Nghiên cứu cải tiến năng suất lúa bằng chỉ thị phân tử trong luận án tiến sĩ

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của luận án

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của của đề tài

1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài

1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống lúa

2.2. Khái niệm và phân loại chỉ thị di truyền. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong nghiên cứu và chọn giống

2.3. Ứng dụng chỉ thị phân tử cải tiến năng suất lúa

2.4. Khái quát về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

2.5. Các QTL/gen liên kết với các tính trạng năng suất

2.6. Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa ở Việt Nam

3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Các dòng/giống lúa làm vật liệu nghiên cứu. Chỉ thị phân tử dùng trong nghiên cứu

3.2. Hóa chất và thiết bị

3.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.4. Nội dung nghiên cứu

3.5. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa. Sử dụng chỉ thị phân tử để khảo sát đa hình ADN giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen tăng số hạt trên bông trên các nhiễm sắc thể. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông Hồng và dòng NPT1 (Dạng hình mới) triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng

3.6. Phương pháp nghiên cứu

3.6.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng

3.6.2. Phương pháp lai hữu tính, lai trở lại giữa giống cho và nhận QTL/gen

3.6.3. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử

3.6.4. Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá khả năng chống chịu của các dòng, giống lúa nghiên cứu

3.6.5. Các chỉ tiêu và phương pháp đánh giá đặc điểm sinh trưởng, hình thái và năng suất, yếu tố cấu thành năng suất

3.6.6. Một số kỹ thuật sử dụng trong phòng thí nghiệm

3.6.7. Phương pháp phân tích kết quả và xử lý số liệu

4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Đánh giá nguồn vật liệu phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa

4.2. Đánh giá chỉ tiêu hình thái sinh trưởng và phát triển, chỉ tiêu năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các dòng/giống lúa dùng làm dòng cho gen

4.3. Đánh giá các chỉ tiêu hình thái sinh trưởng phát triển, chỉ tiêu năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các dòng/giống lúa dùng làm dòng nhận gen

4.4. Sử dụng chỉ thị phân tử khảo sát đa hình ADN giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen tăng số hạt trên bông trên các nhiễm sắc thể

4.5. Kết quả xác định chỉ thị phân tử đa hình tại vị trí QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen

4.6. Kết quả khảo sát đa hình trên 12 NST giữa dòng/giống cho và nhận QTL/gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông

4.7. Cải tiến năng suất giống lúa trồng đại trà cho đồng bằng sông Hồng và dòng NPT1 (dạng hình mới) triển vọng bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại

4.7.1. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con lai của tổ hợp lai Khang dân 18/KC25

4.7.2. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử đa hình chọn lọc cá thể con lai của tổ hợp lai NPT1/KC25

4.8. Trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng

4.8.1. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng của tổ hợp KD18 x KC25

4.8.2. Kết quả trồng thử nghiệm và đánh giá một số dòng/giống triển vọng của tổ hợp NPT1 x KC25

4.8.3. Kết quả đánh giá dòng K2 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp KD18/KC25) và dòng N8 (thế hệ BC3F5 của tổ hợp NPT1/KC25)

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của nghiên cứu

Luận án tập trung vào việc cải tiến năng suất lúa thông qua chỉ thị phân tử, một phương pháp hiện đại trong nghiên cứu nông nghiệp. Lúa là cây lương thực chính tại Việt Nam và nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên, biến đổi khí hậu, tăng dân số và giảm diện tích đất nông nghiệp đang đe dọa an ninh lương thực. Cải tiến năng suất lúa là yêu cầu cấp thiết để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu. Phương pháp chỉ thị phân tử giúp rút ngắn thời gian chọn giống và tăng hiệu quả trong việc cải thiện các tính trạng năng suất.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là sử dụng chỉ thị phân tử và kỹ thuật lai trở lại để chuyển QTL/gen yd7 - gen quy định tính trạng tăng số hạt trên bông - vào các giống lúa phổ biến tại đồng bằng sông Hồng. Điều này nhằm cải thiện năng suất và tạo ra các giống lúa mới có tiềm năng cao.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học lớn khi cung cấp dữ liệu mới về ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa. Về mặt thực tiễn, các giống lúa được cải tiến sẽ góp phần đảm bảo an ninh lương thực và tăng thu nhập cho nông dân.

II. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng phương pháp phân tử kết hợp với kỹ thuật sinh học để thực hiện các thí nghiệm. Các chỉ thị phân tử như SSR (Simple Sequence Repeats) được sử dụng để xác định đa hình ADN giữa các dòng/giống lúa. Phương pháp lai trở lại (Backcrossing) được áp dụng để chuyển gen mục tiêu vào các giống lúa hiện có.

2.1. Vật liệu và thiết bị

Các dòng/giống lúa được chọn làm vật liệu nghiên cứu bao gồm giống lúa thuần và các dòng lúa mới triển vọng. Các chỉ thị phân tử được sử dụng để đánh giá đa hình ADN và xác định vị trí QTL/gen yd7.

2.2. Quy trình thí nghiệm

Quy trình bao gồm các bước: lai hữu tính, sử dụng chỉ thị phân tử để sàng lọc cá thể con lai, và đánh giá các tính trạng năng suất trên đồng ruộng. Kết quả được phân tích bằng các phương pháp thống kê để đảm bảo độ chính xác.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng chỉ thị phân tử đã giúp xác định chính xác các cá thể mang gen yd7. Các dòng lúa được cải tiến có năng suất cao hơn so với giống đối chứng. Đặc biệt, dòng NPT1 và KD18 được cải tiến bằng kỹ thuật di truyền đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc tăng số hạt trên bông và cải thiện năng suất tổng thể.

3.1. Đánh giá nguồn vật liệu

Các dòng/giống lúa được đánh giá về đặc điểm hình thái, sinh trưởng và năng suất. Kết quả cho thấy sự đa dạng di truyền giữa các dòng, tạo cơ sở cho việc chọn lọc và cải tiến giống.

3.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử

Các chỉ thị phân tử như RM445, RM500 và RM21615 được sử dụng để xác định đa hình ADN và sàng lọc các cá thể mang gen yd7. Kết quả điện di cho thấy sự hiện diện của gen mục tiêu trong các dòng lúa được cải tiến.

IV. Kết luận và kiến nghị

Luận án đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng chỉ thị phân tử trong cải tiến năng suất lúa. Các giống lúa được cải tiến có tiềm năng cao trong việc đáp ứng nhu cầu lương thực và tăng thu nhập cho nông dân. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng công nghệ sinh học vào phát triển nông nghiệp.

4.1. Kết luận

Phương pháp chỉ thị phân tử kết hợp với lai trở lại đã giúp cải tiến thành công năng suất lúa, đặc biệt là tăng số hạt trên bông. Các dòng lúa triển vọng như NPT1 và KD18 đã được chứng minh có hiệu quả cao trong thực tiễn.

4.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa. Đồng thời, cần mở rộng quy mô thử nghiệm để đánh giá hiệu quả của các giống lúa cải tiến trên diện rộng.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu cải tiến năng suất lúa sử dụng chỉ thị phân tử