Luận án tiến sĩ nông nghiệp: Nghiên cứu khai thác vật liệu khởi đầu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu

• Tác giả: Phạm Thị Kim Vàng
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Thị Lang
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Khai thác vật liệu khởi đầu cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Cần Thơ

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• Danh sách bảng
• Danh sách hình
• Danh mục từ viết tắt
• MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tƣợng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Tính mới của đề tài
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về rầy nâu
• 1.2. Tình hình gây hại của rầy nâu ở Việt Nam trong những năm gần đây
• 1.3. Các biện pháp phòng trừ
• 1.4. Kết quả nghiên cứu giống lúa kháng rầy nâu
• 1.5. Cơ chế kháng rầy nâu của cây trồng
• 1.5.1. Cơ chế kháng hóa sinh “antibiosis”
• 1.5.2. Cơ chế không ƣa thích “antixenosis”
• 1.5.3. Cơ chế chống chịu “tolerance”
• 1.6. Nghiên cứu về gen kháng rầy nâu trên lúa
• 1.6.1. Di truyền tính kháng rầy nâu ở lúa
• 1.6.2. Thống kê các gen kháng rầy nâu đƣợc phát hiện
• 1.6.3. Các gen kháng chủ lực hiện nay
• 1.6.4. Tổng quan các nghiên cứu về gen kháng liên quan đến cơ chế kháng
• 1.7. Mối tƣơng tác giữa cây lúa và rầy nâu
• 1.8. Ứng dụng công nghệ sinh học trong nghiên cứu gen kháng rầy nâu phục vụ công tác chọn tạo giống kháng rầy nâu
• 1.8.1. Chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu
• 1.8.2. Tình hình nghiên cứu gen kháng rầy nâu và xây dựng bản đồ di truyền gen kháng rầy nâu, QTLs
• 1.8.3. Phƣơng pháp lai hồi giao cải tiến
• 1.9. Các nghiên cứu về khai thác vật liệu khởi đầu và ứng dụng MAS trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu
• 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Vật liệu nghiên cứu
• 2.2.1. Giống lúa tham gia thí nghiệm
• 2.2.2. Quần thể rầy nâu
• 2.2.3. Chỉ thị phân tử để đánh giá tính kháng rầy nâu
• 2.2.4. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất sử dụng
• 2.2.5. Phân bón và thuốc bảo vệ thực vật
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.3.1. Thu thập và đánh giá tính kháng rầy nâu của các bộ giống thử nghiệm
• 2.3.2. Phát triển quần thể chọn lọc trong nhà lƣới
• 2.3.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử để đánh giá các dòng qui tụ các gen kháng
• 2.3.4. Quan sát và so sánh các dòng kháng rầy nâu ngoài đồng
• 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phƣơng pháp chung cho các thí nghiệm
• 2.4.2. Phƣơng pháp riêng cho từng nội dung nghiên cứu
• 2.4.2.1. Thu thập và đánh giá tính kháng rầy nâu của các bộ giống thử nghiệm
• 2.4.2.2. Phát triển quần thể chọn lọc trong nhà lƣới
• 2.4.2.3. Dùng chỉ thị phân tử để đánh giá các dòng qui tụ các gen kháng
• 2.4.2.4. Quan sát và so sánh các dòng kháng rầy nâu ngoài đồng
• 2.4.2.5. Thí nghiệm chọn dòng lúa kháng rầy nâu
• 2.4.2.6. Khảo nghiệm ngoài đồng các dòng lúa triển vọng đƣợc chọn tạo quy tụ gen kháng rầy nâu
• 2.4.3. Phân tích số liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thu thập và đánh giá tính kháng rầy nâu của các bộ giống thử nghiệm
• 3.1.1. Đánh giá độc tính của bốn quần thể rầy nâu tại vùng ĐBSCL
• 3.1.2. Đánh giá tính kháng rầy nâu của một số giống lúa sản xuất phổ biến tại ĐBSCL
• 3.1.3. Biến động độc tính của 4 quần thể rầy nâu đối với các giống lúa mang gen chuẩn kháng khác nhau
• 3.1.4. Đánh giá tính kháng rầy nâu trên bộ giống cao sản
• 3.1.4.1. Chỉ số gây hại của 4 quần thể rầy nâu tại ĐBSCL trên các dòng và giống lúa cao sản
• 3.1.4.2. Cấp hại và phản ứng của các dòng và giống lúa cao sản trên 4 quần thể rầy nâu tại ĐBSCL
• 3.1.4.3. Phân nhóm di truyền của các dòng và giống lúa cao sản
• 3.1.5. Đánh giá tính kháng rầy nâu trên bộ giống lúa mùa
• 3.1.5.1. Chỉ số gây hại của 4 quần thể rầy nâu tại ĐBSCL trên các giống lúa mùa
• 3.1.5.2. Cấp hại và phản ứng của các giống lúa mùa trên 4 quần thể rầy nâu tại ĐBSCL
• 3.1.5.3. Phân nhóm di truyền của các giống lúa mùa
• 3.1.6. Đánh giá kiểu gen kháng rầy nâu trên các giống lúa thử nghiệm
• 3.2. Phát triển quần thể chọn lọc trong nhà lƣới
• 3.2.1. Các thông số di truyền trong phân tích hiệu quả chọn lọc của các tổ hợp lai trên tính trạng kháng rầy nâu
• 3.2.2. Kết quả tạo hạt hồi giao lần thứ nhất (BC1) cho các quần thể
• 3.2.3. Kết quả đánh giá các quần thể BC1 và tạo hạt hồi giao lần 2 (BC2)
• 3.2.4. Kết quả đánh giá các quần thể BC2 và tạo hạt hồi giao lần 3 (BC3)
• 3.2.5. Kết quả đánh giá sàng lọc cây mang gen kháng và chọn dòng thuần từ các quần thể hồi giao mang gen kháng rầy nâu
• 3.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử để đánh giá các dòng qui tụ các gen kháng
• 3.3.1. Ứng dụng chỉ thị phân tử để đánh giá các dòng qui tụ các gen kháng rầy nâu trên tổ hợp OM6162/OM6683
• 3.3.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử để đánh giá các dòng qui tụ các gen kháng rầy nâu trên tổ hợp OM6162/OM7364
• 3.3.3. Kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo quần thể lai hồi giao mang gen kháng rầy nâu
• 3.4. Quan sát và so sánh các dòng kháng rầy nâu ngoài đồng
• 3.4.1. Chọn dòng lúa kháng rầy nâu ngoài đồng
• 3.4.2. Kết quả đánh giá một số đặc điểm nông sinh học của các dòng triển vọng
• 3.4.3. Kết quả đánh giá tính kháng rầy nâu của 14 dòng lúa triển vọng
• 3.4.4. Kết quả đánh giá một số đặc điểm sinh trƣởng, thành phần năng suất và năng suất của các dòng lúa triển vọng
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về rầy nâu và tác hại

Rầy nâu (Nilaparvata lugens) là một trong những loài côn trùng gây hại nghiêm trọng nhất đối với cây lúa, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới. Tại Việt Nam, rầy nâu gây thiệt hại khoảng 20% sản lượng lúa hàng năm. Các đợt bùng phát rầy nâu thường xảy ra theo chu kỳ 12-13 năm, gây ảnh hưởng lớn đến nông nghiệp. Việc sử dụng thuốc trừ sâu không hiệu quả do rầy nâu phát triển khả năng kháng thuốc. Do đó, giống lúa kháng rầy nâu được xem là giải pháp bền vững và hiệu quả nhất.

1.1. Tình hình gây hại của rầy nâu

Rầy nâu gây hại nghiêm trọng ở các vùng trồng lúa tại Việt Nam, đặc biệt là Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Các đợt bùng phát lớn đã xảy ra vào các năm 1977-1979, 1991-1993 và 2006-2008. Thiệt hại không chỉ về năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất lượng lúa gạo.

1.2. Biện pháp phòng trừ

Các biện pháp phòng trừ rầy nâu bao gồm sử dụng thuốc trừ sâu, canh tác hợp lý và phát triển giống lúa kháng rầy nâu. Trong đó, giống kháng được ưu tiên do tính bền vững và thân thiện với môi trường.

II. Mục tiêu và ý nghĩa của đề tài

Đề tài 'Khai thác vật liệu khởi đầu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu' nhằm mục tiêu đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa và tạo ra các dòng lúa thuần kháng rầy nâu ổn định. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn, góp phần cải thiện năng suất và chất lượng lúa gạo tại Việt Nam.

2.1. Mục tiêu cụ thể

Đề tài tập trung đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa và sử dụng chỉ thị phân tử để chọn lọc các dòng lúa kháng. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra 2-3 dòng lúa thuần kháng rầy nâu ổn định.

2.2. Ý nghĩa khoa học

Đề tài cung cấp thông tin về các gen kháng rầy nâu và ứng dụng công nghệ sinh học trong chọn tạo giống. Điều này giúp rút ngắn thời gian và chi phí trong quá trình nghiên cứu.

2.3. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cung cấp nguồn vật liệu khởi đầu cho việc lai tạo giống lúa kháng rầy nâu, góp phần ổn định sản xuất lúa gạo tại ĐBSCL và các vùng khác.

III. Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại, bao gồm đánh giá kiểu hình, ứng dụng chỉ thị phân tử và lai hồi giao để chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu. Các bước nghiên cứu được thực hiện chặt chẽ từ thu thập mẫu đến đánh giá kết quả.

3.1. Thu thập và đánh giá vật liệu

Các giống lúa được thu thập từ các vùng trồng lúa tại ĐBSCL. Quần thể rầy nâu được thu thập từ 4 tỉnh: Cần Thơ, Đồng Tháp, Tiền Giang và Hậu Giang.

3.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử

Các chỉ thị phân tử như SSR được sử dụng để đánh giá tính kháng rầy nâu của các giống lúa. Phương pháp này giúp xác định chính xác các gen kháng trong quá trình chọn tạo giống.

3.3. Lai hồi giao và chọn lọc

Phương pháp lai hồi giao được áp dụng để tạo ra các dòng lúa mang gen kháng rầy nâu. Các dòng lúa được chọn lọc dựa trên kiểu hình và kiểu gen kháng rầy nâu.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự đa dạng di truyền của các quần thể rầy nâu và tính kháng của các giống lúa. Các dòng lúa triển vọng được chọn lọc có khả năng kháng rầy nâu cao và năng suất tốt.

4.1. Đánh giá tính kháng rầy nâu

Các giống lúa được đánh giá dựa trên chỉ số gây hại và phản ứng với rầy nâu. Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt về tính kháng giữa các giống lúa.

4.2. Phân nhóm di truyền

Các giống lúa được phân nhóm di truyền dựa trên đặc tính kiểu hình và kiểu gen. Điều này giúp xác định các gen kháng rầy nâu hiệu quả.

4.3. Chọn lọc dòng lúa triển vọng

Các dòng lúa triển vọng được chọn lọc dựa trên khả năng kháng rầy nâu và các đặc điểm nông học. Những dòng này có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất lúa gạo.

V. Kết luận và đề xuất

Đề tài đã thành công trong việc tạo ra các dòng lúa kháng rầy nâu triển vọng, góp phần cải thiện năng suất và chất lượng lúa gạo tại Việt Nam. Các kết quả nghiên cứu mở ra hướng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu.

5.1. Kết luận

Đề tài đã cung cấp nguồn vật liệu khởi đầu và phương pháp lai tạo hiệu quả để chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu. Các dòng lúa triển vọng được chọn lọc có tiềm năng ứng dụng cao.

5.2. Đề xuất

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các dòng lúa kháng rầy nâu để đáp ứng nhu cầu sản xuất lúa gạo tại Việt Nam. Đồng thời, cần ứng dụng rộng rãi các phương pháp công nghệ sinh học trong chọn tạo giống.