Đánh Giá Khả Năng Chịu Hạn Của Các Mẫu Giống Lúa Tại Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

Luận văn thạc sĩ VNUA đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa, cung cấp thông tin hữu ích cho nghiên cứu và phát triển nông nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Thành Luân
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Văn Cường
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 2. MỤC ĐÍCH
• 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 3.1. Ý nghĩa khoa học
• 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊM CỨU
• 5. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 5.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 5.2. Khái niệm về hạn và phân loại hạn
• 5.2.1. Khái niệm về hạn
• 5.2.2. Phân loại hạn
• 6. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 6.1. Vật liệu nghiên cứu
• 6.2. Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm
• 6.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 6.3.1. Địa điểm nghiên cứu
• 6.3.2. Thời gian nghiên cứu
• 6.4. Nội dung nghiên cứu
• 6.4.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của 150 mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm
• 6.4.2. Nhận dạng ADN bằng mồi SSR của 35 mẫu giống lúa chịu hạn
• 6.4.3. Đánh giá khả năng chịu hạn của 7 mẫu giống lúa chọn lọc trong giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trỗ
• 6.5. Phương pháp nghiên cứu
• 6.5.1. Thí nghiệm 1: đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm
• 6.5.2. Thí nghiệm 2: nhận dạng ADN bằng mồi SSR của các mẫu giống lúa
• 6.5.3. Thí nghiệm 3 và 4: đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ đẻ nhánh; đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ trỗ
• 6.6. Phân tích và xử lý số liệu
• 7. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 7.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm
• 7.2. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong điều kiện hạn nhân tạo
• 7.3. Nhận dạng ADN bằng mồi SSR của các mẫu giống lúa
• 7.4. Kết quả kiểm tra alen chịu hạn của một số giống lúa
• 7.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trỗ
• 7.5.1. Số lá trên cây khi gây hạn ở giai đoạn đẻ nhánh
• 7.5.2. Số nhánh đẻ trên cây khi gây hạn ở giai đoạn đẻ nhánh
• 7.5.3. Số lá trên cây, số nhánh đẻ, và chiều cao cây khi gây hạn ở giai đoạn trỗ
• 7.5.4. Khối lượng chất khô (gam/khóm)
• 7.5.5. Độ cuốn lá và độ thiếu hụt bão hòa
• 7.5.6. Năng suất thực thu
• 8. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Khả Năng Chịu Hạn Của Giống Lúa Tại VNUA

Đánh giá khả năng chịu hạn của giống lúa là một trong những nghiên cứu quan trọng nhằm nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam (VNUA), nghiên cứu này không chỉ giúp bảo tồn nguồn gen mà còn tạo ra các giống lúa mới có khả năng chống chịu tốt hơn với hạn hán. Việc hiểu rõ về khả năng chịu hạn của các giống lúa sẽ giúp nông dân có những lựa chọn phù hợp trong canh tác.

1.1. Khái Niệm Về Khả Năng Chịu Hạn Của Giống Lúa

Khả năng chịu hạn của giống lúa được định nghĩa là khả năng của cây lúa duy trì sự sống và phát triển trong điều kiện thiếu nước. Nghiên cứu này giúp xác định các giống lúa có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khô hạn, từ đó phục vụ cho công tác chọn tạo giống.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Khả Năng Chịu Hạn

Nghiên cứu khả năng chịu hạn không chỉ giúp nâng cao năng suất lúa mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc phát triển giống lúa chịu hạn sẽ giúp giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp.

II. Vấn Đề Khô Hạn Đối Với Sản Xuất Lúa Tại Việt Nam

Khô hạn là một trong những thách thức lớn nhất đối với sản xuất lúa tại Việt Nam. Hàng năm, hàng triệu hecta lúa bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu nước, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng. Việc hiểu rõ về nguyên nhân và tác động của khô hạn là rất cần thiết để tìm ra giải pháp hiệu quả.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Khô Hạn

Khô hạn chủ yếu do sự biến đổi khí hậu, thay đổi lượng mưa và sự gia tăng nhiệt độ. Những yếu tố này làm giảm lượng nước trong đất, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây lúa.

2.2. Tác Động Của Khô Hạn Đến Năng Suất Lúa

Khô hạn có thể làm giảm năng suất lúa từ 30% đến 70%, tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của cây. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến thu nhập của nông dân mà còn đến an ninh lương thực quốc gia.

III. Phương Pháp Đánh Giá Khả Năng Chịu Hạn Của Giống Lúa

Để đánh giá khả năng chịu hạn của giống lúa, nhiều phương pháp nghiên cứu đã được áp dụng. Các thí nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm và thực địa giúp xác định các chỉ tiêu sinh học quan trọng của giống lúa.

3.1. Thí Nghiệm Đánh Giá Khả Năng Nảy Mầm

Thí nghiệm này được thực hiện bằng cách ngâm hạt lúa trong dung dịch saccarin và KClO3 để đánh giá tỷ lệ nảy mầm và khả năng sống sót của cây trong điều kiện hạn.

3.2. Phân Tích ADN Để Xác Định Allele Chịu Hạn

Sử dụng các chỉ thị phân tử như RM302 và RM3825 để xác định các allele liên quan đến khả năng chịu hạn của giống lúa. Phương pháp này giúp phát hiện các giống lúa có gen chịu hạn tiềm năng.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Khả Năng Chịu Hạn Của Giống Lúa

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số giống lúa có khả năng chịu hạn tốt, với tỷ lệ nảy mầm cao và khả năng phục hồi tốt sau khi bị hạn. Những giống này có thể được sử dụng trong chương trình chọn tạo giống lúa chịu hạn.

4.1. Đánh Giá Khả Năng Chịu Hạn Trong Giai Đoạn Nảy Mầm

Trong giai đoạn nảy mầm, một số giống lúa cho thấy tỷ lệ nảy mầm cao trên 80% và tỷ lệ rễ mầm đen thấp dưới 40%, cho thấy khả năng chịu hạn tốt.

4.2. Kết Quả Đánh Giá Trong Giai Đoạn Đẻ Nhánh

Kết quả cho thấy các giống lúa chịu hạn tốt có khả năng duy trì số nhánh đẻ và chiều cao cây tốt hơn so với các giống khác trong điều kiện hạn.

V. Kết Luận Về Khả Năng Chịu Hạn Của Giống Lúa Tại VNUA

Nghiên cứu khả năng chịu hạn của giống lúa tại VNUA đã chỉ ra rằng việc chọn tạo giống lúa chịu hạn là cần thiết để đảm bảo năng suất trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Các giống lúa có khả năng chịu hạn tốt sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu Giống Lúa Chịu Hạn

Nghiên cứu sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm ra các giống lúa mới có khả năng chịu hạn tốt hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.2. Đề Xuất Giải Pháp Cho Nông Dân

Nông dân cần được hướng dẫn về việc chọn giống lúa chịu hạn và áp dụng các biện pháp canh tác phù hợp để tối ưu hóa năng suất trong điều kiện hạn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lúa là cây lương thực thiết yếu nuôi sống hơn một nửa dân số toàn cầu, tuy nhiên gần 40% diện tích canh tác lúa thế giới phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn nước tự nhiên. Hạn hán nghiêm trọng có thể làm sụt giảm tới 70% năng suất cây trồng, đặt ra thách thức sống còn đối với an ninh lương thực. Tại Việt Nam, hơn 2,1 triệu hecta trong tổng số 4,36 triệu hecta đất lúa thường xuyên đối mặt với các áp lực bất thuận, trong đó hạn hán tại các tỉnh miền núi phía Bắc và vùng khô hạn miền Trung gây tổn thất kinh tế nặng nề. Vấn đề cốt lõi hiện nay là sự thiếu hụt các giống lúa vừa mang đặc tính chịu hạn cao, vừa đảm bảo năng suất ổn định trong điều kiện biến đổi khí hậu khắc nghiệt.

Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khoa học cây trồng của tác giả Nguyễn Thành Luân, thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS. Phạm Văn Cường và PGS. Lã Tuấn Nghĩa tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam, tập trung giải quyết bài toán trên. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm: đánh giá nguồn gen chịu hạn của tập đoàn 150 mẫu giống lúa địa phương nhằm phục vụ công tác bảo tồn; nhận dạng các alen chịu hạn bằng chỉ thị phân tử SSR; và khảo sát các chỉ tiêu nông sinh học then chốt dưới điều kiện stress hạn nhân tạo.

Nghiên cứu được triển khai toàn diện tại phòng thí nghiệm, khu nhà lưới và cánh đồng thực nghiệm thuộc Trung tâm Tài nguyên thực vật (Hoài Đức, Hà Nội) từ tháng 3/2017 đến tháng 9/2017. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc thiết lập hệ thống dữ liệu kiểu hình và kiểu gen cho 150 nguồn vật liệu khởi đầu, đồng thời sàng lọc thành công 7 giống lúa mang các alen chống chịu hạn vượt trội, cung cấp nền tảng vật liệu di truyền vững chắc cho các chương trình lai tạo giống lúa thích ứng biến đổi khí hậu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết cân bằng nước của Dere và Gibbs, xem xét mối tương tác hữu cơ giữa đất, cây trồng và khí quyển khi xảy ra hiện tượng thiếu hụt ẩm độ. Bên cạnh đó, đề tài ứng dụng lý thuyết chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Selection - MAS) và lập bản đồ các locus tính trạng số lượng (QTL) kiểm soát tính chịu hạn ở cây lúa theo các công bố của Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang và IRRI.

Các khái niệm trọng tâm bao gồm:

• Khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu nội bào (Osmotic Adjustment - OA): Cơ chế giúp tế bào thực vật chủ động duy trì sức trương và tiếp tục quang hợp dưới áp lực hạn.
• Độ thiếu hụt bão hòa nước trong mô lá: Tỷ lệ biểu thị mức độ mất nước của mô lá khi gặp stress khô hạn.
• Chỉ thị phân tử đoạn lặp chuỗi đơn (Simple Sequence Repeat - SSR): Công cụ phân tích đa hình di truyền đồng trội có độ tin cậy cao, không chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố ngoại cảnh.
• Tính trạng tránh hạn (Drought Avoidance) và tính chịu hạn (Drought Tolerance): Phản ứng nông sinh học thông qua sự phát triển của hệ thống rễ sâu, góc cuốn lá và tích lũy chất khô.

Mô hình nghiên cứu kết hợp đánh giá kiểu hình qua dung dịch thẩm thấu nhân tạo và nhận dạng kiểu gen thông qua 2 chỉ thị phân tử RM302 (kích thước 156 bp) và RM3825 (kích thước 147 bp) trên hệ gen gồm 12 nhiễm sắc thể của cây lúa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 150 mẫu giống lúa thuần và lúa địa phương do Trung tâm Tài nguyên thực vật và Viện Cây lương thực - Cây thực phẩm cung cấp. Cỡ mẫu nghiên cứu được sàng lọc phân tầng qua ba cấp độ: từ 150 giống ban đầu, chọn lọc 35 giống ưu tú ở giai đoạn mầm, và tinh tuyển 7 giống mang alen chịu hạn để khảo nghiệm chuyên sâu trong nhà lưới.

Phương pháp nghiên cứu gồm 4 thí nghiệm nối tiếp:

• Thí nghiệm 1: Đánh giá sức nảy mầm trong điều kiện hạn nhân tạo bằng cách ủ hạt trong dung dịch Sacarin 1% và muối KClO3 3% trong 7 ngày trên đĩa petri (20 hạt/giống, 3 lần nhắc lại, 1 đối chứng đủ nước).
• Thí nghiệm 2: Tách chiết ADN tổng số từ lá mạ bằng quy trình CTAB cải tiến theo Keb-Llanes (2002), điện di trên gel Polyacrylamide 8% ở điện thế 80V trong 120 phút để nhận diện sản phẩm PCR với mồi RM302 và RM3825.
• Thí nghiệm 3 và 4: Đánh giá sinh trưởng trong nhà lưới trên 7 giống chọn lọc ở giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trỗ. Thí nghiệm bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) gồm 2 nhân tố (7 giống x 2 chế độ nước) với 14 công thức, 15 chậu/công thức, tổng cộng 210 chậu. Mức hạn được kiểm soát nghiêm ngặt ở ngưỡng -60 kPa bằng thiết bị Tensiometer trước khi tưới phục hồi.

Số liệu đo đếm được phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm Minitab 16 và Microsoft Excel với mức ý nghĩa p < 0,05. Lý do lựa chọn ANOVA là nhằm bóc tách chính xác ảnh hưởng độc lập của yếu tố giống, tác động của chế độ xử lý hạn cũng như hiệu ứng tương tác giữa kiểu gen và môi trường đối với các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất. Toàn bộ chu trình thực nghiệm được triển khai từ tháng 3/2017 đến tháng 9/2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình sàng lọc 150 mẫu giống lúa qua các giai đoạn phát triển đã đem lại những phát hiện quan trọng:

• Sàng lọc giai đoạn nảy mầm: Trong dung dịch Sacarin 1%, xác định được 43 giống (chiếm 28,6%) đạt mức chịu hạn tốt với tỷ lệ nảy mầm từ 80,0% đến 100%, trong khi 52 giống (chiếm 34,7%) mẫn cảm với hạn. Trong dung dịch KClO3 3%, có 49 giống (chiếm 32,7%) nảy mầm tốt và 56 giống (chiếm 37,3%) mẫn cảm. Đặc biệt, chỉ tiêu tỷ lệ rễ mầm đen trong môi trường KClO3 3% cho thấy có 28 mẫu giống (chiếm 18,6%) có tỷ lệ tổn thương thấp dưới 20%, trong khi nhóm mẫn cảm chiếm tới 74,0% (111 giống). Từ đó, 35 giống ưu tú nhất đã được tuyển chọn.

• Nhận dạng chỉ thị phân tử: Phân tích điện di sản phẩm PCR của 35 giống lúa cho thấy 16 giống mang alen chịu hạn với chỉ thị RM302 và 15 giống mang alen với chỉ thị RM3825. Tổng hợp kết quả xác định được 7 giống lúa mang đồng thời cả 2 alen kháng hạn gồm: LC22-7, CH7, CH207, Lúa nương Lạng Sơn, IR58200, Tẻ Mèo và Bao Thai.

• Ảnh hưởng của hạn ở giai đoạn đẻ nhánh: Stress hạn làm giảm số nhánh đẻ từ 9,1% đến 35,0% so với đối chứng. Giống Lúa nương Lạng Sơn bị suy giảm mạnh nhất (giảm 35,0% ở 6 tuần sau cấy và giảm 32,0% ở giai đoạn trỗ). Ngược lại, giống CH7 thể hiện khả năng phục hồi xuất sắc khi chỉ giảm 9,1% số nhánh hữu hiệu ở giai đoạn trỗ.

• Tác động của hạn ở giai đoạn trỗ bông: Hạn hán tại thời điểm trước và trong khi trỗ gây tổn thương nghiêm trọng nhất đến các yếu tố cấu thành năng suất. Tỷ lệ hạt chắc bị suy giảm sâu, làm năng suất thực thu của các giống giảm mạnh. Trong đó, giống Lúa nương Lạng Sơn mẫn cảm nhất khi sụt giảm hơn 50,0% năng suất thực thu, trong khi giống CH7 duy trì độ ổn định năng suất cao nhất.

Thảo luận kết quả

Khả năng chống chịu stress của các giống lúa được giải thích thông qua cơ chế giữ nước tế bào và duy trì áp suất thẩm thấu. Khi áp suất đất đạt mức -60 kPa, các giống như CH7 và Bao Thai duy trì độ thiếu hụt bão hòa nước trong lá ở mức thấp, giúp bảo toàn cấu trúc lục lạp và hoạt động quang hợp. Ngược lại, các giống mẫn cảm có tốc độ cuốn lá nhanh và chết mô lá sớm do mất sức trương.

Các dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ nảy mầm, đồ thị đường mô tả biến động số nhánh đẻ qua 5 mốc thời gian (4, 6, 8, 10 tuần sau cấy và khi trỗ), cùng các bảng phân tích phương sai thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất 5% (LSD 0,05).

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố quốc tế của IRRI và các nghiên cứu của Bùi Chí Bửu, khẳng định tính chịu hạn ở lúa là tính trạng số lượng phức tạp chịu sự kiểm soát của đa gen và có tương quan chặt chẽ với sự phát triển của hệ thống rễ và chỉ số sinh khối khô. Phát hiện về giống CH7 và Bao Thai mang lại bằng chứng thực nghiệm quan trọng, khẳng định tiềm năng khai thác nguồn gen bản địa để nâng cao năng suất từ 9,2% đến 13,4% trong điều kiện thiếu nước tưới.

Đề xuất và khuyến nghị

• Đẩy mạnh công tác lưu giữ và bảo tồn nguồn gen: Trung tâm Tài nguyên thực vật cần tiến hành bảo tồn ex-situ và lưu trữ mẫu hạt tiêu chuẩn đối với 7 nguồn gen lúa chịu hạn đã xác định (đặc biệt là CH7, CH207, Tẻ Mèo và Bao Thai), đảm bảo duy trì độ thuần di truyền 100% làm vật liệu lai tạo đến năm 2028.

• Ứng dụng kỹ thuật chọn giống phân tử (MAS): Các Viện nghiên cứu và Học viện Nông nghiệp Việt Nam cần sử dụng cặp mồi SSR RM302 và RM3825 để chuyển nạp các đoạn gen QTL kháng hạn vào các giống lúa thuần chất lượng cao, đặt mục tiêu tạo ra 2 đến 3 dòng lúa cải tiến cho năng suất đạt trên 5,5 tấn/ha trong điều kiện khô hạn trước năm 2030.

• Khảo nghiệm diện rộng và chuyển giao sản xuất: Trung tâm Khuyến nông Quốc gia phối hợp với Sở Nông nghiệp các tỉnh miền núi phía Bắc và Duyên hải Nam Trung Bộ tổ chức mô hình trình diễn giống lúa CH7 và Bao Thai trên quy mô 50 đến 100 hecta tại các vùng đất lúa bấp bênh nước trời trong giai đoạn 2026 - 2028.

• Hoàn thiện quy trình canh tác tiết kiệm nước: Các hợp tác xã và hộ nông dân cần áp dụng kỹ thuật tưới ngập - khô xen kẽ (AWD) kết hợp bón bổ sung phân bón Silic và Kali nhằm tăng cường độ dày tầng cutin lá, phấn đấu giảm 20% đến 30% lượng nước tưới mà vẫn duy trì năng suất lúa đạt trên 85% so với canh tác truyền thống.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng: Khai thác bộ quy trình sàng lọc tích hợp từ phòng thí nghiệm (dung dịch KClO3 3%, Sacarin 1%) đến chỉ thị phân tử (mồi RM302, RM3825), giúp rút ngắn từ 30% đến 50% thời gian tạo dòng lúa thuần chịu hạn.

• Cán bộ quản lý nguồn gen và tài nguyên sinh vật: Tiếp cận cơ sở dữ liệu di truyền chi tiết của 150 mẫu giống lúa địa phương, hỗ trợ trực tiếp cho công tác số hóa và phân loại nguồn gen thực vật quốc gia.

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Nông học, Di truyền học: Sử dụng luận văn như tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm đa nhân tố trong nhà lưới (mô hình 210 chậu kiểm soát áp suất -60 kPa) và quy trình xử lý thống kê ANOVA nâng cao.

• Cán bộ khuyến nông và nhà hoạch định chính sách nông nghiệp địa phương: Ứng dụng kết quả đánh giá thực nghiệm để xây dựng cơ cấu giống lúa vụ Xuân và vụ Mùa thích ứng với hạn hán, góp phần chuyển dịch cơ cấu cây trồng bền vững tại các vùng thường xuyên thiếu nước.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu sử dụng dung dịch Sacarin 1% và KClO3 3% để đánh giá hạn ở giai đoạn nảy mầm?

Phương pháp này dựa trên nguyên lý thẩm thấu chuẩn của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI), tạo ra áp suất thẩm thấu nhân tạo để kiểm tra khả năng giữ nước của màng tế bào. Trong 7 ngày xử lý, dung dịch giúp phân loại nhanh chóng 150 giống lúa, chọn ra 35 giống có tỷ lệ nảy mầm trên 80,0% và tỷ lệ rễ mầm đen dưới 40,0%.

Hai chỉ thị phân tử SSR RM302 và RM3825 có vai trò cụ thể như thế nào?

Đây là hai chỉ thị phân tử liên kết chặt chẽ với các vùng QTL kiểm soát tính chịu hạn, quy định các tính trạng độ cuốn lá, độ khô lá và chiều dài rễ. Với kích thước đoạn khuếch đại lần lượt là 156 bp và 147 bp, hai mồi này đã định danh chính xác 7 giống lúa mang đồng thời cả hai alen kháng hạn.

Giai đoạn sinh trưởng nào của cây lúa mẫn cảm nhất với điều kiện khô hạn?

Kết quả thực nghiệm khẳng định giai đoạn trỗ bông chịu tổn thương nặng nề nhất khi gặp hạn ở áp suất -60 kPa. Hạn hán làm giảm mạnh tỷ lệ hạt chắc trên bông, dẫn đến năng suất thực thu sụt giảm nghiêm trọng, trong đó giống mẫn cảm nhất bị giảm hơn 50,0% sản lượng.

Giống lúa nào có tiềm năng chống chịu và phục hồi sau hạn tốt nhất?

Giống CH7 cho thấy khả năng thích ứng toàn diện nhất trong tất cả các chỉ tiêu đo đếm. Khi bị gây hạn ở giai đoạn đẻ nhánh, số nhánh đẻ của CH7 ở giai đoạn trỗ chỉ giảm 9,1% so với đối chứng và số lá trên cây hồi phục hoàn toàn về mức cân bằng.

Quy trình tách chiết ADN và phân tích PCR trong nghiên cứu đạt độ chuẩn xác ra sao?

Nghiên cứu ứng dụng quy trình CTAB cải tiến từ mô lá non, thu được ADN tổng số có độ tinh sạch cao với nồng độ trên 100 ng/µl. Sản phẩm PCR được điện di trên bản gel Polyacrylamide 8% ở điện áp 80V trong 120 phút, đảm bảo độ phân giải sắc nét và không bị lẫn tạp.

Kết luận

• Đã sàng lọc toàn diện 150 mẫu giống lúa địa phương và tuyển chọn được 35 giống có khả năng nảy mầm tốt trên 80,0% trong môi trường hạn nhân tạo.
• Định danh chính xác 7 giống lúa mang đồng thời cả 2 alen chịu hạn với chỉ thị phân tử RM302 và RM3825 gồm: LC22-7, CH7, CH207, Lúa nương Lạng Sơn, IR58200, Tẻ Mèo và Bao Thai.
• Xác định giai đoạn trỗ bông là thời kỳ mẫn cảm nhất với hạn hán, làm năng suất thực thu của các giống giảm mạnh từ 20,0% đến trên 50,0%.
• Giống CH7 được chứng minh là nguồn gen ưu tú nhất với khả năng sinh trưởng bền bỉ và phục hồi nhánh đẻ vượt trội sau hạn.
• Cung cấp nguồn vật liệu di truyền khởi đầu giá trị và hoàn thiện quy trình chọn giống kết hợp kiểu hình - kiểu gen phục vụ tái cơ cấu nông nghiệp bền vững.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là đã kết hợp nhuần nhuyễn giữa sinh học phân tử hiện đại và khảo nghiệm nông sinh học thực địa, mở ra hướng đi hiệu quả cho công tác chọn tạo giống lúa thích ứng biến đổi khí hậu giai đoạn 2026 - 2030. Các đơn vị nghiên cứu và địa phương quan tâm có thể khai thác ngay nguồn gen CH7 và Bao Thai để phục vụ sản xuất và lai tạo giống mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THÀNH LUÂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 8620110 Người hướng dẫn khoa học: GS. Phạm Văn Cường PGS. Lã Tuấn Nghĩa NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày…… tháng… năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thành Luân i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo cáo này, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các tập thể, cá nhân, gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS. Phạm Văn Cường và PGS.TS Lã Tuấn Nghĩa đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng như hoàn chỉnh bài báo cáo. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô cùng toàn thể thầy cô giáo, cán bộ trong Bộ môn Cây Lương thực đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến và tạo điều kiện để tôi hoàn thành bài báo cáo này.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Bộ môn Đa dạng sinh học nông nghiệp – Trung tâm Tài nguyên thực vật, đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Để hoàn thành bài báo cáo này tôi còn nhận được sự động viên hỗ trợ rất lớn từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện vật chất, tinh thần để tôi học tập và nghiên cứu. Hà Nội, ngày…… tháng… năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thành Luân ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục.

iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình. Tính cấp thiết của đề tài.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Đối tượng và phạm vi nghiêm cứu.

Tổng quan tài liệu. Cơ sở khoa học của đề tài. Khái niệm về hạn và phân loại hạn. Vấn đề khô hạn đối với sản xuất lúa trên thế giới và việt nam.

Vấn đề khô hạn đối với sản xuất lúa trên thế giới. Vấn đề khô hạn đối với sản xuất lúa ở việt nam. Những biện pháp nhằm nâng cao năng suất và khả năng chịu hạn của cây lúa. Tính trạng liên quan đến tính chống chịu hạn của cây lúa.

Tính trạng trực tiếp ( năng suất ). Tính trạng gián tiếp. Di truyền các tính trạng liên quan tới khả năng chống chịu hạn của cây lúa. Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan.

Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. 24 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm. Thời gian và địa điểm nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Đánh giá khả năng chịu hạn của 150 mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm. Nhận dạng adn bằng mồi ssr của 35 mẫu giống lúa chịu hạn. Đánh giá khả năng chịu hạn của 7 mẫu giống lúa chọn lọc trong giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trỗ.

Phương pháp nghiên cứu. Thí nghiệm 1: đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm. Thí nghiệm 2: nhận dạng adn bằng mồi ssr của các mẫu giống lúa. Thí nghiệm 3 và 4: đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ đẻ nhánh; đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ trỗ.

Phân tích và xử lý số liệu. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong thời kỳ nảy mầm. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong điều kiện hạn nhân tạo.

Nhận dạng adn bằng mồi ssr của các mẫu giống lúa 4. Kết quả kiểm tra alen chịu hạn của một số giống lúa. Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa trong giai đoạn đẻ nhánh và giai đoạn trỗ. Số lá trên cây khi gây hạn ở giai đoạn đẻ nhánh.

Số nhánh đẻ trên cây khi gây hạn ở giai đoạn đẻ nhánh. Số lá trên cây, số nhánh đẻ, và chiều cao cây khi gây hạn ở giai đoạn trỗ. Khối lượng chất khô (gam/khóm). Độ cuốn lá và độ thiếu hụt bão hòa.

43 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Năng suất thực thu. Kết luận và kiến nghị .50 Tài liệu tham khảo. 57 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế CIAT Tổ chức Nông lương thế giới FAO Viện Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế IITA Viện Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt đới IRAT Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI Năng suất thực thu NSTT Khối Lượng 1000 hạt P 1000 Số bông hữu hiệu trên khóm Số bông HH Trung bình TB Tuần sau cấy TSC vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2.

Diện tích, năng suất và sản lượng lúa chịu hạn trên thế giới. Diện tích lúa gạo dễ bị hạn hán tại Châu Á (Triệu ha). Khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa theo tỷ lệ nảy mầm trong dung dịch 1% sacarin và 3% KClO3. Khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa theo tỷ lệ rễ mầm đen trong dung dịch muối 3% KCLO3.

Tên giống và số thứ tự trên ảnh điện di. Các chọn lọc và ký hiệu ở thí nghiệm 3 và thí nghiệm 4. Số lá trên cây của các giống lúa thí nghiệm trong các giai đoạn khi gây hạn giai đoạn đẻ nhánh. Số nhánh đẻ của các giống lúa thí nghiệm khi gây hạn giai đoạn đẻ nhánh.

Chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm khi gây hạn giai đoạn đẻ nhánh. Số lá trên cây, số nhánh đẻ và chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm khi gây hạn giai đoạn trỗ. Khối lượng chất khô của các giống lúa thí nghiệm khi xử lý hạn giai đoạn đẻ nhánh (gam/khóm). Khối lượng chất khô của cây khi xử lý hạn giai đoạn trỗ (gam/khóm).

Độ cuốn lá và độ thiếu hụt bão hòa (%). Các chỉ tiêu năng suất của cây khi gây hạn giai đoạn đẻ nhánh. Các chỉ tiêu năng suất của cây khi gây hạn giai đoạn trỗ. Năng suất thực thu (g/khóm).

48 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 4. Biểu đồ thể hiện khả năng chịu hạn của các giống lúa theo tỷ lệ hạt nảy mầm (%) trong dung dịch Sacarin 1% và muối KCLO3 3%. Biểu đồ thể hiện khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa theo tỷ lệ rễ mầm đen (%) trong dung dịch 3% muối KCLO3. Hình ảnh điện di ADN tổng số được tách chiết từ các mẫu giống lúa nghiên cứu.

Lamda 100ngµl; từ 2-25. Mẫu ADN của các mẫu giống lúa nghiên cứu. Hình ảnh nhận dạng ADN của các mẫu giống lúa bằng chỉ thị SSR (RM302). Trong đó; 1-35 là thứ tự các mẫu giống lúa nghiên cứu.

Hình ảnh nhận dạng ADN của các mẫu giống lúa bằng chỉ thị SSR (RM3825). Trong đó; 1-35 là thứ tự các mẫu giống lúa nghiên cứu .34 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tác giả: Nguyễn Thành Luân Tên luận văn: Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 8.10 Tên cơ sở đào tạo: Học viện nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: + Đánh giá nguồn gen chịu hạn của tập đoàn lúa địa phương phục vụ công tác bảo tồn và chọn tạo giống lúa chịu hạn. + Đánh giá một số chỉ tiêu nông sinh học của một số giống lúa trong điều kiện hạn. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu gồm 4 thí nghiệm:  Thí nghiệm 1: đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa được tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm, cụ thể như sau: hạt thóc được ngâm và cho nảy mầm trong môi trường saccarin 1% và muối KClO3 3% trên đĩa petri trong thời gian 7 ngày, mỗi giống trồng 20 cây và 3 lần nhắc lại và 1 đối chứng không gây hạn.

Tiến hành theo dõi và đánh giá tỷ lệ nảy mầm; các chỉ tiêu về số cây sống, số cây bị tổn thương, tỷ lệ rễ mầm đen.  Thí nghiệm 2: Bao gồm 35 giống lúa đã được chọn lọc qua thí nghiệm 1, được điện di bằng 2 cặp mồi RM302 và RM3825 để xác định alen chịu hạn.  Thí nghiệm 3 và 4: gồm 7 giống có khả năng chịu hạn tốt ở thời kỳ nảy mầm và có alen liên quan đến tính chịu hạn. Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên với 3 lần nhắc lại, Thí nghiệm gồm 2 nhân tố, nhân tố 1 là giống (7) và nhân tố 2 xử lý hạn (2), thí nghiệm gồm 14 công thức mỗi công thức 15 chậu.

Kết quả chính và kết luận: - Trong tổng số 150 giống lúa, 35 giống lúa có khả năng nảy mầm cao từ 80,0%, và tỉ lệ rễ mầm đen thấp dưới 40%, trong môi trường dung dịch KCLO3 3% và môi trường dung dịch Sacarin 1%, được lựa chọn để xác định alen liên quan đến khả năng chịu hạn ở lúa sử dụng 2 marker phân tử RM302 và RM3025. - Kết quả điện di cho thấy 7 giống lúa bao gồm LC22-7, CH7, CH207, Lúa nương Lạng Sơn, IR58200, Bao Thai, Tẻ Mèo, mang alen chịu hạn với cả 2 marker kể ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 7 giống lúa này tiếp tục được sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn thông qua một số chỉ tiêu nông sinh học chính.