môi trƣờng d ng lúa triển vọng Các dòng BC3F3 tiềm từ nghiên cứu tiếp tục chọn lọc đồng qua vài hệ tự thụ Các dòng chọn theo phương pháp chọn lọc dòng 19 Các dòng đạt sau chọn lọc bao gồm 11 dòng: tổ hợp OM3673/RVT//OM3673 (BC3F3-8-10-8; BC3F3-14-5-1; BC3F324-25; BC3F3-33-74; BC3F3-42-27; BC3F3-57-2-6 BC3F3-63-7-2); tổ hợp OM3673/TLR434//OM3673 (BC2F3-14-1; BC2F3-30-10; BC2F3-50-80 BC3F3-80-20-3) Mười (11) dòng triển vọng khảo nghiệm vùng sinh thái khác để đánh giá tương tác kiểu gen môi trường dựa suất tỷ lệ bạc bụng dòng 3.4.1 Đánh giá tương tác kiểu gen mơi trường dòng lúa triển vọng dựa suất vụ Đông Xuân 2016-2017 Thí nghiệm địa điểm đại diện cho vùng lúa Đồng sông Cửu Long: Hậu Giang, An Giang, Long An, Cần Thơ, Trà Vinh Bạc Liêu Kết đánh giá suất lúa qua địa điểm dòng lúa triển vọng vụ Đơng Xn 2016-2017 trình bày qua Bảng 3.7 Xét giống lúa, hầu hết dòng lai có suất trung bình cao giống RVT (6,94 tấn/ha), TLR434 (6,99 tấn/ha), số dòng cao đối chứng OM3673 (7,52 tấn/ha) Các dòng có suất cao là: BC3F3-33-74 (8,03 tấn/ha), BC3F3-63-7-2 (7,82 tấn/ha), BC3F3-42-27 (7,68 tấn/ha), BC3F3-24-25 (7,62 tấn/ha) thuộc tổ hợp OM3673/RVT//OM3673 dòng BC2F3-30-10 (8,06 tấn/ha), BC2F3-14-1 (7,83 tấn/ha) thuộc tổ hợp OM3673/TLR434//OM3673, cao đối chứng OM3673 Sự khác suất dòng có ý nghĩa mức 95%, dựa vào thang đánh giá suất thông qua phân tích nhiều điểm 20 Bảng 3.7: Năng suất (tấn/ha) dòng lúa triển vọng điểm vụ Đơng Xn 2016-2017 Tên dòng Năng suất (tấn ha) Cần Hậu Long An Bạc Trà Thơ Giang An Giang Liêu Vinh BC3F3-8-10-8 7,32 7,21 7,45 7,95 7,11 7,64 BC2F3-14-1 7,71 7,59 7,84 8,34 7,49 8,02 BC3F3-63-7-2 7,69 7,58 7,82 8,32 7,48 8,01 BC3F3-33-74 7,91 7,79 8,04 8,54 7,69 8,22 BC3F3-24-25 7,50 7,38 7,62 8,12 7,28 7,81 BC3F3-57-2-6 7,29 7,18 7,42 7,92 7,08 7,61 BC2F3-30-10 7,94 7,81 8,06 8,56 7,71 8,24 BC3F3-14-5-1 7,20 7,08 7,32 7,82 6,97 7,51 BC2F3-80-20-3 7,19 7,06 7,31 7,81 6,96 7,49 10 BC3F3-42-27 7,56 7,44 7,69 8,19 7,34 7,87 11 BC2F3-50-80 7,19 7,07 7,31 7,81 6,97 7,51 12 RVT 6,82 6,69 6,94 7,44 6,59 7,13 13 TLR434 6,87 7,75 7,00 7,50 6,65 7,18 14 OM3673 7,40 7,27 7,52 8,02 7,17 7,71 NSTB (tấn/ha) 7,40 d 7,35 d 7,52 c 8,02 a 7,18 e 7,71 b Ij -0,132 -0,181 -0,007 0,493 -0,353 0,180 TT Chú thích: Ij: Chỉ số mơi trường; NSTB: Năng suất trung bình Xét địa điểm khảo nghiệm, điểm có suất trung bình cao An Giang (8,02 tấn/ha), Trà Vinh (7,71 tấn/ha), Long An (7,52 tấn/ha) Phân tích ANOVA suất 14 giống lúa qua môi trường khác biệt suất giống có ý nghĩa thống kê mức 99% Qua phân tích tương tác kiểu gen mơi trường cho thấy vụ Đơng Xn 2016-2017, nhóm giống cho suất thích nghi tốt bao gồm dòng BC2F3-50-80; BC3F3-14-5-1; BC3F3-63-7-2; BC2F3-30-10 BC3F3-42-27 Môi trường canh tác An Giang Cần Thơ thuận lợi cho phát triển giống mùa vụ Trung bình 7,45 ef 7,83 b 7,82 b 8,03 a 7,62 cd 7,42 ef 8,05 a 7,32 f 7,30 fg 7,68 bc 7,31 fg 6,94 h 7,16 g 7,52 de 21 3.4.2 Đánh giá tương tác kiểu gen môi trường dòng lúa triển vọng dựa tỷ lệ gạo không bạc bụng vụ Đông Xuân 2016-2017 Trong vụ Đông Xuân 2016-2017, bên cạnh suất, tương tác kiểu gen môi trường dựa tỷ lệ bạc bụng phân tích Bộ dòng/giống lúa khảo nghiệm qua vùng sinh thái khác (Hậu Giang, An Giang, Long An, Cần Thơ, Trà Vinh Bạc Liêu) Kết tỷ lệ bạc bụng địa điểm khác có ý nghĩa thống kê mức 99% giả thuyết tuyến tính mơi trường, giống, giống tương tác với môi trường Bảng 3.9: Tỷ lệ gạo khơng bạc bụng (%) dòng lúa triển vọng vùng sinh thái khác vụ Đông Xuân 2016-2017 Tên d ng giống TT 10 11 12 13 14 TB (%) IJ BC3F3-8-10-8 BC2F3-14-1 BC3F3-63-7-2 BC3F3-33-74 BC3F3-24-25 BC3F3-57-2-6 BC2F3-30-10 BC3F3-14-5-1 BC2F3-80-20-3 BC3F3-42-27 BC2F3-50-80 RVT TLR434 OM3673 Cần Thơ 85,21 79,53 77,98 78,85 78,33 74,53 75,28 77,86 74,87 74,80 68,25 94,10 93,10 40,26 76,64ab 0,662 Hậu Giang 86,40 80,72 79,17 80,04 79,52 75,72 76,47 79,05 76,05 75,99 69,44 95,28 94,96 41,44 77,88a 1,898 Tỷ lệ gạo không bạc bụng (%) Long An Bạc An Giang Liêu 83,60 85,90 82,89 77,92 80,67 77,21 76,38 78,67 75,66 77,24 79,02 76,53 76,73 75,22 76,01 72,92 75,97 72,21 73,67 78,55 72,96 76,25 78,55 75,54 73,26 75,56 72,54 73,19 75,49 72,48 66,64 68,94 65,93 92,49 94,78 91,77 92,16 94,46 91,45 38,65 40,95 37,93 75,08c 77,34b 74,37c -0,898 1,361 -1,612 Trà Vinh 82,46 76,78 75,23 76,10 75,58 79,78 72,53 75,11 72,12 72,05 65,50 91,35 91,82 37,51 74,57c -1,411 Chú thích: IJ: Chỉ số mơi trường; TB: Tỷ lệ bạc bụng trung bình Xét giống lúa, hầu hết dòng/giống lai có tỷ lệ khơng bạc bụng trung bình cao giống đối chứng OM3536 (39,46%) Sự khác tỷ lệ bạc bụng dòng/giống có ý nghĩa mức 95% Các dòng lúa có tỷ lệ gạo khơng bạc bụng hầu hết lớn Trung Bình 84,41 b 78,81 c 77,18 d 77,96 cd 76,90 d 75,19 e 74,91 e 77,06 d 74,07 e 74,00 e 67,45 f 93,30 a 92,99 a 39,46 g 22 70%, đó, dòng có tỷ lệ cao dòng BC3F3-8-10-8 (84,4%), BC2F3-14-1 (78,8%), BC3F3-33-74 (78,0%), … Điểm canh tác có tỷ lệ gạo khơng bạc bụng trung bình cao Hậu Giang (77,88%) An Giang (77,34%), thấp vùng Bạc Liêu (74,37%) Như vậy, qua phân tích tương tác kiểu gen mơi trường dựa tính trạng tỷ lệ gạo khơng bạc bụng, dòng triển vọng có tỷ lệ gạo khơng bạc bụng cao tương đương nhau, khác biệt có ý nghĩa với giống đối chứng bố mẹ Các dòng lúa thể tính khác rõ rệt tính ổn định thích nghi Do đó, qua phân tích đa chiều, dòng sau triển vọng nhất: BC3F3-24-25, BC2F3-3010, BC3F3-57-2-6 BC3F3-8-10-8 Trong vụ Đông Xuân 2016-2017, 11 dòng lúa triển vọng thuộc hai tổ hợp lai hồi giao OM3673/RVT//OM3673 OM3673/TLR434//OM3673 phân tích tương tác kiểu gen mơi trường Tùy thuộc vào tính trạng phân tích mà dòng biểu giá trị, ổn định thích nghi khác Trong đó, số dòng hội tụ đủ tính trạng tốt bao gồm tỷ lệ hạt gạo không bạc bụng cao, suất cao, ổn định thích nghi tốt, dòng BC2F3-30-10 Đặc biệt, dòng thích nghi với điều kiện bất lợi với b i < 1, có nghĩa là, điều kiện canh tác thuận lợi hay bất lợi, dòng cho suất cao gạo bạc bụng Tương tự, qua phân tích tương tác kiểu gen môi trường dựa suất tỷ lệ gạo không bạc bụng vụ Hè Thu 2017, dòng hội tụ nhiều đặc tính tốt suất cao, tỷ lệ bạc bụng thấp, ổn định thích nghi tốt bao gồm: BC3F3-8-10-8, BC2F3-14-1, BC3F3-63-7-2, BC3F3-33-74, BC2F3-30-10 23 Tóm lại, 11 dòng triển vọng cho kết khác suất tỷ lệ gạo khơng bạc bụng phân tích tương tác kiểu gen môi trường hai vụ canh tác liên tiếp Một số dòng cho kết tốt vụ Đông Xuân 2016-2017 tốt vụ Hè Thu 2017 Vì vậy, tùy vào đặc tính giống mà chọn lọc thay đổi theo đặc điểm môi trường Qua hai vụ canh tác, dòng BC2F3-30-10 đánh giá thích hợp cho vụ Đơng Xn dòng BC3F3-8-10-8 dòng ưu tú cho vụ Hè Thu KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Kết thực 105 mẫu giống lúa cao sản, đó: OM3673 chọn làm giống mẹ tái tục giống có suất cao, ổn định thích nghi rộng tỉ lệ gạo bạc bụng cao; giống cho gen đích bao gồm RVT TLR434 dùng làm bố, giống có tỉ lệ gạo bạc bụng thấp Chọn dòng triển vọng nhờ phương pháp hồi giao cải tiến cho thấy: hệ BC3F2 quần thể hồi giao OM3673/RVT//OM3673, kết ghi nhận có 10 cá thể mang gen mục tiêu đồng hợp tử thị Indel5 RM21938, nhiên, có dòng (BC3F2-8 BC3F2-42) chọn tiếp tục nghiên cứu có cấp bạc bụng thấp Tương tự, quần thể BC2F2 OM3673/TLR434//OM3673, có cá thể mang gen đích đồng hợp tử có dòng (BC2F2-14, BC2F2-30, BC2F2-50 BC2F2-80) chọn lựa dựa gạo bạc bụng Qua kết phân tích đồ di truyền GGT, 11 cá thể cho thấy mang vùng gen mục tiêu nhiễm sắc thể số (0-140 cM), đồng hợp theo gen bố (RVT, TLR434) chọn để tiếp tục 24 phát triển 11 dòng lúa bao gồm dòng BC3F3-8, BC3F3-14, BC3F3-24, BC3F3-33, BC3F3-42, BC3F3-57 BC3F3-63 (thuộc tổ hợp OM3673/RVT//OM3673); dòng BC2F3-14, BC2F3-30, BC2F3-50 BC2F3-80 (thuộc tổ hợp OM3673/TLR434//OM3673) Kết phân tích tương tác kiểu gen mơi trường 11 dòng lúa triển vọng dựa suất tỷ lệ gạo không bạc bụng hai vụ canh tác liên tiếp (Đông Xuân 2016-2017 Hè Thu 2017) cho thấy 11 dòng có suất cao tương đương giống mẹ (OM3673) có tỷ lệ gạo bị bạc bụng cải thiện nhiều, khác biệt có ý nghĩa so với OM3673, khả ổn định cao thích nghi đa dạng với môi trường canh tác Trong số đó, dòng biểu tốt dòng BC2F3-30-10 BC3F3-8-10-8 Phương pháp chọn lọc lai quần thể hồi giao cải tiến, thông qua thị phân tử định vị nhiễm sắc thể số 7, mang hiệu cao rút ngắn thời gian lai tạo Đề nghị Tiếp tục phát triển dòng lúa triển vọng mang gen mục tiêu không bạc bụng nhiễm sắc thể số 7, với nội dung khoa học sâu đánh giá kiểu gen nhờ giải trình tự (GBS: genotyping by sequencing), để kết chọn dòng xác tương lai Bên cạnh đánh giá bạc bụng theo thời gian thu hoạch, nghiên cứu thêm bạc bụng theo thời gian lưu trữ dòng/giống lúa bạc bụng theo vị trí hạt bơng NHỮNG CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Trương Ánh Phương, Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Thị Ngọc Ẩn (2016) “Khai thác vật liệu khởi đầu cho giống lúa không bạc bụng” Tạp chí Khoa học Cơng Nghệ Nơng Nghiệp Việt Nam, số 6, tr 3-6 Trương Ánh Phương, Nguyễn Thị Lang, Phạm Thị Thu Hà, Bùi Chí Bửu (2017) “Ứng dụng dấu chuẩn phân tử để chọn hạt gạo không bạc bụng quần thể lai hồi giao tổ hợp lúa OM3673/RVT//OM3673” Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, số 2, tr.20-27 Nguyen Thi Lang, Phan Ho Truc Giang, Pham Thi Thu Ha, Tran Bao Toan, Truong Anh Phuong, Bui Chi Buu (2017) “Identifying the Grain Chalkiness Gene Using Molecular Marker Techniques in Rice (Oryza sativa L.)” International Letters of Natural Sciences,(63), pp 18-26 Trương Ánh Phương, Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, Bùi Chí Bửu (2018) “Nghiên cứu tương tác kiểu gen môi trường giống lúa không bạc bụng đồng sông Cửu Long” Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ chuyên ngành Trồng trọt, Bảo vệ thực vật giai đoạn 2013-2018, tr.18-28 Trương Ánh Phương, Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, Bùi Chí Bửu (2019) “Nghiên cứu tương tác kiểu gen môi trường tổ hợp lúa lai hồi giao Đồng sơng Cửu Long” Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, số 1, tr.3-10 Trương Ánh Phương, Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Thị Ngọc Ẩn, Bùi Chí Bửu (2019) “Nghiên cứu tương tác kiểu gen môi trường tổ hợp lúa lai hồi giao đồng sông Cửu Long” Kỷ yếu Hội thảo Khoa học quốc gia Nghiên cứu khoa học trường đại học thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0, tr.186-199 ... tỉ l bạc bụng giống l a cao sản (Oryza sativa L. )” nhằm tạo chọn dòng /giống l a có suất cao không bạc bụng Mục tiêu nghiên cứu Tạo chọn dòng l a cho suất cao tỷ l bạc bụng thấp nhằm cải thiện. .. Giống l a: 105 giống l a cao sản thu thập từ ngân hàng gen Viện L a Đồng Bằng Sông Cửu Long dùng để đánh giá kiểu hình kiểu gen Vật liệu sử dụng để tiến hành lai giống l a chọn từ 105 giống l a cao. .. IJ: Chỉ số mơi trường; TB: Tỷ l bạc bụng trung bình Xét giống l a, hầu hết dòng /giống lai có tỷ l khơng bạc bụng trung bình cao giống đối chứng OM3536 (39,46%) Sự khác tỷ l bạc bụng dòng/giống