Luận văn đánh giá quần thể lai lại (backcross) phục vụ cho chọn giống lúa kháng rầy nâu tại đồng bằng sông cửu long

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI PHẠM THỊ THU HÀ ðÁNH GIÁ QUẦN THỂ LAI LẠI (BACKCROSS) PHỤC VỤ CHO CHỌN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU TẠI ðỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 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 – 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan số liệu và kết quả ñược nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa ñược sử dụng trong bảo vệ bất kì một học vị nào. Tôi xin cam ñoan mọi sự giúp ñỡ ñể tôi hoàn thành luận văn này ñã ñược cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn PHẠM THỊ THU HÀ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Nguyễn Văn Hoan – cán bộ giảng dạy bộ môn Di truyền – Chọn giống cây trồng, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Thị Lang trưởng bộ môn Di truyền – chọn giống, và các cán bộ ñồng nghiệp ở Viện Lúa ðồng Bằng Sông Cửu Long ñã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Di truyền – chọn giống cây trồng và Viện Sau ñại học – trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành tốt ñề tài này. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia ñình, người thân, bạn bè ñã luôn ủng hộ, giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tác giả luận văn PHẠM THỊ THU HÀ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii 1 MỞ ðẦU i 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 3 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4 2.1 Cây Lúa 4 2.2 Rầy nâu và gen kháng rầy nâu 7 2.3 Các loại ADN marker 22 2.4 Lập bản ñồ di truyền trên lúa nhờ marker phân tử 26 2.5 Lập bản ñồ cho gen kháng rầy nâu 26 2.6 Chọn giống nhờ marker phân tử (Theo Nguyễn thị Lang, 2006) 27 2.7 Ứng dụng SSR Và STS marker 29 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Vật liệu 36 3.2 Phương pháp nghiên cứu 40 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 4.1 ðánh giá sự ña dạng của nguồn gen khang rầy nâu 50 4.1.1 ðánh giá ngoài ñồng 50 4.1.2 Thanh lọc trong nhà lưới 50 4.1.3 Phân nhóm di truyền theo kiểu hình 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iv 4.2 ðánh giá kiểu hình 53 4.2.1 Thanh lọc giai ñoạn mạ 13 tổ hợp BC1F1 53 4.2.2 Thanh lọc giống bố mẹ 56 4.2.3 Phân tích ANOVA theo kiểu hình 57 4.2.4 ðánh giá quần thể ngoài ñồng 57 4.3 ðánh giá kiểu gen 59 4.3.1 Kết quả kiểm tra chất lượng ADN 59 4.3.2 Kết quả chạy PCR 60 4.3.3 So sánh ñánh giá kiểu hình và ñánh giá kiểu gen 62 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 64 5.1 Kết luận 64 5.2 ðề nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 1 73 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AFLP Amplified fragment length polymorphis ALP Amplicon length polymorphism AP-PCR Arbitrary primer - PCR BC Backross BPH Brown planthopper DBTD ðột biến tám dài DBTDT ðột biến tám dài thuần ðBSCL ðồng Bằng Sông Cửu Long HK Hơi kháng HN Hơi nhiễm IRRI Viện lúa Quốc Tế K Kháng KT Kói thum MAS Marker-assisted selection N Nhiễm NGD Nàng gước ñỏ NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn EDTA Disodium ethylen diamin tetraacetate ETS Expressed tagged sites FISH Fluorescent in situ hybridization PCR Polymerase chain reaction PƯ Phản ứng QTL Quantitative trait loci RN Rất nhiễm RFLP Restriction fragment length polymorphism Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vi SDS Sodium dodecyl sulfat SSCP Single strand conformation polymorphism SSR Simple sequence repeat ( microsatellite) STS Sequence - tagged sites TRIS Trizma base Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2. 1 Các loại ADN marker thông dụng 23 2.2 Danh sách gen kháng rầy nâu ñược biết 27 3.1 Danh sách 7 tổ hợp lai và 7 giống lúa bố mẹ ñược tiến hành thí nghiệm 36 3.2 Thành phần dung dịch loading buffer 10X 38 3.3 Thành phần TAE 50X 38 3.4 Các thành phần pha dung dịch PCR cho 1 phản ứng 47 3.5 Chu trình hoạt ñộng của máy như sau: 48 4.1 Sự phân bố tính kháng rầy nâu trên 21 giống sau khi thanh lọc 50 4.2 Cấp phản ứng và chỉ số hại của rầy nâu trên 21 giống lúa 51 4.3 Sự phân bố cấp gây hại trên 13 tổ hợp BC 1 F 1 54 4.4 phản ứng của rầy nâu trên 8 giống bố mẹ 56 4.5 Phản ứng rầy nâu trên 13 tổ hợp BC 1 F 1 57 4.6 Xem xét tỷ lệ phân ly của các tổ hợp lai BC 1 F 1 bằng phép thử Chi bình phương 58 4.7 So sánh kiểu gen và kiểu hình 63 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… viii DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Rầy trưởng thành dạng cánh dài 12 2.2 Rầy trưởng thành dạng cánh ngắn 12 2.3 Ấu trùng của rầy nâu 13 2.4 Trứng rầy nâu 13 2.5 Vòng ñời rầy nâu 14 3.1 Bộ dụng cụ ñể chiếc tách ADN 39 3.2 TN1 41 3.3 Lồng nuôi rầy 41 3.4 Rầy cám 41 3.5 Lúa ñược cấy trên khay bùn mịn 42 3.6 Khay lúa trước và sau khi chủng 43 3.7 Sơ ñồ phát triển quần thể con lai hồi giao 44 3.8 Lúa gieo ñược 7 ngày 44 3.9 Lúa ñược thả rầ 44 3.10 Khay lúa trước và sau khi chủng 45 3.11 Φ 174 marker cắt bởi enzyme Hinf I ñược tách trên gel agarose 49 4.1 Phân nhóm di truyền 21 giống lúa theo kiểu hình 52 4.2 Tỷ lệ gây hại của rầy nâu trên 13 tổ hợp lai 53 4.3 Sự biểu hiện cấp gây hại của 13 tổ hợp 55 4.4 Tỷ lệ gây hại của rầy nâu trên 13 tổ hợp lai BC 1 F1 59 4.5 Kết quả kiểm tra chất lượng DNA trên gel agarose 0,9% 60 4.6 Sản phẩm khuếch ñại PCR với primer VL3,4 61 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng, nuôi sống hơn 1/3 nhân loại trên thế giới. Riêng tại Việt Nam, cây lúa không chỉ là cây lương thực thực phẩm mà còn là cây trồng ñóng góp lớn nhất trong ngành nông nghiệp (Nguyễn Văn Hoan, 2007). Trong quá trình sinh trưởng phát triển cây lúa chịu nhiều tác ñộng của bệnh hại và côn trùng tấn công làm giảm năng suất và phẩm chất gạo. Côn trùng và bệnh hại cây trồng là vấn ñề nan giải hàng ñầu trong sản xuất lúa (Hà Minh Trung, 1985) mà rầy nâu là ñối tượng gây hại rất nguy hiểm. Trong ñiều kiện thâm canh với giống lúa mới cao sản ngắn ngày, chịu bón nhiều phân ñạm kết hợp với khí hậu gió mùa nóng ẩm quanh năm tạo ñiều kiện thuận lợi cho dịch hại phát triển, do ñó mà cây lúa chịu nhiều tác ñộng của bệnh hại và côn trùng tấn công làm giảm năng suất và phẩm chất gạo. Trong ñó, r ầy nâu (Nilaparvata Lugens Stal.) là loại dịch hại nguy hiểm tại nhiều vùng sản xuất lúa trên thế giới và các nước Châu Á trong ñó có Việt Nam. Ngoài trực tiếp gây “cháy rầy”, rầy nâu còn là tác nhân truyền bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá (Rice ragged stunt virus) là những bệnh hại do virus gây hại nguy hiểm. ðể hạn chế tối ña thiệt hại năng suất lúa do rầy nâu gây ra, ñồng thời góp phần thực hiện mục tiêu an toàn lương thực Quốc gia và khu vực trên cơ sở an toàn cho môi trường sinh thái, chương trình sử dụng giống kháng cần ñược ñặt ra và giải quyết. Vì vậy, nhiều nhà chọn giống ñã cố gắng tìm nhiều vật liệu quí ñể lai tạo với mục ñích tạo ra giống mới có năng suất cao, phẩm chất gạo tốt, kháng sâu bệnh, chống chịu ñược với ảnh hưởng bất lợi của môi trường và giảm thiểu sử dụng nông dược (Nguyễn Thị Lang et al., 2006).