Mục tiêu nghiên cứu của luận án là nhằm chọn lọc được các giống lúa canh tác tốt trong điều kiện phèn và phèn mặn mà vẫn duy trì được tính thơm cũng như giữ được những đặc tính tốt của giống. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN PHÚC HẢO NGHIÊN CỨU GIỐNG LÚA THƠM TRONG ĐIỀU KIỆN PHÈN VÀ PHÈN MẶN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 62 62 01 10 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN PHÚC HẢO NGHIÊN CỨU GIỐNG LÚA THƠM TRONG ĐIỀU KIỆN PHÈN VÀ PHÈN MẶN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 62 62 01 10 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS VÕ CÔNG THÀNH 2020 LỜI CẢM TẠ Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Võ Cơng Thành tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi cho lời khuyên kinh nghiệm q báu việc nghiên cứu để tơi hoàn thành luận án GS.TS Hà Thanh Toàn, NGND.PGS.TS Huỳnh Thanh Nhã ThS Nguyễn Thành Long động viên, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt thời gian học nghiên cứu sinh Xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông Nghiệp, khoa Sau Đại học Quý Thầy Cô, anh chị em Bộ môn Di truyền Giống Cây trồng Khoa học Cây trồng PGS TS Lê Việt Dũng, GS.TS Nguyễn Bảo Vệ, PGS.TS Trần Kim Tính, GS.TS Lê Văn Hịa TS Nguyễn Thành Hối hướng dẫn, gợi ý, góp ý cung cấp nhiều thơng tin để tơi hồn thành tốt luận án Các anh chị, cán Trung tâm khuyến nơng tỉnh Long An nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi địa phương để tơi hồn thành tốt phần thí nghiệm đồng luận án Chân thành cảm ơn bạn sinh viên Cơng nghệ giống trồng khố 39, 40 41 đồng hành q trình thực thí nghiệm Xin chân thành cám ơn gia đình tơi ủng hộ cho tơi mặt vật chất lẫn tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi để tơi yên tâm học tập công tác Xin trân trọng ghi nhớ tất đóng góp chân tình, động viên, giúp đỡ nhiệt tình bè bạn anh em mà liệt kê hết trang cảm tạ Tác giả Nguyễn Phúc Hảo i TĨM TẮT Cây lúa mùa Đồng sơng Cửu Long (ĐBSCL) thường canh tác vùng nhiễm phèn, mặn trổ mùa vụ có thời gian chiếu sáng ngày ngắn Vì vậy, việc làm ảnh hưởng quang kỳ giống lúa mùa trì tính thích nghi, có phẩm chất gạo thơm ngon chống chịu phèn, mặn yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ cho sản xuất vùng đất nhiễm phèn, mặn ĐBSCL, đặc biệt, điều kiện hạn hán gần xuất năm làm đất canh tác bị xì phèn hay tượng mặn xâm nhập nhiều làm đất nhiễm mặn ngày trầm trọng Với vật liệu ban đầu giống lúa mùa Nàng Thơm Chợ Đào (NTCĐ) thu thập Cần Đước, Long An - cách xử lý 1.000 hạt vào giai đoạn hạt nảy mầm nhiệt độ 500C suốt thời gian phút, với mục đích gây sốc nhiệt nhằm tạo biến đổi định hạt lúa Những hạt xử lý (Mo) trồng chọn dòng từ hệ M1 đến M5 nhà lưới điều kiện thời gian ngày dài ngày ngắn xen kẽ Kết cho thấy xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt có tần số xuất biến đổi 2‰, chiều dài hạt thay đổi so với giống gốc (tăng 0,1 - 0,2 mm) Tổng cộng dịng lúa chọn, quang kỳ, có thời gian sinh trưởng ngắn (6 tấn/ha Kết PCR với mồi chuyên biệt cho thấy LA15 LA16 có gen thơm đồng hợp lặn fgr Q trình chọn lọc mùi thơm dịng lúa có sử dụng marker phân tử protein liên kết với tính thơm với trọng khối 16kDA, cho hiệu chọn lọc cao xác Từ khóa: Lúa chịu mặn, sốc nhiệt, lúa chịu phèn, lúa không quang kỳ ii SUMMARY Traditional rice in the Mekong Delta are often cultivated in acidic and saline soils, but they can only flower in season with short-day period due to its photoperiod sensitive Therefore, deflecting the photoperiod sensitive of these good quality, good adaptability and salinity tolerance seasonal rice varieties is an urgent requirement, to providing seed for production in the acidic and salty soils in the Mekong Delta Especially, in drought conditions that almost occurs every year, makes the soil become contaminated with alum, or the phenomenon of salinity intrusion, makes the soil more and more salty This study was carried out with a traditional rice variety: “Nang Thom Cho Dao”, by treating 1.000 seeds in the germination stage at temperature is 500C during minutes to create heat shock, from which a certain change occurs in the grain The treated seeds (M0) were planted and clone from generation M1 to M5 in the greenhouse with long - day and short - day lighting time alternating condition The results showed that, heat shock treatment had frequency of changes was 2‰, the rice grain length changed in compared to the original variety (increased 0.1 to 0.2 mm) Four of new rice lines were selected, photoperiod insensitive, with short duration ( tons/ha The PCR results with specific primers suggested that LA15 and LA16 lines have homozygous aromatic genes The aroma selection process of new rice lines using the aroma-linked protein molecule marker, with a molecular weight is 16kDA, gives high selection efficiency and accuracy Keywords: Salinity tolerant rice variety, temperature shock method, acidtolerant rice, non - photoperiod muatant rice iii MỤC LỤC Mục 1.1 1.2 1.2.1 1.2.1 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 Nội dung Lời cảm tạ Tóm tắt Tiếng Việt Sumary Trang cam kết kết Mục lục Danh sách bảng Danh sách hình Danh mục từ viết tắt Chương 1: GIỚI THIỆU Tính cấp thiết Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung Mục tiêu cụ thể Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học luận án Ý nghĩa thực tiễn luận án Điểm luận án Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Thực trạng nghiên cứu canh tác lúa thơm ĐBSCL Đất phèn phèn nhiễm mặn Đất phèn Đất phèn nhiễm mặn Ảnh hưởng pH đất; ngưỡng chịu phèn sở di truyền tính chống chịu phèn lúa Vai trị pH đất Độc nhơm sở di truyền tính chống chịu độ độc nhơm (phèn nhơm) Độc sắt sở di truyền tính chống chịu độ độc sắt (phèn sắt) Ảnh hưởng mặn khả chống chịu mặn lúa Ảnh hưởng mặn trồng Ảnh hưởng mặn lên trình sinh trưởng phát triển lúa Ngưỡng chống chịu mặn lúa Một số kết nghiên cứu về tính chống chịu phèn mặn lúa Kết nghiên cứu tính chống chịu phèn Kết nghiên cứu tính chống chịu mặn Mùi thơm yếu tố cấu thành mùi thơm gạo v Trang i ii iii iv v ix xi xii 2 2 2 3 6 9 10 12 15 15 17 19 20 20 21 23 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.7 2.7.1 2.7.2 2.8 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.8.6 2.8.7 2.9 2.9.1 2.9.2 2.9.3 2.9.4 2.10 2.10.1 2.10.2 2.10.3 2.10.4 2.10.5 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Mùi thơm gạo Các hợp chất tạo nên mùi thơm gạo Một số nghiên cứu nước mùi thơm lúa Ứng dụng kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE công tác chọn tạo giống lúa thơm Các công cụ kỹ thuật proteomics Các kỹ thuật phân tách protein Phẩm chất hạt gạo Tổng quan phẩm chất hạt gạo Chiều dài, hình dạng hạt gạo Độ bạc bụng Hàm lượng protein Hàm lượng amylose Độ trở hồ Độ bền thể gel Đột biến Đột biến gen chế đột biến Các phương pháp gây đột biến lúa Cơ sở khoa học phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt Một số kết nghiên cứu liên quan đến phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt Đặc điểm giống lúa Nàng Thơm Chợ đào địa phương đặc điểm vùng nghiên cứu Một số đặc điểm giống lúa Nàng Thơm Chợ đào địa phương Vị trí địa lý Điều kiện khí hậu thời tiết Đất đai Tài nguyên nước chế độ thủy văn vùng Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thời gian, phương tiện nghiên cứu Thời gian địa điểm Vật liệu thí nghiệm Thiết bị, hố chất Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt Phương pháp chọn dòng Phương pháp đánh giá khả chịu mặn NaCl giống lúa điều kiện nhà lưới Phương pháp đánh giá khả chịu phèn nhôm Al2(SO4)3 giống lúa điều kiện nhà lưới vi 23 23 26 28 28 29 31 31 31 31 32 32 33 33 34 34 35 37 39 41 42 42 43 43 44 46 46 46 47 48 49 49 50 51 52 Phương pháp đánh giá khả chịu phèn sắt FeSO4 giống lúa điều kiện nhà lưới 3.3.6 Phương pháp đánh giá phẩm chất hạt gạo 3.3.7 Đánh giá sơ khởi nhà lưới hệ M5 3.3.8 Khảo nghiệm (Quy phạm khảo nghiệm giống VCU Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn, 2011) 3.3.9 Phương pháp điện di protein SDS-PAGE (Laemmli, 1970) 3.3.10 Nhận diện gen thơm thị phân tử ADN (Rogers and Bendich, 1994) có cải tiến 3.4 Phương pháp xử lý số liệu Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 4.1 Kết tạo dòng lúa phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt chọn dòng phân ly từ hệ M1 đến M4 4.1.1 Kết xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt (thế hệ M1) 4.1.2 Thế hệ M2 đến hệ M4 4.2 Kết đánh giá dòng triển vọng hệ M5 4.2.1 Đặc tính nơng học thành phần suất, suất dòng hệ M5 4.2.2 Đánh giá số tiêu chất lượng hạt dòng lúa NTCĐ chọn lọc hệ M5 4.2.3 Đánh giá khả chống chịu mặn dòng NTCĐ chọn lọc hệ M5 4.2.4 Kết đánh giá khả chống chịu phèn dòng NTCĐ chọn lọc hệ M5 4.3 Kết khảo nghiệm vụ Đông Xuân 2016-2017 vụ Hè Thu 2017 Mộc Hoá thị xã Kiến Tường, tỉnh Long An 4.3.1 Khả chống chịu phèn giống/dịng lúa qua vụ Đơng Xn 2016-2017 vụ Hè Thu 2017 Tân Thành, Mộc Hóa, Long An 4.3.2 Khả chống chịu phèn giống/dòng lúa qua vụ Đông Xuân 2016-2017 vụ Hè Thu 2017 thị xã Kiến Tường, Long An 4.3.3 Kết đánh giá khả chống chịu phèn đồng 4.4 Kết ứng dụng thị phân tử đánh giá độ mùi thơm dòng triển vọng 4.4.1 Đánh giá độ kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE 4.4.2 Kết xác định dấu thị protein (polypeptide) liên kết với tính thơm lúa 4.4.3 Kết nhận diện gen thơm giống/dịng lúa thí nghiệm thị phân tử ADN Chương 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận 3.3.5 vii 54 56 60 64 71 72 72 73 73 73 75 75 78 80 85 91 91 97 102 104 104 106 111 113 5.2 Đề nghị Các cơng trình cơng bố kết nghiên cứu luận án Tài liệu tham khảo Bảng phân tích phương sai Một số hình ảnh thí nghiệm viii 113 115 116 124 137 ... hướng nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu giống lúa thơm điều kiện phèn và phèn mặn? ?? đặt ra, nhằm chọn lọc các giống lúa canh tác tốt điều kiện phèn và phèn mặn mà trì tính thơm cũng... tính tốt của giống 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu chung Chọn lọc giống/ dòng lúa thơm phát triển điều kiện phèn và phèn mặn 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Chọn giống/ dòng lúa thơm ngắn... liệu nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu Chọn lọc giống, dịng lúa thơm mới, có khả phát triển điều kiện đất bị nhiễm phèn, phèn mặn bằng biện pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt vào