Luận án tiến sĩ nông nghiệp cải tiến một số giống lúa địa phương và nhập nội bằng gây đột biến phóng xạ phục vụ phát triển lúa chất lượng tại các tỉnh phía bắc

Cải tiến giống lúa địa phương và nhập nội bằng đột biến phóng xạ giúp phát triển lúa chất lượng cao tại miền Bắc, nâng cao năng suất và giá trị kinh tế.

• Tác giả: Nguyễn Thị Miền
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Quang
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
• Đề tài: Cải tiến một số giống lúa địa phương và nhập nội bằng gây đột biến phóng xạ phục vụ phát triển lúa chất lượng tại các tỉnh phía Bắc
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Cải tiến giống lúa địa phương và nhập nội

Nghiên cứu tập trung vào cải tiến giống lúa thông qua phương pháp đột biến phóng xạ, sử dụng tia gamma từ nguồn Co60. Mục tiêu là tạo ra các giống lúa chất lượng cao, phù hợp với điều kiện khí hậu và canh tác tại các tỉnh phía Bắc. Các giống lúa địa phương như Khẩu Mang và giống nhập nội như NN1, NN3 được lựa chọn để xử lý đột biến. Kết quả cho thấy, đột biến phóng xạ giúp cải thiện các đặc điểm như thời gian sinh trưởng ngắn, chiều cao cây thấp và năng suất cao.

1.1. Phương pháp đột biến phóng xạ

Phương pháp đột biến phóng xạ sử dụng tia gamma từ nguồn Co60 được áp dụng để tạo ra các biến dị di truyền. Các mẫu giống lúa được chiếu xạ với liều lượng khác nhau (200 Gy, 300 Gy) để đánh giá hiệu quả. Kết quả cho thấy, tỷ lệ nảy mầm và sống sót giảm khi tăng liều lượng chiếu xạ, đồng thời tỷ lệ lép tăng. Tuy nhiên, các biến dị có lợi như thời gian sinh trưởng ngắn, cây thấp và đẻ nhánh tốt xuất hiện với tần suất cao ở liều lượng 200 Gy và 300 Gy.

1.2. Đánh giá giống lúa địa phương và nhập nội

Các giống lúa địa phương và nhập nội được đánh giá dựa trên các tiêu chí như năng suất, chất lượng gạo, và khả năng chống chịu sâu bệnh. Giống Khẩu Mang có chất lượng gạo khá nhưng năng suất trung bình, trong khi giống nhập nội NN1 và NN3 có tiềm năng cải thiện thông qua đột biến phóng xạ. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các giống nhập nội có khả năng tạo ra các biến dị có lợi cao hơn so với giống địa phương.

II. Phát triển lúa chất lượng phía Bắc

Nghiên cứu hướng đến phát triển lúa chất lượng tại các tỉnh phía Bắc thông qua việc chọn tạo các dòng lúa thuần có thời gian sinh trưởng ngắn, cây thấp và năng suất cao. Các dòng lúa được chọn lọc từ quần thể phân ly sau xử lý đột biến phóng xạ cho thấy tiềm năng vượt trội về năng suất và chất lượng gạo. Dòng lúa NN1-2-6-55 được đánh giá là triển vọng nhất với thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và khả năng thích ứng tốt với các điều kiện sinh thái khác nhau.

2.1. Chọn tạo dòng lúa thuần

Quá trình chọn tạo dòng lúa thuần được thực hiện thông qua việc đánh giá các đặc điểm nông sinh học, hình thái và khả năng chống chịu sâu bệnh. Các dòng lúa được chọn lọc từ quần thể phân ly sau xử lý đột biến phóng xạ cho thấy sự cải thiện đáng kể về thời gian sinh trưởng, chiều cao cây và năng suất. Dòng lúa NN1-2-6-55 được đánh giá là triển vọng nhất với thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và chất lượng gạo tốt.

2.2. Khảo nghiệm sinh thái

Các dòng lúa thuần được khảo nghiệm sinh thái tại nhiều địa điểm khác nhau để đánh giá khả năng thích ứng và hiệu quả canh tác. Kết quả cho thấy, dòng lúa NN1-2-6-55 có khả năng thích ứng tốt với các điều kiện sinh thái khác nhau, phù hợp canh tác tại các tỉnh phía Bắc. Dòng lúa này cho năng suất cao, tỷ lệ gạo xát đạt trên 70%, hàm lượng amylose thấp và cơm mềm, dẻo, đậm thơm.

III. Ứng dụng công nghệ và phát triển nông thôn

Nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ đột biến phóng xạ để cải tiến giống lúa, góp phần phát triển nông thôn và tăng cường sản xuất lúa tại các tỉnh phía Bắc. Các giống lúa chất lượng cao được tạo ra không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn góp phần bảo tồn giống lúa địa phương. Nghiên cứu cũng đề xuất các kỹ thuật canh tác phù hợp để tối ưu hóa năng suất và chất lượng lúa.

3.1. Ứng dụng công nghệ đột biến phóng xạ

Công nghệ đột biến phóng xạ được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa. Phương pháp này giúp tạo ra các biến dị di truyền có lợi, cải thiện các đặc điểm nông sinh học của giống lúa. Kết quả nghiên cứu cho thấy, đột biến phóng xạ là công cụ hiệu quả trong việc cải tiến giống lúa, đặc biệt là các giống nhập nội.

3.2. Phát triển nông thôn và thị trường lúa

Nghiên cứu góp phần phát triển nông thôn thông qua việc cung cấp các giống lúa chất lượng cao, phù hợp với điều kiện canh tác tại các tỉnh phía Bắc. Các giống lúa mới không chỉ đáp ứng nhu cầu thị trường mà còn góp phần bảo tồn giống lúa địa phương. Nghiên cứu cũng đề xuất các kỹ thuật canh tác phù hợp để tối ưu hóa năng suất và chất lượng lúa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ MIỀN CẢI TIẾN MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VÀ NHẬP NỘI BẰNG GÂY ĐỘT BIẾN PHÓNG XẠ PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI CÁC TỈNH PHÍA BẮC LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ MIỀN CẢI TIẾN MỘT SỐ GIỐNG LÚA ĐỊA PHƯƠNG VÀ NHẬP NỘI BẰNG GÂY ĐỘT BIẾN PHÓNG XẠ PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI CÁC TỈNH PHÍA BẮC Ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 9 62 01 11 Người hướng dẫn: PGS. Trần Văn Quang TS. Nguyễn Trọng Khanh HÀ NỘI - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Miền i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. Trần Văn Quang, TS. Nguyễn Trọng Khanh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức của Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày … tháng … năm 2022 Tác giả luận án Nguyễn Thị Miền ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan.

ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình.

xi Trích yếu luận án. xii Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới của đề tài.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học của đề tài. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Tổng quan tài liệu.

Nguồn gen và đa dạng di truyền cây lúa. Nguồn gốc cây lúa. Đa dạng di truyền nguồn gen cây lúa. Lịch sử phát triển của chọn tạo giống lúa bằng phương pháp đột biến.

Khái niệm đột biến. Phân loại đột biến. Phương pháp gây đột biến nhân tạo. Lịch sử phát triển của chọn tạo giống lúa bằng phương pháp đột biến.

Cơ sở khoa học phát sinh đột biến phóng xạ. Tác nhân phóng xạ gây đột biến. Các dạng phóng xạ ứng dụng trong chọn giống. Cơ chế gây đột biến của các tia phóng xạ.

Di truyền đột biến trên cây lúa. Yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả đột biến gamma. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thông qua đột biến trên thế giới. Tình hình nghiên cứu chung.

Phương pháp xử lý đột biến. Liều lượng xử lý đột biến. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thông qua đột biến ở Việt Nam. Tình hình nghiên cứu chung.

Nghiên cứu về liều lượng phóng xạ. Đặc điểm di truyền một số tính trạng liên quan đến chất lượng ở lúa. Đặc điểm di truyền một số tính trạng liên quan đến chất lượng. Đặc điểm di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm và thời gian nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu.

Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ công tác xử lý đột biến phóng xạ. Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ và chọn lọc dòng lúa thuần chất lượng cao.

Tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái một số dòng lúa thuần có triển vọng. Phương pháp nghiên cứu. Đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ công tác xử lý đột biến phóng xạ. Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ và chọn lọc dòng lúa thuần chất lượng.

Tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái một số dòng lúa thuần có triển vọng. Phương pháp phân tích số liệu. Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Kết quả đánh giá nguồn vật liệu thu thập phục vụ công tác xử lý đột biến phóng xạ.

Một số đặc điểm sinh trưởng của các mẫu giống lúa. Một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các mẫu giống lúa. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống lúa.

Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các mẫu giống lúa. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ và chọn lọc dòng lúa thuần chất lượng cao. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của liều lượng chiếu xạ tia gamma Co60 lên các mẫu giống lúa ở thế hệ M1. Kết quả đánh giá hiệu ứng chiếu tia gamma (nguồn Co60) lên các mẫu giống lúa ở thế hệ M2.

Kết quả đánh giá các biến dị đã được chọn lọc khi chiếu xạ tia gamma (nguồn Co60) lên các mẫu giống lúa ở thế hệ M3. Kết quả tuyển chọn, khảo nghiệm sinh thái một số dòng lúa thuần triển vọng. Kết quả khảo sát sơ bộ các dòng lúa thuần. Kết quả so sánh một số dòng lúa thuần có triển vọng.

Kết quả khảo nghiệm sinh thái dòng lúa thuần có triển vọng. Kết luận và đề nghị. 124 Danh mục các công trình đã được công bố liên quan đến luận án. 125 Tài liệu tham khảo.

141 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt D/R Dài/rộng DNA Deribo Nucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei) Đ/C Đối chứng ĐR Đồng ruộng FAO Food and Agriculture Oganization (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) IAEA International Atomic Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế) KM Khẩu mang M Mềm M19 Vụ mùa 2019 NST Nhiễm sắc thể NT Nhân tạo PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lượng) SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản) TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng VM Vụ Mùa VX Vụ Xuân X20 Vụ xuân năm 2020 vi DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2. Quá trình hình thành và phát triển đột biến ở lúa trên thế giới. Số giống lúa đột biến được đăng ký qua các năm của các nước. Các giống lúa mới được đăng ký năm 2019, 2020.

Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các mẫu giống lúa địa phương và nhập nội trong năm 2016. Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa địa phương và nhập nội trong năm 2016. Một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa địa phương và nhập nội trong năm 2016. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các mẫu giống lúa địa phương và nhập nội trong năm 2016.

Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và điều kiện bất thuận của các mẫu giống trong năm 2016. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong năm 2016. Một số chỉ tiêu cơ lý về gạo của các mẫu giống lúa (Mẫu phân tích trong vụ Mùa năm 2016). Một số chỉ tiêu hóa sinh của gạo của các mẫu giống lúa (Mẫu phân tích trong vụ Mùa năm 2016).

Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các mẫu giống lúa (Mẫu phân tích trong vụ Mùa năm 2016). Tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ sống sót và tỷ lệ lép ở thế hệ M1 khi chiếu xạ tia gamma (Co60) lên các mẫu giống lúa trong vụ Xuân năm 2017. Tần suất đột biến ở thế hệ M2 của các mẫu giống lúa trong vụ Mùa năm 2017. Phổ biến dị hình thái của các mẫu giống lúa ở thế hệ M2.

Tần suất đột biến thời gian sinh trưởng ngắn ngày, thấp cây ở thế hệ M2 của các mẫu giống lúa trong vụ Mùa năm 2017. Tần suất đột biến lá đòng đứng, tăng khả năng đẻ nhánh ở thế hệ M2 của các mẫu giống lúa trong vụ Mùa năm 2017. Tần suất đột biến tăng số hạt/bông, tăng số bông/khóm ở thế hệ M2 của các mẫu giống lúa trong vụ Mùa năm 2017. Tần suất đột biến tăng chiều dài bông, chiều dài hạt ở thế hệ M2 của các mẫu giống lúa trong vụ Mùa năm 2017.

Phạm vi biến động các dạng đột biến về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây ở thế hệ M3 của các mẫu giống lúa trong vụ Xuân năm 2018. Phạm vi biến động các dạng đột biến chiều dài lá đòng và số nhánh tối đa ở thế hệ M3 của các mẫu giống lúa trong vụ Xuân năm 2018. Phạm vi biến động các dạng đột biến về số bông/khóm và số hạt/bông ở thế hệ M3 của các mẫu giống lúa trong vụ Xuân năm 2018. Phạm vi biến động các dạng đột biến về chiều dài bông và chiều dài hạt thóc ở thế hệ M3 của các mẫu giống lúa trong vụ Xuân năm 2018.

Kết quả chọn lọc dòng thuần từ các mẫu giống lúa được xử lý đột biến phóng xạ tia gamma (nguồn co60). Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa thuần mới trong vụ Xuân 2019. Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa thuần mới trong vụ Xuân 2019. Mức độ chống chịu sâu bệnh hại và chống đổ của các dòng lúa thuần mới trong vụ Xuân 2019.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa thuần mới trong vụ Xuân năm 2019. Một số chỉ tiêu cơ lý về gạo của các dòng lúa trong vụ Xuân năm 2019 .