Đánh giá các dòng lúa thuần mới phục vụ mục tiêu làm dòng phục hồi

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------      ---------- ðẶNG QUANG KHẢI ðÁNH GIÁ CÁC DÒNG LÚA THUẦN MỚI PHỤC VỤ MỤC TIÊU LÀM DÒNG PHỤC HỒI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN HOAN HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . i LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan các số liệu và kết quả nghiên cứu sử dụng trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn ðặng Quang Khải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian hoàn thành luận văn, ngoài sự nỗ lực, cố gắng của bản thân tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của các quý cơ quan, các thầy cô và bạn ñồng nghiệp. Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Nguyễn Văn Hoan ñã tận tình hướng dẫn giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi nhất ñể tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin trân thành cảm ơn Th.S Nguyễn Thanh Tùng, cán bộ phòng nghiên cứu sáng tạo khoa học công nghệ - Viện nghiên cứu lúa – Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện, hướng dẫn giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Nông học, Khoa sau ñại học, Ban lãnh ñạo Viện nghiên cứu lúa, Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện cho tôi trong suốt quá tình học tập, nghiên cứu ñể tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cám ơn bạn bè, ñồng nghiệp, gia ñình ñã ñộng viên, giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện ñể tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn ðặng Quang Khải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng iv 1 MỞ ðẦU 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 1 1.3 Ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học của ñề tài 2 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Sơ lược về nghiên cứu lúa lai 3 2.2 Nghiên cứu về tính bất dục của con lai F1 7 2.3 Xác ñịnh tỷ lệ phân ly giữa hạt phấn bất dục và hạt phấn hữu dục 14 2.4 Khả năng kết hợp trong chọn giống lúa lai 15 2.5 Những nghiên cứu về gen tương hợp rộng (WCG) 18 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Vật liệu nghiên cứu 22 3.2 Nội dung nghiên cứu 22 3.3 Phương pháp nghiên cứu 22 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 25 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26 4.1 Kết quả ñánh giá sơ bộ nguồn vật liệu ban ñầu 26 4.1.1 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các dòng R 26 4.1.2 Một số ñặc ñiểm nông học của các dòng R nghiên cứu 28 4.1.3 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các dòng R nghiên cứu 36 4.2 ðánh giá một số dòng r trong vụ xuân 2010 38 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . iv 4.2.1 Thời gian từ gieo ñến trỗ và thời gian sinh trưởng của các dòng R và dòng mẹ 38 4.2.2 ðặc ñiểm hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc của một số dòng R nghiên cứu 41 4.2.3 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số dòng R 42 4.2.4 ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ 44 4.3 ðánh giá các tổ hợp lai lựa chọn 52 4.3.1 ðánh giá thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai lựa chọn. 52 4.3.2 ðánh giá ñặc ñiểm cấu trúc thân của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 54 4.3.3 ðặc ñiểm bộ lá của các tổ hợp lai chọn tạo 56 4.3.4 Cấu trúc bông của tổ hợp lai F1 chọn tạo 58 4.3.5 ðặc ñiểm hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 59 4.3.6 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 62 4.3.7 ðánh giá Ưu thế lai của các tổ hợp mới chọn tạo 65 4.3.8 ðánh giá mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lai F1 chọn tạo trong vụ Xuân 2010 66 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 68 5.1 Kết luận 68 5.2 ðỀ NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 73 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . v DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 4.1 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các dòng R nghiên cứu (Vụ mùa 2009) 26 4.2 ðặc ñiểm cấu trúc thân của các dòng R nghiên cứu 29 4.3 ðặc ñiểm cấu trúc bộ lá của các dòng R nghiên cứu 31 4.4 ðặc ñiểm cấu trúc bông các dòng R nghiên cứu 34 4.5 Tình hình sâu bệnh hại các dòng R vụ Mùa 2009 37 4.6 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng các dòng R và dòng mẹ nghiên cứu (vụ Xuân 2010) 39 4.7 Tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc thu ñược của một số dòng R nghiên cứu (%) 41 4.8 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số dòng R nghiên cứu 43 4.9 Khả năng kết hợp chung trên một số tính trạng của các dòng bố mẹ nghiên cứu 46 4.10a Khả năng kết hợp riêng theo tính trạng năng suất cá thể 49 4.10b Khả năng kết hợp riêng theo tính trạng số bông/khóm 50 4.10c Khả năng kết hợp riêng theo tính trạng tỷ lệ hạt chắc/bông 51 4.11 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các tổ hợp lai F1 lựa chọn 53 4.12 ðặc ñiểm cấu trúc thân của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 54 4.13 ðánh giá ñặc ñiểm bộ lá của các tổ hợp lai F1 thu ñược 57 4.14 ðặc ñiểm cấu trúc bông của các tổ hợp lai F1 58 4.15 ðặc ñiểm hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 60 4.16 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai F1 chọn tạo 63 4.17 ðánh giá ưu thế lai của các tổ hợp mới chọn tạo 65 4.18 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại của các tổ hợp lai lựa chọn 67 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . 1 1. MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Lúa lai là một trong những thành tựu lớn nhất trong thập niên 80 của thế kỷ XX, tiến bộ khoa học kỹ thuật này ñã và ñang xâm nhập vào nước ta với tốc ñộ nhanh chóng, trên quy mô ngày càng rộng hơn. Năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 20 – 30% không chỉ ở Trung Quốc mà còn ở hàng loạt các nước trên thế giới. Chính nhờ việc phát hiện ra lúa lai ñã giúp hàng triệu người trên khắp thế giới thoát khỏi lạn ñói triền miên vốn không thể giải quyết trước ñó. ðể con lai F1 có ưu thế lai cao thì bố mẹ phải có sự khác biệt về di truyền. Phép lai xa giữa hai loài phụ của chi Oryza ñạt ñược mục tiêu về sự khác biệt di truyền lớn giữa hai bố mẹ song lại gặp một khó khăn khác là con lai F1 bất dục hoặc bán bất dục. Chính hạn chế này ñã làm cho năng suất của tổ hợp lai không ñạt yêu cầu. Các kết quả nghiên cứu cho thấy gen tương hợp rộng (Wide Compatibility Gene) WCG sẽ khắc phục ñược hiện tượng bất dục của con lai F1. Những năm gần ñây, Viện nghiên cứu lúa – Trường ñại học Nông nghiệp Hà nội ñã chọn tạo ñược một số dòng bố chứa gen tương hợp rộng có triển vọng. ðể góp phần vào nghiên cứu, ứng dụng nguồn gen ñó chúng tôi tiến hành ñề tài: “ðánh giá các dòng lúa thuần mới phục vụ mục tiêu làm dòng phục hồi”. 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 1.1.2. Mục ñích của ñề tài - Tuyển chọn ñược một số dòng phục hồi sinh trưởng, phát triển tốt và có ñặc tính nông sinh học tốt, mang gen tương hợp rộng. - Tuyển chọn ñược một số tổ hợp lai F1 triển vọng. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . 2 1.1.3. Yêu cầu của ñề tài - ðo ñếm các chỉ tiêu nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất. - ðánh giá khả năng phục hồi hữu dục của các dòng phục hồi. - ðánh giá khả năng kết hợp của các dòng phục hồi. - ðánh giá ưu thế lai của con lai F1 dựa trên một số tính trạng cơ bản và năng suất cá thể của con lai. 1.3. Ý nghĩa thực tiễn và ý nghĩa khoa học của ñề tài - ðây là công trình nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, việc nghiên cứu chọn lọc các dòng vật liệu lúa mới (dòng R) phù hợp với ñiều kiện sinh thái của Việt Nam, góp phần làm ña dạng nguồn vật liệu bố (R) cho công tác chọn giống lúa lai hai dòng. - Các kết quả nghiên cứu của ñề tài rất hữu ích với việc khai thác nguồn vật liệu bố mẹ, khắc phục các hạn chế của công tác chọn giống lúa lai hai dòng, ñồng thời có thể dự báo sớm Ưu thế lai của các con lai F1, giúp các nhà chọn giống xác ñịnh ñược các hướng nghiên cứu, lai tạo mới mang lại hiệu quả cao. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Sơ lược về nghiên cứu lúa lai 2.1.1. Cơ sở di truyền của hiện tượng ưu thế lai Hiện tượng con lai hơn hẳn bố mẹ chúng ñã ñược loài người biết ñến từ lâu. Ngay từ thời trung cổ, ở Ai Cập cổ ñại người ta ñã biết lai lừa với ngựa ñể tạo ra con la có sức khỏe như ngựa và dẻo dai như lừa. Nhân dân vùng trung du Bắc bộ từ thời Lê ñã biết tạo con lai vịt ngan lớn nhanh có thịt thơm ngon… Tuy vậy, cho ñến nay vấn ñề cơ sở di truyền học của ưu thế lai vẫn còn nhiều tranh cãi. Có nhiều giả thuyết ñược ñưa ra ñể giải thích hiện tượng này: Giả thuyết tính trội: Giả thuyết tính trội do Davenport ñề xuất. Theo giả thuyết này, ưu thế lai là kết quả của sự tác ñộng tương hỗ giữa các gen trội có lợi ñược hình thành trong quá trình tiến hóa của sinh vật. Các gen trội kiểm soát các tính trạng có lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cơ thể, chúng lấn át các gen lặn có hại tương ứng cùng locus trên nhiễm sắc thể (NST) tương ñồng. ðồng thời con lai F1 sẽ có số gen trội tăng lên nhờ ñó sức sống tốt hơn biểu hiện ưu thế lai rõ rệt. Ví dụ: Khi lai aaBBCCddEE x AAbbccDDee Con lai F1: AaBbCcDdEe có ưu thế rõ rệt Vì gen trội ức chế gen lặn nên A>a, B>b. Trong trường hợp A và B cùng ñiều khiển thể hiện một tính trạng nên ñã làm giá trị tính trạng tăng lên nhiều lần. Giả thuyết siêu trội: Giả thuyết siêu trội do Shull và East ñề xuất. Theo hai ông thì chính dị hợp tử là nguyên nhân quan trọng tạo nên ưu thế lai. Ở trạng thái dị hợp tử theo các alen, mỗi gen trội và gen lặn ñều giữ một chức năng khác nhau do sự Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kinh tế nông nghiệp . 4 phân hóa khác nguồn của các alen. Tác ñộng tương hỗ giữa các alen trong cùng một locus sẽ tạo ra những ảnh hưởng làm cho con lai dị hợp tử có sức sống vượt xa con lai ñồng hợp tử, kết quả là tạo ra ưu thế lai. Sơ ñồ của sự tương tác trên như sau: a1a1<a1a2>a2a2 Hoặc : AA<Aa>aa Thuyết cân bằng do Turbin ñưa ra năm 1971. Theo thuyết này mỗi cơ thể sinh vật ở trạng thái cân bằng di truyền nhất ñịnh và do các gen nằm trong nhân và tế bào chất quyết ñịnh, ñảm bảo một kiểu hình thích ứng với môi trường xung quanh. Khi lai các cá thể ở trạng thái cân bằng di truyền khác nhau trong loài thì ở F1 cân bằng cũ bị phá vỡ tạo nên một cân bằng di truyền mới có thể tốt hơn hoặc xấu hơn cân bằng cũ. Nếu kiểu hình mới tốt hơn thì tạo ra ưu thế lai dương. 2.1.2. Quá trình nghiên cứu, phát triển lúa lai Ở cây lúa J. W. Jones (1926) là người ñầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai trên các tính trạng số lượng và năng suất. Sau Jones có rất nhiều công trình nghiên cứu xác nhận sự xuất hiện ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất (Anomymous-1977, Li-1977), về tích lũy chất khô (Rao-1965, Jenning-1967…), về các ñặc tính sinh lý (cường ñộ quang hợp, diện tích lá…) và về các ñặc tính chống chịu (chịu rét, chịu hạn, chống bệnh, chịu sâu…). Các công trình nghên cứu này khẳng ñịnh việc khai thác ưu thế lai ở cây lúa là hướng rất có triển vọng (Nguyễn Văn Hoan, 2006) [4]. 2.1.3. Lúa lai hệ “ba dòng” Trung Quốc bắt ñầu nghiên cứu lúa lai muộn hơn các quốc gia khác song ñã ñạt ñược những thành tựu vượt bậc và ñã nhanh chóng trở thành cường quốc lúa lai trên thế giới. Mãi ñến năm 1964, Trung Quốc mới bắt ñầu nghiên cứu hiện tượng ưu thế lai trên cây lúa. Thành tựu ghi nhận ban ñầu trong nghiên cứu của Trung Quốc là tìm ñược gen bất dục ñực di truyền tế bào chất Cytoplastic Male Sterility (CMS). Sau ñó ñể duy trì tính bất dục các