Khảo sát khả năng chống hạn của một số giống lúa triển vọng trong nghiên cứu tốt nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu Khảo sát khả năng chống hạn một số giống lúa triển vọng khóa luận tốt nghiệp, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải pháp cụ thể cho vấn đề .

• Tác giả: Phan Thị Kim Anh
• Người hướng dẫn: GS. Phan Hữu Tôn
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Khảo sát khả năng chống hạn một số giống lúa triển vọng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn dề
• 1.2. Mục đích và yêu cầu
• 1.2.1. Mục đích
• 1.2.2. Yêu cầu
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Giới thiệu về cây lúa
• 2.1.1. Nguồn gốc
• 2.1.2. Phân loại cây lúa
• 2.2. Tổng quan về lúa chịu hạn
• 2.2.1. Định nghĩa về hạn hán
• 2.2.2. Căng thẳng khô hạn ở thực vật
• 2.2.2.1. Phản ứng hình thái học đối với căng thẳng hạn hán
• 2.2.2.2. Ảnh hưởng của stress do khô hạn đến sự nảy mầm của hạt và sự phát triển của cây con
• 2.2.2.3. Ảnh hưởng của stress do khô hạn đến các tính trạng của lá
• 2.2.2.4. Ảnh hưởng của stress do khô hạn đến các tính trạng của rễ
• 2.2.3. Ảnh hưởng của stress do khô hạn đến các phản ứng sinh lý, sinh hóa của cây
• 2.2.3.1. Các phản ứng sinh lý đối với stress do hạn hán
• 2.2.3.2. Ảnh hưởng của stress do khô hạn đến quang hợp của lá
• 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng
• 3.3.2. Phương pháp đánh giá một số đặc điểm tính trạng nông sinh học chính của lúa
• 3.3.3. Các phương pháp sinh học phân tử
• 3.3.4. Đánh giá khả năng chịu hạn bằng phương pháp sinh lý, hóa sinh
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả nghiên cứu
• 4.2. Đánh giá một số tính trạng đặc điểm nông sinh học
• 4.3. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 16 giống lúa bằng dung dịch KCIO 3%
• 4.4. Tỷ lệ nảy mầm của 16 giống lúa sau khi xử lý hạt qua PEG 6000
• 4.5. Kết quả đánh giá tỷ lệ nảy mầm (GR) và tỷ lệ nảy mầm tương đối (RGR) của 16 giống lúa
• 4.6. Kết quả tách chiết DNA tổng số
• 4.7. Kết quả điện di sản phẩm PCR của 16 giống lúa nghiên cứu
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Đặt vấn đề

Cây lúa là nguồn thực phẩm thiết yếu cho người Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và an ninh lương thực. Tuy nhiên, sự biến đổi khí hậu và tình trạng khô hạn ngày càng gia tăng đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa. Việc khảo sát khả năng chống hạn của các giống lúa triển vọng là cần thiết để tìm ra những giống có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khô hạn. Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá khả năng chống hạn của một số giống lúa tẻ cẩm địa phương, từ đó góp phần bảo tồn nguồn gen và phát triển nông nghiệp bền vững.

1.1. Mục đích và yêu cầu

Mục đích của nghiên cứu là khảo sát khả năng chống hạn của các giống lúa triển vọng thông qua việc đánh giá các đặc điểm nông sinh học và khả năng chịu hạn. Yêu cầu đặt ra là đánh giá đặc điểm nông sinh học cấu thành năng suất, khả năng chịu hạn nhân tạo bằng các phương pháp xử lý như KCLO3 và PEG6000, cũng như sử dụng chỉ thị phân tử để xác định khả năng mang gen chịu hạn của các giống lúa nghiên cứu.

II. Tổng quan tài liệu

Tổng quan tài liệu cung cấp cái nhìn tổng quát về cây lúa, nguồn gốc, phân loại và các giống lúa chịu hạn. Lúa được phân loại thành hai loài chính là Oryza sativa và Oryza glaberrima, với vai trò quan trọng trong cung cấp lương thực cho con người. Đặc biệt, lúa chịu hạn là một trong những chủ đề nghiên cứu quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc chọn tạo giống lúa chịu hạn là một công việc phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các cơ chế sinh lý và sinh hóa của cây lúa trong điều kiện khô hạn.

2.1. Định nghĩa về hạn hán

Hạn hán được định nghĩa là tình trạng thiếu hụt nước kéo dài, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng căng thẳng hạn hán có thể gây thiệt hại lớn cho sản xuất lúa gạo, làm giảm năng suất và chất lượng. Việc hiểu rõ về hạn hán và các phản ứng của cây lúa dưới áp lực này là rất quan trọng để phát triển các giống lúa có khả năng chống hạn tốt.

III. Vật liệu nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng, với các giống lúa được chọn lọc kỹ lưỡng. Phương pháp nghiên cứu bao gồm bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng, đánh giá các đặc điểm nông sinh học và sử dụng các phương pháp sinh học phân tử để phân tích khả năng chịu hạn. Các thí nghiệm được thực hiện với các điều kiện khác nhau để đánh giá khả năng chống hạn của các giống lúa, từ đó đưa ra những kết luận chính xác về khả năng sinh trưởng và phát triển của chúng trong điều kiện khô hạn.

3.1. Phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn

Đánh giá khả năng chịu hạn được thực hiện thông qua các phương pháp sinh lý và hóa sinh, bao gồm việc sử dụng dung dịch KCLO3 và PEG6000 để tạo ra điều kiện khô hạn nhân tạo. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm tỷ lệ nảy mầm, chiều cao cây, diện tích lá và các chỉ số sinh lý khác. Kết quả từ các thí nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng chống hạn của các giống lúa nghiên cứu.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số giống lúa có khả năng chịu hạn tốt hơn so với các giống khác. Các chỉ tiêu nông sinh học như tỷ lệ nảy mầm, chiều cao cây và diện tích lá đều có sự khác biệt rõ rệt giữa các giống. Đặc biệt, những giống lúa có bộ rễ phát triển tốt cho thấy khả năng chống hạn cao hơn, cho phép cây hấp thụ nước hiệu quả hơn trong điều kiện khô hạn. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong việc chọn tạo giống lúa mới mà còn góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa

Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn cho thấy rằng các giống lúa tẻ cẩm địa phương có khả năng chống hạn tốt, với tỷ lệ nảy mầm cao và khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện khô hạn. Những giống này có thể được sử dụng làm nguồn gen để lai tạo các giống lúa mới có khả năng chịu hạn tốt hơn, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong nông nghiệp.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng chống hạn của các giống lúa triển vọng là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giống lúa chịu hạn là cần thiết để ứng phó với tình trạng khô hạn ngày càng gia tăng. Các kiến nghị bao gồm việc tăng cường nghiên cứu về các cơ chế sinh lý và sinh hóa của cây lúa trong điều kiện khô hạn, cũng như việc áp dụng các công nghệ mới trong chọn tạo giống.

5.1. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các giống lúa chịu hạn, đặc biệt là việc xác định các gen chịu hạn và các cơ chế sinh lý liên quan. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống lúa mới có khả năng chống hạn sẽ là một hướng đi quan trọng trong tương lai, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ------- ------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỐNG HẠN MỘT SỐ GIỐNG LÚA TRIỂN VỌNG” Hà Nội - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC ------- ------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “KHẢO SÁT KHẢ NĂNG CHỐNG HẠN MỘT SỐ GIỐNG LÚA TRIỂN VỌNG” Họ và tên Phan Thị Kim Anh MSV 637207 Lớp K63CNSHC Khoa CNSH Giảng viên hƣớng dẫn GS. Phan Hữu Tôn Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan khóa luận này hoàn toàn là công trình nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn của GS. Phan Hữu Tôn, khoa Công nghệ Sinh học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Tất cả các số liệu hình ảnh trong luận văn này hoàn toàn trung thực, và không sao chép kết quả của bất kỳ báo cáo tốt nghiệp nào trƣớc đây.

Khóa luận tốt nghiệp có tham khảo tài liệu, thông tin trích dẫn đƣợc ghi trong phần tài liệu tham khảo. Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình trƣớc hội đồng và học viện. Hà nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Phan Thị Kim Anh i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến nhà trƣờng đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn này. Để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân tôi còn nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô, bạn bè cũng nhƣ những ngƣời thân trong gia đình.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới GS. Phan Hữu Tôn, ngƣời đã nhiệt tình hƣớng dẫn, chỉ bảo cho tôi những kiến thức chuyên môn và những bài học kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Bên cạnh đó tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thạc sỹ, kỹ sƣ đang công tác và làm việc tại Trung tâm Bảo tồn và Phát triển nguồn gen cây trồng đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình học và làm luận án tại trung tâm. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các thầy cô giáo Khoa Công nghệ Sinh học - Trƣờng Đại học Nông nghiệp Việt Nam.

Với sự thấu hiểu và tận tình của các thầy cô đã truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức quý báu trong suốt 4 năm học tập tại trƣờng để tôi trang bị cho mình những kiến thức cần thiết để có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ và những ngƣời thân yêu đã ủng hộ, giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Sinh viên Phan Thị Kim Anh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CÁC BẢNG. v DANH MỤC HÌNH ẢNH. vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vii TÓM TẮT KHÓA LUẬN.

Đặt vấn dề. Mục đích và yêu cầu. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Giới thiệu về cây lúa.

Phân loại cây lúa. Tổng quan về lúa chịu hạn. Định nghĩa về hạn hán. Căng thẳng khô hạn ở thực vật.

Ảnh hƣởng của stress do khô hạn đến các phản ứng sinh lý, sinh hóa của cây. Phƣơng pháp nghiên cứu đánh giá đa dạng di truyền. Dấu hiệu hình thái. Chất đánh dấu sinh hóa.

Chỉ thị phân tử DNA. Tình hình chọn tạo giống lúa chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam. Chọn tạo các giống lúa chịu hạn trên thế giới. Chọn tạo giống lúa chịu hạn ở Việt Nam.

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.

Bố trí thí nghiệm trên đồng ruộng. Phƣơng pháp đánh giá một số đặc điểm tính trạng nông sinh học chính của lúa. Các phƣơng pháp sinh học phân tử. Đánh giá khả năng chịu hạn bằng phƣơng pháp sinh lý, hóa sinh.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Kết quả nghiên cứu. Đánh giá một số tính trạng đặc điểm nông sinh học. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 16 giống lúa bằng dung dịch KCIO 3%.

Tỷ lệ nảy mầm của 16 giống lúa sau khi xử lý hạt qua PEG 6000. Kết quả đánh giá tỷ lệ nảy mầm (GR) và tỷ lệ nảy mầm tƣơng đối (RGR) của 16 giống lúa. Kết quả tách chiết DNA tổng số. Kết quả điện di sản phẩm PCR của 16 giống lúa nghiên cứu.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 46 TÀI LIỆU THAM KHÁO. 47 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Danh sách 16 mẫu giống nghiên cứu. Thang điểm đánh giá các chỉ tiêu tính trạng nông sinh học.

23 Bảng 3: Kí hiệu và trình tự các nucleotide của 3 mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu. Một số chỉ tiêu hình thái của các giống lúa nghiên cứu. Một số chỉ tiêu hình thái của các giống lúa nghiên cứu(Tiếp). Một số yếu tố cấu thành năng suất của 16 giống lúa nghiên cứu.

Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của 16 giống lúa bằng dung dịch KCIO 3%. Tỷ lệ nảy mầm của 16 giống lúa sau khi xử lý hạt qua PEG 6000. Kết quả đánh giá tỷ lệ nảy mầm (GR) và tỷ lệ nảy mầm tƣơng đối (RGR) của 16 giống lúa. Kết quả đánh giá khả năng mang gen trên 16 mẫu giống.

45 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Lịch sử tiến hóa của các loài lúa trồng. Hình ảnh lúa cạn và lúa nƣớc. Lúa bị khô hạn vì thiếu nƣớc.

Hình ảnh cac giai đoạn bón phân cho lúa. Hình ảnh khi ngâm hạt lúa trong dung dịch KCLO3 và PEG6000. Hình ảnh khi chuyển hạt lúa ra giấy lót lọc ẩm sau khi ngâm trong dung dịch KCLO3 và PEG6000. Một số hình ảnh về bông của các mẫu giống nghiên cứu.

DNA tổng số của 16 giống lúa nghiên cứu. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp mồi RM5461. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp mồi RM5964. Hình ảnh điện di sản phẩm PCR của các giống lúa nghiên cứu với cặp mồi RM212.

44 vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABA : Axit abscisic ROS: Loại oxy phản ứng AFLP : Độ dài đoạn khuếch đại Đa hình CTAB : Cetyltrimethyl bromua: DTD : Mức độ chịu hạn Pas : Polyamines PEG : Polyethylene glycogen RAPD : DNA Plymorphic khuếch đại ngẫu nhiên RFLD : Độ dài đoạn giới hạn Đa hình SSR : Trình tự lặp lại đơn giản TE : Tris - EDTA vii TÓM TẮT KHÓA LUẬN Lúa đặc biệt dễ bị ảnh hƣởng bởi những thay đổi này. Lúa thƣờng mọc trong các hệ sinh thái đồng bằng và dễ bị ảnh hƣởng bởi nƣớc biển dâng. Nó cũng phát triển ở những khu vực đang phải trải qua điều kiện thời tiết khắc nghiệt, và bất kỳ mức tăng nhiệt độ nào thêm nữa cũng có thể đẩy nhiệt độ vƣợt qua ngƣỡng cho phép cây lúa phát triển khỏe mạnh. Chính vì vậy để chống chịu hạn cây lúa phải có những đặc điểm nhất định giúp cây có thể sinh trƣởng và phát triển tốt ở môi trƣờng hạn.

Hiện ngƣời ta đã có một số những phƣơng pháp: sử dụng các chất gây hạn nhân tạo nhƣ: KCLO3 (Tạ Hồng Lĩnh và cộng sự, 2019), PEG6000 (E. Purbajant et al., 2019)bố trí thí nghiệm chậu (Gomez, K. and Gomez, A, 1984),… Trung Tâm Bảo Tồn và Phát Triển Nguồn Gen Cây Trồng thời gian vừa qua đã thu thập đƣợc các nguồn gen lúa tốt có khả năng chống hạn trong đó có một số giống lúa tẻ cẩm địa phƣơng , trƣớc khi tiến hành đƣa đi khảo nghiệm cần đánh giá rất nhiều tính trạng có khả năng chịu hạn với mục đích bảo tồn nguồn gen, sử dụng bố mẹ để lai tạo giống có nhiều đặc điểm hơn và tiến hành sản xuất trồng ở vùng đất khô hạn. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Khảo sát khả năng chống hạn một số giống lúa tẻ cẩm địa phƣơng triển vọng và mới chọn tạo”.

Đặt vấn dề Đối với ngƣời Việt Nam, lúa gạo là lƣơng thực thiết yếu, không thể thiếu cho cuộc sống hàng ngày. Nếu nhƣ với ngƣời phƣơng Tây, lƣơng thực chính là lúa mì thì đối với ngƣời Việt Nam, lúa gạo là thứ không thể thiếu trong mâm cơm hàng ngày. Cây lúa đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Đến nay, Việt Nam đã trở thành quốc gia có nhiều mặt hàng nông sản đứng vị trí hàng đầu về xuất khẩu trên thế giới.

Trong số đó, lúa gạo là mặt hàng thiết yếu và có ý nghĩa chiến lƣợc đảm bảo an ninh lƣơng thực và có thế mạnh xuất khẩu của Việt Nam. Lúa gạo đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển kinh tế và xã hội của Việt Nam. Bên cạnh đó ảnh hƣởng của lƣợng mƣa thất thƣờng biến đổi khí hậu đối với ngƣời nông trồng lúa ngày càng tăng. Tiêu biểu là vấn đề đất khô hạn, dân số tăng dẫn đến nhu cầu lƣơng thực ngày càng nhiều.

Chính vì vậy để chống chịu hạn cây lúa phải có những đặc điểm nhất định giúp cây có thể sinh trƣởng và phát triển tốt ở môi trƣờng hạn. Hiện ngƣời ta đã có một số những phƣơng pháp: sử dụng các chất gây hạn nhân tạo nhƣ: KCLO3 (Tạ Hồng Lĩnh và cộng sự, 2019), PEG6000 (E. Purbajant et al., 2019), bố trí thí nghiệm chậu (Gomez, K. and Gomez, A, 1984),… Trung Tâm Bảo Tồn và Phát Triển Nguồn Gen Cây Trồng thời gian vừa qua đã thu thập đƣợc các nguồn gen lúa tốt có khả năng chống hạn trong đó có một số giống lúa tẻ cẩm địa phƣơng, trƣớc khi tiến hành đƣa đi khảo nghiệm cần đánh giá rất nhiều tính trạng có khả năng chịu hạn với mục đích bảo tồn nguồn gen, sử dụng bố mẹ để lai tạo giống có nhiều đặc điểm hơn và tiến hành sản xuất trồng ở vùng đất khô hạn.

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Khảo sát khả năng chống hạn một số giống lúa triển vọng”. Mục đích và yêu cầu Mục đích Mục đích: khảo sát đánh giá đƣợc một số đặc điểm tính trạng nông sinh học cấu thành năng suất và khả năng chống chịu hạn của một số giống lúa triển vọng bằng các phƣơng pháp xử lý KClO3, PEG6000, đồng thời sử dụng chỉ thị phân tử SSR đánh giá khả năng mang một số gen ảnh hƣởng dến tính chịu hạn của các giống lúa nghiên cứu. Yêu cầu - Đánh giá đặc điểm nông sinh học cấu thành năng xuất của một số giống triển vọng.