đánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá của tập đoàn các giống lúa nếp ở địa phương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------------ NGUYỄN THỊ THANH TUYẾT ðÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH BẠC LÁ CỦA TẬP ðOÀN CÁC GIỐNG LÚA NẾP ðỊA PHƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI - 2009 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thanh Tuyết Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành bản luận văn này ngoài sự cố gắng của bản thân tôi còn nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của nhiều cá nhân và tập thể. Trước hết, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS.TS Phan Hữu Tôn, người ñã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Viện Sau ñại học, khoa Nông học, khoa Công nghệ sinh học, bộ môn công nghệ sinh học ứng dụng trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực tập. Cuối cùng xin cảm ơn gia ñình, ban bè và ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 10 tháng 9 năm 2009 Tác giả Nguyễn Thị Thanh Tuyết Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan………………………………………………………………….i Lời cám ơn………………………………………………………………… ii Mục lục……………………………………………………………………….iii Danh mục các chữ viết tắt………….……………………………………… vi Danh mục các bảng………………………………………………………… vii Danh mục các hình………………………………………………………….viii 1. MỞ ðẦU . 1 1.1 ðặt vấn ñề 1 1.2 Mục ñích 3 1.3 Yêu cầu 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Những nghiên cứu cơ bản về cây lúa. 4 2.1.1 Nguồn gốc cây lúa . 4 2.1.3 Nghiên cứu nguồn gen di truyền cây lúa……………………………… 6 2.1.4 Các ñường hướng lai chọn tạo giống lúa . 10 2.2 Nghiên cứu về bệnh bạc lá lúa…………………………………………13 2.2.1 Nguồn gốc, phân bố của bệnh bạc lá lúa . 13 2.2.2 Tác hại của bệnh bạc lá lúa . 14 2.2.3 Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa . 16 2.2.4 Triệu chứng bệnh bạc lá lúa 17 2.2.5 Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam 19 2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng ñến sự phát sinh phát triển bệnh bạc lá lúa ….19 2.2.7 Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa 20 2.2.8 Cơ sở khoa học của chọn giống chống bệnh bạc lá .22 2.2.9 Nghiên cứu chỉ thị phân tử chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá 27 2.2.10 Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa .29 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .35 3.1 Vật liệu nghiên cứu 35 3.3 Phương pháp nghiên cứu 36 3.3.1 Phương pháp khảo sát tập ñoàn các giống lúa nếp ñịa phương 36 3.3.2 Phương pháp lây nhiễm và ñánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá nhân tạo…………………. 44 3.3.3 Phương pháp sử dụng chỉ thị phân tử PCR tìm gen kháng bệnh bạc lá Xa4, xa5, Xa7 . 46 3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu…………………………………………… 52 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53 4.1 Kết quả khảo sát một số ñặc ñiểm nông sinh học của tập ñoàn các giống lúa nếp ñịa phương……………………………………………………. 53 4.1.1 Tình hình sinh trưởng phát triển giai ñoạn mạ . 53 4.1.2 Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng . 55 4.1.3 Kết quả nghiên cứu ñặc ñiểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm 62 4.1.5 Kết quả nghiên cứu một số ñặc ñiểm của thân và bông . 68 4.1.6 Kết quả ñánh giá khả năng kháng nhiễm sâu bệnh trên ñồng ruộng….71 4.1.7 Kết quả nghiên cứu ñặc ñiểm nông sinh học………………………….74 4.1.8 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 77 4.1.9 Một số chỉ tiêu ñánh giá chất lượng hạt gạo………………………… 82 4.1.10 Kết quả ñánh giá mùi thơm trên lá và trên gạo…………………… .84 1.1.11 Kết quả ñánh giá chất lượng nấu nướng và ăn uống……………… .85 4.2 ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng lây nhiễm bệnh nhân tạo 88 4.3 Kết quả ứng dụng kỹ thuật PCR xác ñịnh gen kháng bệnh bạc lá Xa4, xa5, Xa7………………………………………………………………. 97 4.3.1 Kiểm tra ñộ tinh sạch của DNA 97 4.3.2 Ứng dụng kỹ thuật PCR ñể xác ñịnh các Xa – gens 98 4.4 Giới thiệu một số giống triển vọng .103 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ . 106 5.1 Kết luận……………………………………………………………….106 5.2 ðề nghị………………………………………………………………. 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 PHỤ LỤC………………………………………………………………….114 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT - bp: Kích thước cặp bazơ trên cột ñiện di - CNSH: Công nghệ sinh học - cs: Cộng sự - CTPT: Chỉ thị phân tử - ctv: Cộng tác viên - g/khóm: Gam trên khóm - NST: Nhiễm sắc thể - NXB : Nhà xuất bản - PCR: Polymerase Chain Retriction - RFLP: Retriction Fragment Length Polymorphirm - Số bông hữu hiệu/khóm: Số bông hữu hiệu trên khóm - Số hạt chắc/bông: Số hạt chắc trên bông - Số hạt/bông: Số hạt trên bông - STT : Số thứ tự Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 3.1. Danh mục các giống tham gia thí nghiệm .35 Bảng 3.2. Danh sách các chủng vi khuẩn sử dụng trong lây nhiễm . 44 Bảng 4.1. Tình hình sinh trưởng của cây mạ 54 Bảng 4.2. Thời gian sinh trưởng của các giống thí nghiệm . 57 Bảng 4.3. ðặc ñiểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm . 62 Bảng 4.4. ðặc ñiểm hình thái lá ñòng của các giống lúa thí nghiệm .66 Bảng 4.5. Một số ñặc ñiểm của thân và bông .68 Bảng 4.6. Tình hình nhiễm sâu bệnh của các giống tham gia thí nghiệm 72 Bảng 4.7. ðặc ñiểm nông sinh học của các giống thí nghiệm……………….75 Bảng 4.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 78 Bảng 4.9. ðặc ñiểm hình thái hạt gạo……………………………………….83 Bảng 4.10. Kết quả ñánh giá mùi thơm trên lá và trên gạo………………….84 Bảng 4.11. Hàm lượng amylose của các giống tham gia thí nghiệm…………… 85 Bảng 4.12. Nhiệt ñộ hoá hồ của các giống thí nghiệm………………………87 Bảng 4.13. Kết quả vết bệnh lây nhiễm nhân tạo 89 Bảng 4.14. ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá 90 Bảng 4.15. Mối quan hệ giữa các ñặc ñiểm hình thái với khả năng kháng nhiễm bệnh bạc lá… . .…………………………………… 95 Bảng 4.16. Kết quả chạy PCR tìm gen kháng bệnh bạc lá 10196 Bảng 4.17. Giới thiệu một số giống có tiềm năng năng suất cao . 104 Bảng 4.18. Giới thiệu một số giống có khả năng kháng bệnh tốt khi lây nhiễm nhân tạo và chứa gen kháng bệnh bạc lá 105 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 4.1: Lá bị bệnh của giống 10618 .91 Hình 4.2. Lá có khả năng kháng bệnh của giống 10668 91 Hình 4.3. Biểu ñồ thể hiện ñộc tính của các chủng vi khuẩn……………… 93 Hình 4.4. Kiểm tra ñộ tinh sạch của DNA nguyên bản……………………. 97 Hình 4.5. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa4……………………………… 98 Hình 4.6. Kết quả ñiện di sản phẩm PCR cho gen xa5 trước khi cắt enzyme…………………………………………………… . 99 Hình 4.7. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen xa5 sau khi cắt emzyme………… 99 Hình 4.8. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa7 . 100 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề Cây lúa (Oryza sativa. L ) là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa, ngô). Ngoài ñược sử dụng làm lương thực thì sản phẩm phụ của lúa gạo còn có vai trò quan trọng trong ngành chế biến cũng như cho ngành chăn nuôi. Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt ñới gió mùa nên rất thích hợp cho cây lúa phát triển. Từ lâu, cây lúa ñã trở thành cây lương thực chủ yếu và có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh tầm quan trọng của lúa tẻ thì lúa nếp cũng có ý nghĩa to lớn trong ñời sống văn hoá của người dân Việt Nam. Nó ñược sử dụng vào nhiều mục ñích khác nhau như dùng làm ñồ thờ cúng ông bà tổ tiên, trong các bữa tiệc, lễ hội bao giờ cũng có mặt những món ăn từ lúa nếp. Chính lúa nếp ñã góp phần làm nên hương vị hấp dẫn, ñộc ñáo giàu tính nhân văn của văn hoá ẩm thực Việt Nam. ðể từ một nước nông nghiệp lạc hậu trở thành nước xuất khẩu gạo thứ hai thế giới thì ngoài những ñiều kiện tự nhiên thuận lợi cùng kinh nghiệm sản xuất lúa nước từ lâu ñời của người dân cần phải kể ñến sự phát triển vượt bậc về khoa học nông nghiệp trong ñó, công tác giống và bảo vệ thực vật chiếm một vị trí hết sức quan trọng. Một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm năng suất và sản lượng lúa hàng năm là sâu bệnh trong ñó có bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae gây ra, hại nặng ở cả lúa nếp và lúa tẻ. Theo số liệu thống kê của cục bảo vệ thực vật từ năm 1999 ñến năm 2003, bệnh làm giảm sản lượng trung bình từ 6 - 60% năng suất lúa hàng năm. Tác hại chủ yếu của bệnh là làm cho lá lúa mà ñặc biệt là lá ñòng sớm tàn, nhanh chóng khô chết, bộ lá xơ xác, ảnh hưởng tới quang hợp dẫn ñến tỉ lệ hạt lép cao, năng suất