Đánh giá đa dạng nguồn gen lúa thu thập tại vùng di dân lòng hồ thuỷ điện sơn la

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM VŨ XUÂN TRƯỜNG ðÁNH GIÁ ðA DẠNG NGUỒN GEN LÚA THU THẬP TẠI VÙNG DI DÂN LÒNG HỒ THỦY ðIỆN SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thị Ngọc Huệ HÀ NỘI – 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin chân thành cảm ơn: - Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi và ñộng viên tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn này. - Ban ðào tạo Sau ñại học, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã tận tình hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu. - PGS.TS. Nguyễn Thị Ngọc Huệ, người ñã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và công tác ñể tôi hoàn thành luận văn này. - Các Thầy, Cô tham gia giảng dạy trong thời gian tôi học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn. - Các ñồng nghiệp và bạn bè trong Trung tâm Tài nguyên thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã luôn giúp ñỡ và ñộng viên tôi hoàn thành luận văn. - Các thành viên trong gia ñình ñã luôn ñộng viên và tạo mọi ñiều kiện trong suốt thời gian tôi thực hiện và hoàn thành luận văn. Tác giả luận văn Vũ Xuân Trường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Thị Ngọc Huệ. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược sử dụng trong bất cứ công trình khoa học nào. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Xuân Trường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iv MỤC LỤC Trang MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 5 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 5 4. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI 1.1. Cơ sở khoa học của ñề tài 7 1.1.1. ða dạng nguồn gen cây trồng 7 1.1. 2. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ña dạng nguồn gen lúa 7 1.1.2.1. Vị trí ñịa lý, ñịa hình 7 1.1.2.2. Thời tiết khí hậu 9 1.1.2.3. ðiều kiện kinh tế xã hội 10 1.2. Những nét chung về tài nguyên di truyền cây lúa 12 1.2.1. Nguồn gốc cây lúa 12 1.2.2. Tài nguyên lúa hoang dại 15 1.2.3. Tài nguyên di truyền lúa trồng 17 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về ña dạng nguồn gen lúa 20 1.3.1. Thu thập và lưu giữ nguồn gen lúa 20 1.3.1.1. Thu thập và lưu giữ nguồn gen lúa trên thế giới 20 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp v 1.3.1.2. Thu thập và lưu giữ nguồn gen lúa ở Việt Nam 21 Trang 1.3.2. ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa 24 1.3.2.1. ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa trên thế giới 24 1.3.2.2. ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa ở Việt Nam 26 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu 33 2.2. Nội dung nghiên cứu 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu 33 2.4. Thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 36 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu phân bố nguồn gen lúa theo ñiều kiện sinh thái, xã hội 37 3.1.1. ðặc ñiểm của một số dân tộc trong vùng nghiên cứu 37 3.1.2. Phân bố nguồn gen lúa theo thành phần dân tộc 42 3.1.3. Phân bố nguồn gen lúa theo kiểu canh tác 44 3.1.4. Phân bố nguồn gen lúa theo thành phần cơ giới ñất 45 3.1.5. Phân bố nguồn gen lúa theo phương thức gieo cấy 46 3.2. ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa thu thập tại vùng nghiên cứu 48 3.2.1. Phân loại nguồn gen lúa nếp và lúa tẻ, lúa indica và lúa japonica 48 3.2.1.1. Phân loại nguồn gen lúa nếp, lúa tẻ 48 3.2.1.2. Phân loại nguồn gen lúa theo loài phụ indica và japonica 52 3.2.2 ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa qua một số tính trạng hình thái 56 Trang Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vi 3.2.2.1. ðánh giá một số tính trạng ñịnh tính về hình thái hạt thóc 56 3.2.2.2. ðánh giá một số tính trạng số lượng về hình thái của hạt thóc 61 3.2.3. ðánh giá ña dạng nguồn gen lúa qua một số tính trạng nông sinh học 66 3.2.4 ðánh giá nguồn gen lúa qua một số chỉ tiêu chất lượng 69 3.3. Phân tích tương quan của một số tính trạng 79 3.4. Giới thiệu một số nguồn gen có các ñặc tính tốt phục vụ khai thác sử dụng 82 3.4.1 Giới thiệu nguồn gen có các ñặc tính tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống 82 3.4.2. Giới thiệu nguồn gen có tiềm năng mở rộng sản xuất 84 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 89 KẾT LUẬN 89 ðỀ NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vii DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ADN Axit Deoxyribonucleic D/R Dài/rộng ðBSCL ðồng bằng sông Cửu Long FAO Food and Agricultural Organization (Tổ chức Lương nông thế giới ) IPGRI International Plant Genetic Resources Institute (Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế ) IRRI Interntional Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế) NSLT Năng suất lý thuyết P1.000 Khối lượng 1.000 RAPD Random Amplifield Polymorphic DNA (AND ña hình ñược nhân bội ngẫu nhiên) RFLP Restriction Flagment Length Polymorphism (ña dạng chiều dài ñoạn giới hạn) SðK Số ñăng ký SSR Simple Sequence Repeats (sự lặp lại trình tự ñơn giản) TGST Thời gian sinh trưởng TNTV Tài nguyên thực vật Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp viii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1: Phân bố nguồn gen lúa theo lúa nếp và lúa tẻ 48 Bảng 3.2: Phân bố nguồn gen lúa nếp, lúa tẻ theo hình thức canh tác 49 Bảng 3.3: So sánh một số tính trạng nông sinh học của lúa nếp và lúa tẻ 51 Bảng 3.4: Phân loại lúa indica và japonica theo loại hình canh tác 53 Bảng 3.5: Tham số thống kê về kích thước và khối lượng hạt thóc của lúa indica và lúa japonica 54 Bảng 3.6: Mức ñộ biểu hiện các tính trạng hình thái hạt thóc của các nguồn gen lúa 57 Bảng 3.7: Phân bố nguồn gen lúa nghiên cứu theo mức biểu hiện một số tính trạng hình thái hạt thóc 60 Bảng 3.8: Tham số thống kê về kích thước, khối lượng hạt thóc của các nguồn gen lúa 62 Bảng 3.9: Phân bố nguồn gen lúa theo tính trạng kích thước và khối lượng hạt thóc 64 Bảng 3.10: Tham số thống kê về chiều cao cây và thời gian sinh trưởng của các nguồn gen lúa 67 Bảng 3.11: Phân bố nguồn gen lúa theo chiều cao cây và thời gian sinh trưởng 68 Bảng 3.12: Phân bố nguồn gen lúa theo một số tính trạng chất lượng gạo 69 Bảng 3.13: Tham số thống kê về hàm lượng amylosa theo phân loại nếp, tẻ 74 Bảng 3.14: Phân bố lúa nếp, lúa tẻ theo nhiệt ñộ hóa hồ 76 Bảng 3.15: Ma trận tương quan của một số tính trạng nông sinh học 81 Bảng 3.16: Một số ñặc ñiểm nông sinh học và các yếu tố tạo thành năng suất của các nguồn gen có tiềm năng mở rộng sản xuất 86 Bảng 3.17: Một số chỉ tiêu chất lượng và ñặc tính chống chịu của các nguồn gen có tiềm năng mở rộng sản xuất 87 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ix DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1: Sơ ñồ tiến hoá của 2 loài lúa trồng (Khush, 1997) 14 Hình 3.1: Phân bố nguồn gen lúa theo dân tộc 42 Hình 3.2: Phân bố nguồn gen lúa theo ñịa phương thu thập 43 Hình 3.3: Phân bố nguồn gen lúa theo kiểu canh tác 44 Hình 3.4: Phân bố nguồn gen lúa theo thành phần cơ giới ñất trồng 45 Hình 3.5: Phân bố nguồn gen lúa theo phương thức gieo cấy 46 Hình 3.6: Phân bố nguồn gen lúa nếp, lúa tẻ theo hình thức canh tác 50 Hình 3.7: Phân bố lúa indica và japonica theo lúa nếp, lúa tẻ 55 Hình 3.8: Phân bố nguồn gen lúa thơm theo lúa nếp, lúa tẻ, theo phương thức canh tác và theo loài phụ 71 Hình 3.9: Hàm lượng amylose của các nguồn gen lúa theo loài phụ indica và japonica 73 Hình 3.10: Phân bố nguồn gen lúa theo nhiệt ñộ hóa hồ 75 Hình 3.11: Sơ ñồ hình cây thể hiện sự ña dạng nguồn gen lúa dựa trên các tính trạng nghiên cứu 78 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 1 MỞ ðẦU 1. Tính cấp thiết của ñề tài Tài nguyên di truyền thực vật nói chung và tài nguyên di truyền cây trồng nói riêng là một phần quan trọng của ña dạng sinh học, và là cơ sở sinh học ñể ñảm bảo an ninh lương thực và bảo vệ môi trường của các quốc gia và cả cộng ñồng quốc tế. Thực vật là nguồn cung cấp năng lượng sống cho con người từ xã hội nguyên thuỷ ñến xã hội ngày nay. Sự ña dạng của tài nguyên thực vật cũng chính là ña dạng nguồn năng lượng mà con người ñược cung cấp từ thực vật. Theo ñánh giá của FAO (1996) [29], trên thế giới có khoảng 30 - 50 vạn loài thực vật bậc cao, trong ñó có ba vạn loài ăn ñược, bảy nghìn loài cây trồng. Loài người ñã sử dụng 5.000 loài làm lương thực, thực phẩm trong ba vạn loài ăn ñược. Hiện nay, cây trồng sử dụng làm lương thực, thực phẩm chính ñang bị thu hẹp lại chỉ còn khoảng 30 loài, trong ñó có ba loại chủ yếu bao gồm lúa mỳ, lúa, ngô cung cấp tới hơn nửa nhu cầu năng lượng cho con người. ðiều ñó cho thấy sự ña dạng của tài nguyên thực vật có vai trò to lớn trong xã hội loài người. Thực tế ở nước ta cho thấy, công tác giống cây trồng có vai trò quyết ñịnh trong việc nâng cao năng suất, chất lượng và sản lượng của ngành trồng trọt và nguồn gen cây trồng luôn là yếu tố tiên quyết cho mọi ý tưởng của công tác giống ñể chọn tạo, cải tiến và phát triển giống mới cho các vùng sinh thái khác nhau. Quỹ gen cây trồng vì thế ñược coi là tài sản quý của quốc gia, cần ñược bảo tồn, phát triển và sử dụng bền vững vì lợi ích không chỉ của các thế hệ hôm nay mà còn của muôn ñời sau. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên di truyền thực vật, ñặc biệt là tài nguyên di truyền cây trồng, ñã và ñang bị mất ñi với tốc ñộ nhanh chóng. Quá trình mất mát tài nguyên di truyền do nhiều nguyên nhân, trong ñó tăng dân số, quá trình ñô thị hoá, mở mang giao thông, xây dựng các nhà máy thủy ñiện, khu