Nghiên cứu đặt điểm nông sinh hoc của một số dòng TGMS tại vùng gia lộc hải dương

Luận văn

Bộ giáo dục đào tạo trờng đại học nông nghiƯp hµ néi

 nguyễn thành luân NGHIấN CU ðẶC ðIỂM NƠNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DỊNG TGMS TI VNG GIA LC - HI DNG Luận văn thạc sĩ nông nghiệp Chuyên ngành: Di truyền chọn giống c©y trång M· sè: 60.62.05 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: ts hà văn nhân Hà Nội - 2009 LI CAM ðOAN -Tơi xin cam đoan Kết nghiên cứu trình bày luận văn tơi thực hiện, số liệu, nêu luận án trung thực chưa cơng bố luận án khác Mọi giúp ñỡ cho việc thực luận văn ñã ñược cảm ơn Các thơng tin trích dẫn sử dụng luận án ñều ñược ghi rõ nguồn gốc Học viên Nguyễn Thành Luân Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i LỜI CẢM N Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, nỗ lực thân, nhận đợc giúp đỡ, bảo tận tình nhiều tập thể cá nhân trờng Trớc hết, xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Hà Văn Nhân - Trởng Bộ môn Chọn giống lúa thâm canh, Phó Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu phát triển lúa thuần, Viện Cây lơng thực Cây thực phẩm, Gia Lộc Hải Dơng đà tận tình bảo, hớng dẫn cụ thể, động viên hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đồng thời gửi lời cảm ơn tới tập thể cô, chú, toàn thể anh, chị, em Trung tâm Nghiên cứu phát triển lúa Viện Cây lơng thực Cây thực phẩm, Gia Lộc Hải Dơng đà giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho suốt trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Di truyền giống, Khoa Nông học, Viện đào tạo sau Đại học Trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội đà dạy bảo, hớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn tới gia đình, ngời thân bạn bè đà giúp đỡ, động viên, cổ vũ suốt trình học tập đặc biệt thời gian viết luận văn vừa qua để có đợc thành công Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Thành Luân Trng i hc Nụng nghip H Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………ii MỤC LỤC Lời cam ñoan Trang i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Những chữ viết tắt ñược sử dụng luận án v Danh mục bảng, biểu vi MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển ưu lai lúa 2.2 Cơ sở di truyền tượng ưu lai lúa 2.3 Sự biểu ưu lai lúa 10 2.4 Các hệ thống lúa lai 12 2.5 Quá trình nghiên cứu phát triển lúa lai Việt Nam 33 2.6 Những tồn nghiên cứu phát triển lúa lai Việt Nam 36 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 3.1 Vật liệu nghiên cứu 38 3.2 Nội dung nghiên cứu 38 3.3 ðịa ñiểm thời gian nghiên cứu 38 3.4 Phương pháp nghiên cứu 38 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 4.1 ðặc điểm nơng sinh học dịng bố, mẹ 41 4.1.1 ðặc điểm hình thái 41 4.1.2 ðặc điểm nở hoa đặc ñiểm hạt phấn 43 4.1.3 Khả chuyển ñổi hữu dục - bất dục ñiều kiện tự nhiên dịng TGMS Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iii 44 4.1.4 Số lá/ thân thời gian sinh trưởng dòng bố mẹ 47 4.1.5 Một số đặc điểm nơng sinh học khác dịng bố mẹ 48 4.1.6 Khả giao phấn tự nhiên dịng TGMS 50 4.1.7 ðánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh hại đồng ruộng dịng bố mẹ 51 4.1.8 Năng suất yếu tố cấu thành suất dòng bố mẹ 52 4.2 54 Kết ñánh giá ñặc ñiểm tổ hợp lai vụ xn 2009 4.2.1 ðặc điểm hình thái 54 4.2.2 Tính trạng số thời gian sinh trưởng 56 4.2.3 Một số đặc điểm nơng sinh học khác tổ hợp lai 58 4.2.4 Mức ñộ nhiễm sâu, bệnh hại đồng ruộng tổ hợp lai (ñiểm) 60 4.2.5 Các yếu tố cấu thành suất suất tổ hợp lai 62 4.2.6 ðánh giá số tiêu chất lượng tổ hợp lai 65 4.3 ðánh giá ưu lai số đặc tính nơng sinh học suất lai F1 67 4.3.1 ðánh giá ưu lai thực (Hb) ưu lai chuẩn (Hs) số đặc tính nơng sinh học 67 4.3.2 ðánh giá ưu lai thực ưu lai chuẩn số tính trạng suất 4.3 70 Sơ ñánh giá khả kết hợp dịng tham gia thí nghiệm 72 4.3.1 Khả kết hợp chung dòng bố mẹ 72 4.3.2 Khả kết hợp riêng dòng bố mẹ 74 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 76 5.1 Kết luận 76 5.2 ðề nghị 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Phụ lục 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………iv NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT ðƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Chữ viết tắt CMS: Cytoplasmic Male Sterile Dòng B: Maintainer line Dòng R: Restorer line EGMS: Environmental-sensitive Genic Male Sterility F: (Fertile) GCA: General Combining Ability Hb: Heterobehiosis Hs: Standard heterosis IRRI: International Rice Research Institute RAPD: Rapid analysis polymorphysm DNA RFLP: Restriction fregmenth length polymorphysm RCBD: Random Complete Block Design TGMS: Thermo- sensitive Genic Male Sterile PGMS: Photoperiod-sensitive Genic Male Sterile P(T)GMS: Photoperiod and thermosensitive Genic Male Sterile T(P)GMS: Thermo and Photoperiod sensitive Genic Male Sterile SCA: Specific combining ability ƯTL WA: Wild Aborted Nghĩa Bất dục đực tế bào chất, ký hiệu dịng A Dịng phục trì bất dục cho dịng A Dịng phục hồi hữu dục cho dịng A Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với điều kiện mơi trường Hữu dục Khả kết hợp chung Ưu lai thực Ưu lai chuẩn Viện Nghiên cứu lúa quốc tế Phân tích nhanh đa hình độ dài mảnh phân cắt DNA ða hình độ dài mảnh phân cắt DNA Thiết kế thí nghiệm theo khối hồn tồn ngẫu nhiên Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với quang chu kỳ nhiệt ñộ Bất dục ñực di truyền nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ quang chu kỳ Khả kết hợp riêng Ưu lai Bất dục đực dạng dại Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………v DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU SỐ LIỆU TT 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 TT 4.1 4.2 Tên bảng Một số ñặc ñiểm hình thái dịng bố mẹ ðặc điểm nở hoa đặc điểm hạt phấn dịng bố mẹ Tỷ lệ hạt phấn hữu dục tỷ lệ kết hạt dịng TGMS điều kiện tự nhiên thời vụ khác Thời gian sinh trưởng dịng bố mẹ Một số đặc điểm nơng sinh học khác dịng bố mẹ vụ xuân 2009 Tỷ lệ kết hạt dòng TGMS lai với dòng bố vụ mùa 2008 Mức ñộ nhiễm sâu bệnh hại ñồng ruộng dịng bố mẹ vụ mùa 2008 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại đồng ruộng dịng bố mẹ vụ xuân 2009 Năng suất yếu tố cấu thành suất dòng bố mẹ ñiều kiện vụ xuân 2009 Một số ñặc ñiểm hình thái độ đồng ruộng tổ hợp lai Số thời gian sinh trưởng tổ hợp lai vụ xuân 2009 Một số ñặc ñiểm nông học tổ hợp lai F1 vụ xuân 2009 Mưc ñộ nhiễm sâu bệnh hại ñồng ruộng tổ hợp lai vụ xuân 2009 Các yếu tố cấu thành suất suất tổ hợp lai vụ xuân 2009 Chất lượng xay xát tổ hợp lai F1 vụ xuân 2009 Giá trị ưu lai thực ưu lai chuẩn chiều cao tổ hợp lai vụ xuân 2009 Giá trị ưu lai thực ưu lai chuẩn thời gian sinh trưởng tổ hợp lai vụ xuân 2009 Giá trị ưu lai thực ưu lai chuẩn số tính trạng suất tổ hợp lai vụ xuân 2009 Khả kết hợp chung số tính trạng dịng bố mẹ Giá trị khả kết hợp riêng tính trạng suất thực thu dịng bố mẹ Tên biểu đồ Tỷ lệ hạt phấn hữu dục dòng TGMS ñiều kiện tự nhiên (%) Tỷ lệ kết hạt dịng TGMS điều kiện tự nhiên (%) Trang 42 43 45 47 49 50 51 52 53 55 57 59 61 63 65 67 69 70 73 75 Trang 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………vi 46 MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Lúa lương thực quan trọng chủ yếu giới, ñặc biệt nước Châu Á Theo số liệu thống kê FAO, diện tích lúa giới 147 triệu hecta, chiếm khoảng 11% diện tích đất canh tác Sản phẩm lúa gạo hàng năm khoảng 576 triệu tấn, góp phần ni sống nửa dân số giới (Yuan L.P 2003) [103] Hơn 90% sản phẩm lúa gạo quốc gia Châu Á ñược dùng làm thức ăn chủ yếu [102] [103] Chính việc trồng lúa tất yếu quan trọng thiếu ñể ñảm bảo an ninh lương thực giới ñặc biệt nước Châu Á Các nhà khoa học dự tính với mức tăng dân số sản lượng lúa gạo phải ñạt ñược 760 triệu vào năm 2020 [103] Tuy nhiên nhiều quốc gia ñặc biệt Châu Á có Việt Nam đất canh tác ngày bị thu hẹp cơng nghiệp hố chuyển đổi mục đích sử dụng Trước tình hình ñó ñể ñáp ứng ñược nhu cầu gạo giới, việc tăng suất lúa ñơn vị diện tích biện pháp hữu hiệu việc ñổi giống biện pháp quan trọng hàng ñầu Công nghệ sản xuất lúa lai ñời, ñầu tiên Trung Quốc nhanh chóng ứng dụng rộng rãi số quốc gia khác Trung Quốc như: Ấn ðộ, Việt Nam, Indonesia, Phillipin, Bangladesh, … ðây hướng ñi ñể tăng nhanh sản lượng lúa góp phần giải vấn đề an ninh lương thực toàn cầu Ở Việt Nam năm gần ñây việc áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật lúa lai có kết to lớn Diện tích lúa lai phát triển nhanh miền Bắc, tăng từ 80.000ha vào năm 2001 lên 600.000ha năm 2004 [19] Tuy nhiên dòng, giống bố mẹ, tổ hợp lai F1 ñang ñược trồng phổ biến nước ta chủ yếu ñược nhập nội từ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………1 Trung Quốc với lượng giống nhập lên 17 nghìn tấn/năm, chiếm 80% nhu cầu nên giá thành hạt giống cao khơng chủ động nguồn giống Bên cạnh tổ hợp ñưa vào trồng nước ta dễ bị nhiễm sâu bệnh ñặc biệt bệnh bạc ñiều kiện vụ mùa ðể khắc phục nhược ñiểm trên, quan nghiên cứu nước ñã ñang tiến hành nghiên cứu ñể chọn tạo dòng bố, mẹ, tổ hợp lai phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta Thành cơng việc gây tạo dịng TGMS nước ñã ñặt sở vững cho việc tạo tổ hợp lúa lai Việt Nam ðể sử dụng có hiệu dịng TGMS có triển vọng chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm nơng sinh học số dòng TGMS vùng Gia Lộc Hải Dương” 1.2 Mục ủớch nghiờn cu - Xác định đợc nhng ủc ủim hình thái, nơng sinh học số dịng TGMS vùng Gia Lộc, Hải Dơng - Tỡm ủc mt, hai dòng tốt làm dòng mẹ cho tổ hỵp lúa lai hai dịng 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài - ðề tài ñược thc hin s b sung dòng TGMS cho tập đoàn ; bổ sung cỏc c s d liệu dịng TGMS chọn Việt Nam, ñồng thời tài liệu nghiên cứu giảng dạy trường ðại học, Cao ñẳng sở ñể tạo tổ hợp lai Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Lịch sử nghiên cứu phát triển ưu lai lúa 2.1.1 Khái niệm Ưu lai (Heterosis) thuật ngữ ñể tính hẳn lai F1 so với bố mẹ chúng tính trạng hình thái, khả sinh trưởng, sức sống, sức sinh sản, khả chống chịu với điều kiện bất thường thích nghi, suất, chất lượng hạt đặc tính khác [35][40] Lúa lai (Hybrid rice) thuật ngữ dùng ñể gọi giống lúa sử dụng hiệu ứng ưu lai ñời F1 Hạt giống lúa lai (hạt F1) sử dụng lần mà hiệu ứng ưu lai thể mạnh [13] 2.1.2 Tóm tắt trình nghiên cứu lúa lai giới Hiện tượng ưu lai ñược nhà khoa học phát sớm giống trồng vật ni (Beall, 1878; Sull, 1904) Người ta khai thác hiệu ứng ưu lai tạo giống trồng cao sản như: ngô lai, bắp cải, hành tây, cà chua sử dụng ưu lai thương phẩm đem lại lợi ích kinh tế vơ lớn lao cho ngành chăn nuôi trồng trọt [13][40][45] Năm 1926 J W Jones (nhà thực vật học người Mỹ) lần ñầu tiên báo cáo xuất ưu lai tính trạng số lượng suất [40][64] Sau Jones có nhiều cơng trình nghiên cứu xác nhận xuất ưu lai suất, yếu tố cấu thành suất (Anonymous, 1977; Li, 1977; Lin Yuan, 1980 Các cơng trình nghiên cứu tập trung vào vấn ñề như: chất di truyền biểu ưu lai phương pháp khai thác ưu lai [45][50][52][55][72] Những người ñề xuất mở rộng lúa lai thương phẩm nhóm nhà khoa học Ấn ðộ [56][65][75], hầu hết cơng trình nghiên cứu chưa thành cơng chưa tìm phương pháp sản xuất hạt lai phù hợp [13] [57][58] Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………3 ... [45][55] d) Ưu lai thời gian sinh trưởng ða số lai F1 có thời gian sinh trưởng dài thường dài bố mẹ sinh trưởng dài nhất, thời gian sinh trưởng lai phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng dòng bố phục... Một số kết nghiên cứu khác lại xác ñịnh thời gian sinh trưởng lai tương ñương ngắn thời gian sinh trưởng dòng bố mẹ chín muộn, ưu lai thời gian sinh trưởng có giá trị âm [74] Thời gian sinh trưởng... dịng TGMS có triển vọng chúng tơi tiến hành ñề tài: ? ?Nghiên cứu ñặc ñiểm nông sinh học số dòng TGMS vùng Gia Lộc Hải Dương? ?? 1.2 Mc ủớch nghiờn cu - Xác định đợc nhng đặc điểm hình thái, nơng sinh