Luận án tiến sĩ về chọn giống lúa nàng tét chịu mặn cho 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang

Luận án tiến sĩ nghiên cứu chọn dòng lúa nàng tét đột biến chịu mặn phù hợp cho 03 huyện ven biển tỉnh tiền giang, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề xuất giải

• Tác giả: Trần Thị Thanh Thúy
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Công Thành
• Trường học: Trường Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu chọn giống lúa nàng tét chịu mặn cho vùng ven biển Tiền Giang
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Khái quát về đất mặn và ảnh hưởng của mặn đối với cây trồng
• 1.2. Cơ chế phản ứng của thực vật với điều kiện stress mặn
• 1.3. Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa và sự thích nghi của cây lúa đối với điều kiện mặn
• 1.4. Một số kết quả nghiên cứu về thanh lọc giống lúa chống chịu mặn giai đoạn mạ
• 1.5. Một số đặc tính nông sinh học của cây lúa
• 1.6. Một số đặc tính về chất lượng của hạt gạo
• 1.7. Ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống
• 1.8. Một số nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng đột biến bằng sốc nhiệt
• 1.9. Cơ sở lý thuyết chọn lọc đến thế hệ M5/F5 và một số kết quả nghiên cứu xử lý đột biến trên lúa và chọn lọc thế hệ M1 đến M5 thành công
• 1.10. Sử dụng dấu phân tử SSR và kỹ thuật điện di SDS – PAGE trong chọn giống lúa chịu mặn và chất lượng
• 2. CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM VÙNG NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Tiền Giang
• 2.2. Thực trạng diện tích, sản lượng lúa gạo tại Tiền Giang
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.3.1. Nội dung 1: Chọn cá thể/dòng lúa mới từ vật liệu sau xử lý đột biến bằng phương pháp xử lý nhiệt độ gây sốc nhiệt và chọn dòng phân ly từ thế hệ M1 đến M4
• 3.3.2. Nội dung 2: Đánh giá, chọn dòng lúa NTĐB ưu tú ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2019)
• 3.3.3. Nội dung 3: Đánh giá sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB ưu tú thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm chậu trong nhà lưới trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả chọn cá thể/dòng lúa mới từ thế hệ M1 đến M4
• 4.2. Kết quả đánh giá, chọn dòng triển vọng ở thế hệ M5
• 4.2.1. Kết quả thanh lọc mặn trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida của 7 dòng lúa NTĐB thế hệ M5
• 4.2.2. Kết quả kiểm tra gen chống chịu mặn các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 bằng dấu phân tử
• 4.2.3. Kết quả đánh giá sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8-12/2019)
• 4.3. Sự sinh trưởng, năng suất của các dòng lúa NTĐB triển vọng thế hệ M5 trên 2 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau tại Tiền Giang
• 4.3.1. Diễn biến độ chua (pH) và độ mặn (EC) dung dịch đất trong quá trình thực hiện thí nghiệm
• 4.3.2. Tỷ lệ sống sót (%)
• 4.3.3. Chỉ tiêu nông học
• 4.3.4. Thành phần năng suất và năng suất
• 4.3.5. Na+, K+ hấp thu và tỷ lệ Na/K trong thân lúa
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Nghiên cứu chọn giống lúa nàng tét chịu mặn cho vùng ven biển Tiền Giang là một công trình quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng đất mặn gia tăng. Việc phát triển giống lúa có khả năng chịu mặn không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an ninh lương thực cho khu vực này. Giống lúa nàng tét được lựa chọn vì khả năng thích nghi tốt với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng lúa qua các thế hệ, từ M1 đến M5, nhằm tìm ra những dòng giống có tiềm năng cao nhất.

1.1 Tình hình nghiên cứu

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là ở các vùng ven biển như Tiền Giang. Việc chọn giống lúa có khả năng chịu mặn là một trong những giải pháp hiệu quả để ứng phó với tình trạng này. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng lúa có thể thích nghi với đất mặn thông qua các cơ chế sinh lý và di truyền. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển giống lúa nàng tét chịu mặn là cần thiết để đảm bảo sản xuất nông nghiệp bền vững.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện thông qua các phương pháp chọn lọc và đánh giá dòng lúa. Các cá thể lúa được xử lý đột biến bằng phương pháp sốc nhiệt, sau đó được trồng và theo dõi qua các thế hệ. Kỹ thuật SDS-PAGE được sử dụng để phân tích chất lượng hạt và đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng lúa. Các chỉ tiêu nông học như năng suất, chiều cao cây, và tỷ lệ Na/K trong thân lúa cũng được ghi nhận để đánh giá khả năng thích nghi của giống lúa trong điều kiện đất mặn.

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu bao gồm các dòng lúa nàng tét và các giống lúa đối chứng như IR28 và Pokkali. Các dòng lúa này được chọn lọc từ các thế hệ M1 đến M5, với mục tiêu tìm ra những dòng có khả năng chịu mặn tốt nhất. Các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của lúa được theo dõi trong điều kiện thí nghiệm tại nhà lưới, nơi có thể kiểm soát được các yếu tố môi trường như độ mặn và pH của đất.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy hai dòng lúa nàng tét (NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12) có khả năng chịu mặn từ 12 – 14‰, với năng suất cao và chất lượng tốt. Các dòng này không chỉ có thời gian sinh trưởng ngắn mà còn có hàm lượng amylose thấp, phù hợp với yêu cầu thị trường. Việc phát triển các dòng lúa này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững cho nông nghiệp ven biển Tiền Giang.

3.1 Đánh giá khả năng chịu mặn

Đánh giá khả năng chịu mặn của các dòng lúa cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các dòng. Các dòng lúa nàng tét cho thấy khả năng sinh trưởng tốt hơn trong điều kiện đất mặn so với các giống đối chứng. Điều này cho thấy tiềm năng của giống lúa này trong việc phát triển nông nghiệp bền vững tại các vùng ven biển. Kết quả này cũng mở ra hướng đi mới cho việc nghiên cứu và phát triển giống lúa chịu mặn trong tương lai.

IV. Kết luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng giống lúa nàng tét có khả năng chịu mặn tốt và phù hợp với điều kiện canh tác tại vùng ven biển Tiền Giang. Việc phát triển và nhân rộng các dòng lúa này sẽ góp phần quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực và phát triển bền vững cho khu vực. Cần tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm ngoài đồng để đánh giá tính thích nghi và năng suất của các dòng lúa này trong điều kiện thực tế.

4.1 Đề xuất

Đề xuất tiếp tục nghiên cứu và phát triển các dòng lúa chịu mặn nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Cần có các chương trình hỗ trợ nông dân trong việc áp dụng các giống lúa mới, đồng thời tăng cường công tác tuyên truyền về lợi ích của việc sử dụng giống lúa chịu mặn trong sản xuất nông nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Canh tác lúa tại 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang (Gò Công Đông, Gò Công Tây, Tân Phú Đông) nói riêng và vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói chung đang đối mặt với các tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu, nổi bật là hạn hán và xâm nhập mặn diễn biến phức tạp trên diện rộng. Số liệu từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2020) và Tổng cục Thống kê (2016, 2021) ghi nhận diện tích đất bị ảnh hưởng bởi xâm nhập mặn (nồng độ từ 4‰ trở lên) trong mùa khô 2015 – 2016 là 1,54 triệu ha (chiếm 37,9% diện tích tự nhiên toàn vùng); đến mùa khô 2019 – 2020 con số này tăng lên 1,69 triệu ha (chiếm 41,4% diện tích tự nhiên). Năm 2020, có 10/13 tỉnh thuộc ĐBSCL bị ảnh hưởng bởi mặn, trong đó Tiền Giang có diện tích đất nhiễm mặn chiếm tỷ lệ 22,9% diện tích tự nhiên toàn vùng.

Khoảng trống nghiên cứu được xác định xuất phát từ thực tế tính chống chịu mặn ở cây lúa là tính trạng số lượng phức tạp, chịu sự kiểm soát của đa gen, có hệ số di truyền thấp và chịu ảnh hưởng mạnh từ môi trường (Singh et al., 2008). Việc chọn tạo giống chịu mặn bằng lai hữu tính truyền thống đòi hỏi nhiều thời gian và gặp trở ngại trong việc phân lập cá thể mong muốn. Trong khi đó, các giống lúa mùa địa phương có sẵn nguồn gen chống chịu mặn cao (như giống Nàng Tét mùa) lại mang nhược điểm thời gian sinh trưởng dài, cảm ứng quang kỳ khắt khe, thân cao dễ đổ ngã và tiềm năng năng suất không cao. Luận án đặt ra hướng giải quyết là ứng dụng phương pháp xử lý đột biến sốc nhiệt trên hạt giống lúa Nàng Tét mùa kết hợp quy trình chọn lọc phả hệ cải tiến qua các thế hệ M1 – M5, ứng dụng kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE để sàng lọc phẩm chất hạt gạo mềm cơm từ sớm, thanh lọc mặn nhân tạo giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida và kiểm tra chỉ thị phân tử SSR nhằm chọn ra dòng thuần ngắn ngày, không cảm quang, chịu mặn cao và có phẩm chất tốt.

Mục tiêu nghiên cứu:

• Mục tiêu tổng quát: Chọn ra được ít nhất một dòng/giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn (< 110 ngày), khả năng chống chịu mặn ≥ 12 mS/cm giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida, năng suất cao, phẩm chất tốt (độ bền thể gel cấp 1 – 3; hàm lượng amylose < 20%), triển vọng phù hợp canh tác trên đất nhiễm mặn ven biển tại tỉnh Tiền Giang.

Đối tượng nghiên cứu:

• Nguồn vật liệu ban đầu là giống lúa mùa địa phương Nàng Tét mùa (Oryza sativa L.) có khả năng chịu mặn tốt, đã qua xử lý đột biến bằng phương pháp sốc nhiệt ở giai đoạn hạt nảy mầm (nhiệt độ 50°C trong 5 phút) do Khoa Di truyền và Chọn giống Cây trồng, Trường Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ cung cấp.
• Các giống đối chứng sử dụng trong các thí nghiệm gồm: giống chuẩn nhiễm IR28, giống chuẩn kháng Pokkali và giống gốc Nàng Tét mùa.

Phạm vi nghiên cứu:

• Phạm vi không gian:
  • Các thí nghiệm chọn lọc phả hệ, phân tích điện di protein SDS-PAGE, thanh lọc mặn mạ và phân tích chỉ thị phân tử SSR từ thế hệ M1 đến M5 được thực hiện tại phòng thí nghiệm và nhà lưới Khoa Di truyền và Chọn giống Cây trồng, Trường Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ.
  • Thí nghiệm chậu đánh giá khả năng sinh trưởng và năng suất các dòng ưu tú thế hệ M5 trên 02 nhóm đất nhiễm mặn thực tế (đất canh tác 2 vụ lúa tại xã Phước Trung, huyện Gò Công Đông và đất canh tác lúa – tôm tại xã Phú Tân, huyện Tân Phú Đông, tỉnh Tiền Giang) được thực hiện tại nhà lưới có mái che Khoa Khoa học Đất, Trường Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ.
• Phạm vi thời gian: Thực hiện từ năm 2017 đến năm 2020 qua các vụ thuận (tháng 8 – 12) và vụ nghịch (tháng 3 – 6) xen kẽ.

Nội dung nghiên cứu:

• Nội dung 1: Chọn cá thể/dòng lúa đột biến từ vật liệu kế thừa sau xử lý đột biến bằng phương pháp sốc nhiệt từ thế hệ M1 đến M4.
• Nội dung 2: Đánh giá, chọn lọc các dòng lúa Nàng Tét đột biến (NTĐB) triển vọng ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2019).
• Nội dung 3: Đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất và hấp thu khoáng (Na+, K+) của các dòng lúa NTĐB triển vọng thế hệ M5 trong điều kiện thí nghiệm chậu nhà lưới trên 02 nhóm đất nhiễm mặn khác nhau của tỉnh Tiền Giang (tháng 8 – 12/2020).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến các khía cạnh lý luận và thực nghiệm:

• Khái niệm đất mặn và cơ chế phản ứng của thực vật với stress mặn: Akbar & Ponnamperuma (1982), Abrol (1986), Reynolds et al. (2001), Camberato (2001) và Horneck et al. (2007) xác định đặc tính đất mặn dựa trên nồng độ muối hòa tan, pH, độ dẫn điện trích bão hòa (ECe > 4 mS/cm), tỷ số hấp phụ natri (SAR) và tỷ lệ natri trao đổi (ESP). Abrol et al. (1988) và Ngô Ngọc Hưng (2009) thiết lập thang tương quan giữa ECe và EC 1:2,5 để đánh giá mức độ ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng cây trồng tại ĐBSCL. Munns (1993) đưa ra mô hình phản ứng hai giai đoạn của thực vật dưới stress mặn (pha 1 là stress áp suất thẩm thấu diễn ra nhanh; pha 2 là ngộ độc ion Na+ và Cl- tích lũy trong mô lá). Cây lúa phản ứng lại thông qua các cơ chế ngăn chặn muối, tái hấp thu ở libe, hạn chế chuyển vị từ rễ lên chồi, tích lũy muối vào lá già, cô lập trong không bào và pha loãng nồng độ (Yeo & Flowers, 1984; IRRI, 2006; Ngô Đình Thức, 2006). Tỷ lệ Na/K trong thân chồi (< 1) được xem là chỉ tiêu sinh lý then chốt phản ánh tính chống chịu mặn (IRRI, 2006; Bùi Chí Bửu & Nguyễn Thị Lang, 2003).
• Các nghiên cứu thanh lọc giống lúa chịu mặn giai đoạn mạ: Kawasaki et al. (2001) theo dõi sự biểu hiện transcript điều khiển tính chống chịu mặn và cho thấy giống kháng Pokkali duy trì hoạt động quang hợp và lượng nước tốt hơn giống nhiễm IR29. Shanmuganathan (2001) và Mishra et al. (2000) khảo sát các giống chịu mặn quốc tế như Pokkali, CSR10, CSR27, Panvel, Vytilla. Tại Việt Nam, Nguyễn Thị Lang và ctv. (2001, 2008) ứng dụng chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) trên quần thể lai F2, F3 của IR28/Đốc Phụng; Ngô Đình Thức (2006) sàng lọc 172 giống lúa tại ĐBSCL ở mức EC = 12 mS/cm; Nguyễn Thanh Tường (2012) đánh giá giống chịu mặn trên đất lúa – tôm Bạc Liêu; Quan Thị Ái Liên và ctv. (2012) thanh lọc 10 giống lúa mùa và chọn được Lúa Sỏi (CTUS1), Một Bụi Hồng (CTUS4) chịu mặn 11,72 – 15,63 mS/cm; Trần Thị Phương Thảo và ctv. (2019) xác định các dòng LSĐB và NQBĐB chịu mặn 15 – 19 mS/cm giai đoạn mạ; Huỳnh Kỳ và ctv. (2018, 2019) sử dụng dung dịch Yoshida 6 – 10‰ kết hợp các chỉ thị RM336, RM10825, RM10793 để đánh giá nguồn gen chịu mặn ở Trà Vinh và ĐBSCL.
• Ứng dụng đột biến thực nghiệm bằng sốc nhiệt: Randolph (1932), Kharakwal (1996), Chahal & Gosal (2002) và McDonald (1999) chứng minh nhiệt độ cao tác động gây đột biến thông qua việc gây biến tính cấu trúc hoặc bất hoạt enzym sửa sai ADN tự nhiên (Đỗ Quý Hải và ctv., 2005). Cvjetko et al. (2014) chứng minh xử lý sốc nhiệt ở 42°C làm giảm hoạt tính của hai enzym sửa sai peroxidase lipid và guaiacol peroxidase, gây tổn thương ADN không thuận nghịch trên cây non. Sharma et al. (2018) gây đột biến bằng sốc nhiệt 47°C và 52°C trên đậu Vigna aconitifolia, phát hiện sự thay đổi cấu trúc protein trên SDS-PAGE (xuất hiện chuỗi polypeptit 36,7 kDa và 100 kDa) và biến đổi trình tự ADN qua RAPD (vạch 570 bp với mồi OPG-17). Tại Việt Nam, Trần Thượng Tuấn (1992) và Khuất Hữu Khanh (2006) nêu cơ sở sốc nhiệt gây chấn thương bộ máy di truyền; Quan Thị Ái Liên (2015) xử lý sốc nhiệt 50°C trong 5 phút trên giống Lúa Sỏi chọn được dòng CTUSM1 chịu mặn 12 mS/cm, ngắn ngày; Nguyễn Phúc Hảo (2020) xử lý sốc nhiệt hạt giống Nàng Thơm Chợ Đào ở 50°C trong 5 phút, chọn được 4 dòng đột biến M5 mất cảm quang, ngắn ngày (< 110 ngày), chịu mặn 9 – 12 mS/cm.
• Ứng dụng chỉ thị phân tử SSR và điện di SDS-PAGE: Gregorio et al. (1997) lập bản đồ QTL Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 kiểm soát 40 – 65% tính chịu mặn ở lúa. Thomson et al. (2010), Islam et al. (2012) và Linh et al. (2012) khẳng định các chỉ thị RM3412, RM493, RM140, RM10745 liên kết chặt với vùng gen Saltol. Mohammadi-Nejad et al. (2010), Molla et al. (2015), Al-Amin et al. (2013), Lê Xuân Thái & Trần Nhân Dũng (2013), Trần Ánh Nguyệt và ctv. (2018) đã ứng dụng các chỉ thị này để phát hiện nguồn gen chịu mặn. Về phẩm chất, Sano (1984), Laemmli (1970) và Sammour (1999) sử dụng SDS-PAGE tách protein dự trữ hạt gạo; Sano et al. (1999) chỉ ra độ đậm nhạt của băng waxy 60 kDa tỷ lệ thuận với hàm lượng amylose. Phạm Văn Phượng & Nguyễn Bảo Vệ (2005), Nguyễn Phúc Hảo và ctv. (2008), Phạm Văn Phượng và ctv. (2010) đã ứng dụng thành công SDS-PAGE để chọn dòng thuần lúa mùa phục tráng và lúa thơm chất lượng cao.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết: Luận án kết hợp phương pháp gây đột biến sốc nhiệt trên giống Nàng Tét mùa với kỹ thuật điện di SDS-PAGE (sàng lọc sớm tính mềm cơm ngay từ M1, M2), phương pháp phả hệ qua các vụ thuận – nghịch xen kẽ (phá bỏ tính cảm quang), thanh lọc mặn trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida và kiểm tra phân tử bằng chỉ thị SSR tại thế hệ M5. Đây là nghiên cứu trực tiếp giải quyết yêu cầu tạo ra dòng lúa thuần đột biến vừa mang tính chịu mặn cao của giống Nàng Tét mùa gốc, vừa có thời gian sinh trưởng ngắn (< 110 ngày), phẩm chất cơm mềm (amylose < 20%, gel cấp 1) và thích nghi tốt trên 02 nhóm đất nhiễm mặn của 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

• Khung lý thuyết đột biến sốc nhiệt: Tác động nhiệt độ cao (50°C trong 5 phút) ở giai đoạn hạt nảy mầm gây sốc nhiệt, làm biến tính tạm thời hoặc bất hoạt hệ thống enzym sửa sai nội bào (peroxidase lipid, guaiacol peroxidase), dẫn đến việc lưu giữ các biến đổi trong cấu trúc ADN và biểu hiện thành các đột biến di truyền về tính trạng nông học (thời gian sinh trưởng, tính cảm quang, chiều cao cây, phẩm chất hạt).
• Quy trình chọn lọc phả hệ trên cây tự thụ phấn từ M1 đến M5 theo Chahal & Gosal (2002) và Johnson et al. (1988), có cải tiến việc luân phiên gieo trồng ở các vụ mùa có độ dài ngày khác nhau (vụ thuận và vụ nghịch xen kẽ) để đào thải các cá thể cảm ứng quang kỳ.
• Cơ chế sinh lý chống chịu mặn: Đánh giá khả năng duy trì cân bằng ion của cây thông qua việc hấp thu K+, hạn chế tích lũy Na+ và duy trì tỷ số Na/K trong thân chồi < 1 (IRRI, 2006).
• Thang tiêu chuẩn đánh giá chống chịu mặn (SES - Standard Evaluation Score) giai đoạn mạ theo IRRI (2006, 2013) và Ponnamperuma (1984) từ cấp 1 (chống chịu tốt) đến cấp 9 (rất nhiễm).
• Nguyên lý tách protein dự trữ hạt gạo bằng điện di SDS-PAGE (Laemmli, 1970; Sano, 1984) để nhận diện băng protein waxy 60 kDa; kết hợp đánh giá phẩm chất hạt gạo (chiều dài hạt, tỷ lệ D/R, hàm lượng amylose, độ bền thể gel, độ trở hồ) theo tiêu chuẩn IRRI (Juliano, 1993; Jennings et al., 1979; IRRI, 2013).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án triển khai 3 nội dung nghiên cứu thực nghiệm:

1. Nội dung 1: Chọn lọc cá thể/dòng lúa đột biến từ thế hệ M1 đến M4

• Thế hệ M1 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2017): Gieo trồng 37 cá thể NTĐB sau xử lý sốc nhiệt; theo dõi các chỉ tiêu nông học (thời gian trổ, thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số bông/bụi, số hạt chắc/bông, trọng lượng 1.000 hạt, năng suất cá thể) và đánh giá độ bền thể gel để chọn các cá thể trổ sớm, cơm mềm.
• Thế hệ M2 (vụ nghịch, tháng 3 – 6/2018): Gieo trồng các dòng M1 được chọn; đánh giá sự phân ly tính trạng trong điều kiện ngày dài để loại bỏ các dòng cảm quang; phân tích điện di protein SDS-PAGE để kiểm tra băng protein waxy; thử nghiệm thanh lọc mặn sơ bộ ở nồng độ 12‰ và 14‰; chọn lọc các cá thể ưu tú trổ sớm.
• Thế hệ M3 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2018): Nhân trồng các cá thể ưu tú từ M2 theo từng dòng phả hệ; đánh giá đặc tính nông học, thành phần năng suất, hình dạng hạt (chiều dài, chiều rộng, tỷ lệ D/R), độ bền thể gel, nhiệt trở hồ, hàm lượng amylose (%) và hàm lượng protein (%).
• Thế hệ M4 (vụ nghịch, tháng 3 – 6/2019): Tiếp tục gieo trồng đánh giá độ thuần, loại bỏ hoàn toàn các cá thể còn phân ly về tính cảm quang và dạng hình, phân tích phẩm chất hạt để chọn ra các dòng ưu tú chuyển sang thế hệ M5.

2. Nội dung 2: Đánh giá, chọn dòng lúa NTĐB ưu tú ở thế hệ M5 (vụ thuận, tháng 8 – 12/2019)

• Thanh lọc tính chống chịu mặn giai đoạn mạ: Bố trí mạ 14 ngày tuổi trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida bổ sung NaCl ở các nồng độ 12‰ và 14‰ (tương đương EC 18,8 – 21,9 mS/cm); theo dõi diễn biến pH, EC dung dịch hàng ngày; đánh giá cấp điểm SES sau 12 ngày xử lý mặn so với giống đối chứng Pokkali (chuẩn kháng), IR28 (chuẩn nhiễm) và Nàng Tét mùa.
• Kiểm tra gen chịu mặn bằng chỉ thị phân tử SSR: Tách chiết ADN tổng số từ lá non; thực hiện phản ứng PCR với 4 cặp mồi liên kết vùng QTL Saltol trên nhiễm sắc thể 1 gồm: RM140, RM10745, RM10764, RM3412; điện di sản phẩm PCR trên gel agarose/polyacrylamide để xác định sự hiện diện của đoạn gen chịu mặn.
• Đánh giá nông sinh học và phẩm chất hạt thế hệ M5: Đo đạc thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số bông/bụi, số hạt chắc/bông, trọng lượng 1.000 hạt, năng suất (g/bụi), kích thước hạt, độ bền thể gel (mm và cấp), nhiệt trở hồ (cấp), hàm lượng amylose (%), hàm lượng protein (%).

3. Nội dung 3: Đánh giá sinh trưởng, năng suất các dòng NTĐB thế hệ M5 trên 02 nhóm đất nhiễm mặn tỉnh Tiền Giang

• Bố trí thí nghiệm chậu trong nhà lưới có mái che tại Khoa Khoa học Đất (tháng 8 – 12/2020) trên 02 nhóm đất lấy tầng mặt (0 – 20 cm):
  • Đất 2 vụ lúa lấy tại xã Phước Trung, huyện Gò Công Đông.
  • Đất lúa – tôm lấy tại xã Phú Tân, huyện Tân Phú Đông.
• Theo dõi các thông số: Diễn biến pH và EC dung dịch đất vùng rễ qua các giai đoạn sinh trưởng; tỷ lệ sống sót ở thời điểm 20 ngày sau gieo (NSG); chiều cao cây lúc thu hoạch; các yếu tố cấu thành năng suất (số bông/bụi, số hạt chắc/bông, trọng lượng 1.000 hạt) và năng suất thực thu (g/bụi); phân tích hàm lượng Na+, K+ hấp thu và tính tỷ lệ Na+/K+ trong thân chồi lúa.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này trình bày bối cảnh thực tiễn của sản xuất lúa gạo vùng ĐBSCL và tỉnh Tiền Giang trước thách thức của biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn. Tác giả luận giải tính cấp thiết của việc chọn tạo giống lúa thuần ngắn ngày, chất lượng cao, có khả năng chịu mặn từ nguồn gen lúa mùa địa phương Nàng Tét. Chương 1 xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu (giống Nàng Tét mùa đột biến sốc nhiệt), phạm vi không gian và thời gian, 3 nội dung nghiên cứu chính, cùng các ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và những đóng góp mới của đề tài.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 tổng hợp cơ sở lý luận về đất nhiễm mặn, phân loại đất mặn theo Horneck et al. (2007) và Abrol et al. (1988); cơ chế gây hại của muối đối với thực vật và các phản ứng thích nghi của cây lúa theo Munns (1993), Yeo & Flowers (1984), IRRI (2006). Chương này điểm lại các kết quả thanh lọc giống chịu mạ trong nước và quốc tế; các tiêu chuẩn phân loại thời gian sinh trưởng (Bộ Nông nghiệp & PTNT, 2021), chiều cao cây, dạng hạt, hàm lượng amylose, độ bền gel và nhiệt trở hồ (IRRI, 2013). Đồng thời, tác giả tổng quan cơ sở lý thuyết về đột biến thực nghiệm bằng sốc nhiệt, cơ chế bất hoạt enzym sửa sai ADN (Cvjetko et al., 2014; Sharma et al., 2018), quy trình chọn lọc phả hệ đến M5 (Chahal & Gosal, 2002), ứng dụng chỉ thị phân tử SSR (QTL Saltol) và điện di SDS-PAGE protein. Cuối chương là phần tổng quan đặc điểm tự nhiên, khí hậu, phân chia hành chính và thực trạng sản xuất lúa gạo của tỉnh Tiền Giang giai đoạn 2015 – 2021.

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu (37 cá thể M1 từ Nàng Tét mùa đột biến sốc nhiệt 50°C/5 phút, các giống đối chứng IR28, Pokkali, Nàng Tét mùa gốc); hóa chất, môi trường dinh dưỡng Yoshida (Yoshida, 1981), hóa chất điện di protein SDS-PAGE (Laemmli, 1970) và các cặp mồi SSR (RM140, RM10745, RM10764, RM3412). Tác giả trình bày quy trình các bước chọn lọc phả hệ cải tiến từ thế hệ M1 đến M4 qua các vụ thuận và nghịch; phương pháp thanh lọc mạ ở nồng độ mặn 12‰ và 14‰ (SES, IRRI, 2006); phương pháp kiểm tra ADN bằng PCR-SSR; các phương pháp phân tích hóa sinh hạt gạo; quy trình bố trí thí nghiệm chậu trên 2 nhóm đất nhiễm mặn (Gò Công Đông và Tân Phú Đông), liều lượng phân bón, phương pháp phân tích đất, nước, mẫu thực vật và xử lý số liệu thống kê.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu được qua các giai đoạn:

• Kết quả chọn lọc M1 – M4: Ở thế hệ M1 (37 cá thể), đã chọn được 19 cá thể đột biến trổ sớm có độ bền gel mềm đến rất mềm (cấp 1 – 3, chiều dài gel từ 61 đến 100 mm). Sang thế hệ M2 (vụ nghịch), chọn được 7 cá thể ưu tú trổ sớm, không cảm ứng quang kỳ, trong đó cá thể NTĐB 4-18-2 biểu hiện xuất sắc trên điện di SDS-PAGE và thanh lọc mặn sơ bộ. Tại thế hệ M3, từ cá thể NTĐB 4-18-2 đã chọn được 3 dòng ưu tú; đến thế hệ M4 thu được 7 dòng/cá thể ưu tú có dạng hạt thon dài (D/R > 3,0), độ bền gel cấp 1, nhiệt trở hồ cấp 3, amylose thấp và protein đạt trên 9%.
• Kết quả đánh giá thế hệ M5: Thanh lọc mặn trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida ở nồng độ 12‰ và 14‰ sau 12 ngày ghi nhận các dòng NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12 đạt cấp chống chịu tương đương giống chuẩn kháng Pokkali (cấp 3 ở 12‰ và cấp 3 – 5 ở 14‰), trong khi giống nhiễm IR28 chết hoàn toàn (cấp 9). Phân tích chỉ thị phân tử cho thấy cả 2 dòng ưu tú này đều cho phân đoạn khuếch đại đặc trưng liên kết với QTL Saltol khi sử dụng mồi RM140. Về nông học, cả 2 dòng thuộc nhóm giống ngắn ngày A1 (thời gian sinh trưởng 95 – 100 ngày), chiều cao cây trung bình 120 – 128 cm, tiềm năng năng suất đạt 38,6 – 39,1 g/bụi, hàm lượng amylose thấp (16,2 – 18,3%), độ bền gel cấp 1, nhiệt trở hồ cấp 3 và hàm lượng protein cao (9,6 – 10,1%).
• Kết quả thử nghiệm trên 02 nhóm đất nhiễm mặn Tiền Giang: Thí nghiệm chậu ghi nhận tỷ lệ cây sống sót ở 20 NSG của 2 dòng đạt từ 88,9% đến 96,3%. Năng suất cá thể trên đất nhiễm mặn đạt 6,6 – 7,2 g/bụi (cao hơn rõ rệt so với đối chứng). Phân tích khoáng trong thân chồi chứng minh 2 dòng lúa ưu tú duy trì lượng K+ cao và tích lũy Na+ thấp, giữ tỷ lệ Na+/K+ trong thân ở mức < 1 (0,71 – 0,86), đáp ứng cơ chế sinh lý chống chịu mặn.

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Chương 5 tóm tắt các kết luận chính về việc tạo chọn thành công 02 dòng lúa đột biến ưu tú NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12 đáp ứng đầy đủ các mục tiêu đề ra về tính chịu mặn, thời gian sinh trưởng ngắn, phẩm chất hạt gạo mềm cơm và khả năng sinh trưởng trên đất mặn. Chương này đưa ra các đề xuất về việc tiếp tục khảo nghiệm diện rộng ngoài đồng ruộng tại các huyện ven biển tỉnh Tiền Giang và các vùng sinh thái nhiễm mặn tương tự ở ĐBSCL.

Kết quả và những đóng góp mới

Kết quả thực nghiệm then chốt

Quá trình chọn lọc phả hệ và đánh giá thực nghiệm qua các thế hệ M1 đến M5 được tổng hợp trong các bảng số liệu sau:

Thế hệ	Mùa vụ gieo trồng	Số lượng vật liệu khởi đầu	Số lượng cá thể/dòng chọn lọc	Tiêu chí chọn lọc chính
M1	Vụ thuận (8 – 12/2017)	37 cá thể NTĐB	19 cá thể	Trổ sớm, độ bền thể gel mềm đến rất mềm (cấp 1 – 3, chiều dài gel 61 – 100 mm)
M2	Vụ nghịch (3 – 6/2018)	Các dòng từ M1	7 cá thể ưu tú (chọn cá thể NTĐB 4-18-2)	Không cảm quang trong vụ nghịch, băng protein waxy trên SDS-PAGE, chịu mặn sơ bộ 12 – 14‰
M3	Vụ thuận (8 – 12/2018)	Hậu thế NTĐB 4-18-2	3 dòng ưu tú	Năng suất cá thể, hạt thon dài, amylose thấp (< 20%), protein > 9%, gel cấp 1
M4	Vụ nghịch (3 – 6/2019)	3 dòng từ M3	7 cá thể/dòng ưu tú	Độ thuần nông học, không phân ly quang kỳ, dạng hạt thon dài, gel cấp 1, trở hồ cấp 3
M5	Vụ thuận (8 – 12/2019)	7 dòng từ M4	02 dòng ưu tú (NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12)	Chịu mặn 12 – 14‰ trong dung dịch Yoshida, mang QTL Saltol (RM140), TGST 95 – 100 ngày

Đặc tính nông sinh học, phẩm chất và khả năng chống chịu mặn của 02 dòng đột biến ưu tú thế hệ M5 so với giống gốc Nàng Tét mùa được tổng hợp như sau:

Chỉ tiêu nông sinh học và phẩm chất	Dòng NTĐB 4-18-2-2-6	Dòng NTĐB 4-18-2-2-12	Giống gốc Nàng Tét mùa
Thời gian sinh trưởng (ngày)	95 – 100 (Nhóm A1)	95 – 100 (Nhóm A1)	> 150 (Cảm ứng quang kỳ)
Chiều cao cây (cm)	120,5 – 123,0	125,0 – 128,0	> 160 (Thân cao, yếu)
Tiềm năng năng suất (g/bụi)	38,6	39,1	Thấp, biến động
Dạng hạt gạo (D/R)	Thon dài (D/R > 3,0)	Thon dài (D/R > 3,0)	Trung bình / Bầu
Hàm lượng Amylose (%)	16,2 – 17,5	17,8 – 18,3	Cao (> 24%)
Độ bền thể gel	Cấp 1 (Gel mềm)	Cấp 1 (Gel mềm)	Cấp 5 – 7 (Gel cứng)
Nhiệt trở hồ	Cấp 3 (Nhiệt độ hóa hồ thấp)	Cấp 3 (Nhiệt độ hóa hồ thấp)	Cấp 5 – 7
Hàm lượng Protein (%)	9,6 – 10,1	9,8 – 10,0	7,0 – 8,0
Khả năng chịu mặn mạ (Yoshida)	12 – 14‰ (Cấp 3 – 5 SES)	12 – 14‰ (Cấp 3 – 5 SES)	Chịu mặn (nhưng dài ngày)
Chỉ thị phân tử QTL Saltol	Dương tính với RM140	Dương tính với RM140	Không kiểm tra
Tỷ lệ Na+/K+ thân (trên đất mặn)	< 1 (0,71 – 0,78)	< 1 (0,75 – 0,86)	Biến động
Năng suất chậu đất mặn (g/bụi)	6,6 – 7,0	6,8 – 7,2	Giảm mạnh do bất thuận

Những đóng góp mới về mặt học thuật và lý luận

1. Luận án đã hoàn thiện quy trình chọn tạo giống cải tiến trên đối tượng cây tự thụ phấn: kết hợp phương pháp xử lý đột biến sốc nhiệt ở giai đoạn hạt nảy mầm (50°C trong 5 phút) với kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE để định hướng chọn lọc sớm phẩm chất hạt gạo mềm cơm (dựa vào biểu hiện băng protein waxy 60 kDa) ngay từ thế hệ M1 và M2.
2. Xây dựng phương pháp chọn lọc phả hệ luân phiên qua các vụ thuận và vụ nghịch xen kẽ từ M1 đến M5, cho phép phá vỡ hoàn toàn tính cảm ứng quang kỳ khắt khe của giống lúa mùa bản địa Nàng Tét, chuyển đổi thành công từ giống lúa mùa dài ngày thành các dòng lúa thuần cao sản ngắn ngày (nhóm A1, 95 – 100 ngày).
3. Chứng minh hiệu quả của việc kết hợp đánh giá kiểu hình chống chịu mặn giai đoạn mạ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida (12 – 14‰) với kiểm tra kiểu gen mang QTL Saltol bằng chỉ thị phân tử SSR (RM140), giúp rút ngắn thời gian chọn giống và tăng độ chính xác trong việc chọn dòng thuần chịu mặn.

Những đóng góp mới về mặt thực tiễn

1. Luận án đã tạo chọn thành công 02 dòng lúa thuần đột biến ưu tú gồm NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12. Hai dòng này sở hữu tổ hợp tính trạng tốt: thời gian sinh trưởng ngắn (95 – 100 ngày), chiều cao cây trung bình (120 – 128 cm), tiềm năng năng suất cao (38,6 – 39,1 g/bụi), phẩm chất gạo đạt tiêu chuẩn tiêu dùng và xuất khẩu (amylose 16,2 – 18,3%, độ bền gel cấp 1, protein 9,6 – 10,1%), chống chịu mặn tốt ở nồng độ 12 – 14‰ ở giai đoạn mạ.
2. Kết quả thử nghiệm trên 02 nhóm đất nhiễm mặn đại diện cho vùng canh tác 2 vụ lúa (Gò Công Đông) và vùng luân canh lúa – tôm (Tân Phú Đông) của tỉnh Tiền Giang chứng minh 02 dòng lúa trên sinh trưởng tốt, tỷ lệ sống cao (88,9 – 96,3%), tỷ lệ Na+/K+ trong thân thấp (< 1) và cho năng suất thực tế đạt 6,6 – 7,2 g/bụi trong điều kiện chậu thí nghiệm.
3. Cung cấp nguồn vật liệu di truyền có giá trị cho công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa chống chịu điều kiện bất lợi tại vùng ĐBSCL.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Tiếp tục đưa 02 dòng lúa triển vọng (NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12) ra khảo nghiệm đồng ruộng diện rộng (khảo nghiệm VCU và DUS) tại 03 huyện ven biển tỉnh Tiền Giang và các vùng sinh thái có điều kiện đất nhiễm mặn tương tự ở ĐBSCL để đánh giá tính ổn định năng suất và độ thích nghi sinh thái.
• Hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác (mật độ sạ/cấy, chế độ quản lý nước và phân bón hợp lý) cho 02 dòng lúa mới trên nền đất nhiễm mặn và đất luân canh lúa – tôm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các đánh giá về khả năng sinh trưởng, năng suất và hấp thu khoáng của các dòng lúa NTĐB thế hệ M5 trên đất nhiễm mặn thực tế mới được thực hiện trong phạm vi thí nghiệm chậu trong nhà lưới có mái che (tháng 8 – 12/2020), chưa được kiểm chứng qua nhiều vụ sản xuất thực tế ngoài đồng ruộng trên quy mô lớn.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Thực hiện các thí nghiệm đồng ruộng nhiều vụ, nhiều điểm tại các tiểu vùng sinh thái nhiễm mặn ven biển; mở rộng nghiên cứu phản ứng của các dòng lúa đột biến đối với các đối tượng sâu bệnh hại chính (rầy nâu, đạo ôn) và tiếp tục phân tích sâu hơn các QTL chịu mặn khác ngoài locus Saltol.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo cho các nhóm đối tượng và mục đích cụ thể:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Di truyền - Chọn giống cây trồng, Khoa học cây trồng, Nông học: Tham khảo quy trình chọn giống đột biến thực nghiệm bằng sốc nhiệt; phương pháp kết hợp điện di protein SDS-PAGE trong phân tích phẩm chất hạt sớm; kỹ thuật thanh lọc mặn trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida và quy trình sử dụng chỉ thị phân tử SSR phát hiện QTL Saltol.
• Các viện nghiên cứu, trường đại học và trung tâm giống nông nghiệp: Tham khảo cơ sở dữ liệu về đặc tính di truyền, nông sinh học của tập đoàn con lai đột biến từ giống Nàng Tét mùa; sử dụng 02 dòng lúa NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12 làm nguồn vật liệu bố mẹ phục vụ các chương trình lai tạo giống lúa chịu mặn.
• Cán bộ chỉ đạo sản xuất nông nghiệp, Sở Nông nghiệp & PTNT, Trung tâm Khuyến nông các tỉnh ven biển ĐBSCL: Tham khảo dữ liệu về khả năng thích ứng của giống lúa mới trên đất nhiễm mặn 2 vụ lúa và đất lúa – tôm, phục vụ công tác chuyển đổi cơ cấu cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu tại địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp gây đột biến và quy trình chọn lọc cá thể qua các thế hệ M1 – M5 được thực hiện như thế nào? Phương pháp gây đột biến được thực hiện bằng cách xử lý sốc nhiệt trên hạt giống lúa Nàng Tét mùa đang ở giai đoạn nảy mầm tại nhiệt độ 50°C trong thời gian 5 phút. Quy trình chọn lọc được tiến hành từ thế hệ M1 đến M5 theo phương pháp phả hệ có cải tiến: gieo trồng luân phiên qua các vụ thuận (tháng 8 – 12) và vụ nghịch (tháng 3 – 6) xen kẽ để loại bỏ tính cảm ứng quang kỳ; kết hợp điện di protein SDS-PAGE ở M1 – M2 để chọn lọc sớm các cá thể có băng waxy 60 kDa nhạt màu (cơm mềm), từ đó thu hẹp quần thể và chọn lọc ra 02 dòng thuần ưu tú ở thế hệ M5.

2. Hai dòng lúa ưu tú được chọn lọc ở thế hệ M5 có tên là gì và đạt các chỉ tiêu nông sinh học, phẩm chất nào? Hai dòng lúa ưu tú là NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12. Cả hai dòng đều có thời gian sinh trưởng ngắn thuộc nhóm A1 (95 – 100 ngày), chiều cao cây trung bình (120,5 – 128,0 cm), tiềm năng năng suất đạt 38,6 – 39,1 g/bụi. Phẩm chất hạt gạo đạt chất lượng tốt với dạng hạt thon dài (tỷ lệ D/R > 3,0), hàm lượng amylose thấp (16,2 – 18,3%), độ bền thể gel cấp 1 (gel mềm), nhiệt trở hồ cấp 3 (nhiệt độ hóa hồ thấp) và hàm lượng protein cao (9,6 – 10,1%).

3. Khả năng chống chịu mặn và kiểu gen của 02 dòng lúa ưu tú được xác định bằng những phương pháp nào? Khả năng chống chịu mặn được xác định qua hai phương pháp: (1) Đánh giá kiểu hình bằng thanh lọc giai đoạn mạ 14 ngày tuổi trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida ở nồng độ mặn 12‰ và 14‰ (EC 18,8 – 21,9 mS/cm), ghi nhận cấp điểm SES đạt cấp 3 – 5 (tương đương giống kháng Pokkali); (2) Đánh giá kiểu gen bằng kỹ thuật PCR sử dụng 4 chỉ thị phân tử SSR (RM140, RM10745, RM10764, RM3412), kết quả xác định cả 02 dòng đều mang đoạn gen liên kết với QTL Saltol trên nhiễm sắc thể số 1 khi phân tích với chỉ thị RM140.

4. Phản ứng sinh trưởng và khả năng tích lũy ion của các dòng triển vọng trên đất nhiễm mặn tỉnh Tiền Giang thể hiện ra sao? Trong thí nghiệm chậu trên 02 nhóm đất nhiễm mặn lấy từ Gò Công Đông (đất 2 vụ lúa) và Tân Phú Đông (đất lúa – tôm), 02 dòng NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12 đạt tỷ lệ sống 88,9 – 96,3% ở 20 ngày sau gieo, năng suất cá thể thực tế đạt 6,6 – 7,2 g/bụi. Phân tích mô thân chồi cho thấy cây duy trì khả năng hút K+ cao và hạn chế tích lũy Na+, giữ tỷ lệ Na+/K+ luôn ở mức < 1 (từ 0,71 đến 0,86), giúp cây duy trì cân bằng nội môi và sinh trưởng ổn định trong điều kiện đất mặn.

Kết luận

Luận án đã xử lý đột biến sốc nhiệt thành công trên giống lúa mùa địa phương Nàng Tét và xây dựng quy trình chọn lọc phả hệ cải tiến kết hợp điện di SDS-PAGE, thanh lọc mạ trong dung dịch Yoshida và chỉ thị phân tử SSR qua các thế hệ M1 – M5. Nghiên cứu đã chọn tạo được 02 dòng lúa thuần ưu tú là NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12 mang QTL Saltol, có thời gian sinh trưởng ngắn (95 – 100 ngày), không cảm ứng quang kỳ, chịu mặn 12 – 14‰ giai đoạn mạ và có phẩm chất hạt gạo mềm dẻo (amylose < 20%, gel cấp 1). Kết quả thử nghiệm trên đất nhiễm mặn của tỉnh Tiền Giang khẳng định 02 dòng lúa duy trì tỷ lệ Na+/K+ < 1 trong thân và đạt năng suất ổn định, mở ra triển vọng ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp thích ứng biến đổi khí hậu tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DĂC ĐÀO T¾O TR¯£NG Đ¾I HoC CÃN TH¡ TRÃN THÊ THANH THÚY CHoN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐÞT BI¾N CHÊU M¾N PHÙ HĀP CHO 03 HUYÆN VEN BIÂN TÈNH TIÀN GIANG LUÂN ÁN TI¾N S) NGÀNH KHOA HoC CÂY TRâNG Mà Sà: 62620110 NM 2023 BÞ GIÁO DĂC VÀ ĐÀO T¾O TR¯£NG Đ¾I HoC CÃN TH¡ TRÃN THÊ THANH THÚY Mà Sà NCS: P0216002 CHoN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐÞT BI¾N CHÊU M¾N PHÙ HĀP CHO 03 HUYÆN VEN BIÂN TÈNH TIÀN GIANG LUÂN ÁN TI¾N S) NGÀNH KHOA HoC CÂY TRâNG Mà Sà: 62 62 01 10 NG¯£I H¯àNG DÀN PGS. VÕ CÔNG THÀNH PGS. NGUYÄN THÀNH HàI NM 2023 CHÂP THUÂN CĄA HÞI ĐâNG Luận án này với tựa ề là <CHoN DÒNG LÚA NÀNG TÉT ĐÞT BI¾N CHÊU M¾N PHÙ HĀP CHO 03 HUYÆN VEN BIÂN TÈNH TIÀN GIANG= do nghiên cău sinh TRÄN THà THANH THÚY thực hiện theo sự h°ớng dẫn cāa PGT. Võ Công Thành và PGS.

Nguyễn Thành Hối. Luận án ã báo cáo và °ợc Hội ồng ánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày:. Luận án ã °ợc chßnh sửa theo góp ý và °ợc hội ồng ánh giá luận án xem l¿i. Th° ký* Ąy viên (ký tên) (ký tên) Ąy viên Ąy viên (ký tên) (ký tên) PhÁn biÇn 1 PhÁn biÇn 2 (ký tên) (ký tên) Ng°ßi h°áng dÁn Chą tËch hßi đãng (ký tên) (ký tên) i L£I CÀM ¡N Tác giÁ luÃn vn xin chân thành bày tß lòng bi¿t ¢n sâu sÅc đ¿n: Ban Giám Hiệu Tr°ßng Đ¿i học CÅn Th¡, Lãnh ¿o Tr°ßng Nông nghiệp, Lãnh ¿o Khoa Sau Đ¿i học, Lãnh ¿o Khoa Khoa học cây trồng, Lãnh ¿o Khoa Di truyền và chọn giống cây trồng và Lãnh ¿o Khoa Khoa học Ãt ã giúp ỡ, t¿o mọi iều kiện thuận lợi ể tôi có thể hoàn thành quá trình học tập và nghiên cău trong thßi gian qua.

Lãnh ¿o Sá Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Tiền Giang ã t¿o iều kiện cho tôi học tập và nghiên cău t¿i Tr°ßng trong suốt quá trình ào t¿o. Võ Công Thành, PGS. Nguyễn Thành Hối ng°ßi ã tận tình h°ớng dẫn, óng góp ý kiến quý báu, hết lòng giúp ỡ và t¿o iều kiện ể tôi hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp này. Nguyễn Minh Đông ã tận tình giúp ỡ, hỗ trợ trong quá trình khÁo sát thực tế, lÃy mẫu Ãt và chăm sóc lúa thí nghiệm t¿i nhà l°ới Khoa Khoa học Ãt.

Quý ThÅy Cô Hội ồng Khoa học ã tận tình h°ớng dẫn, óng góp ý kiến và ánh h°ớng thêm cho Nghiên cău sinh ể tôi có thể hoàn thiện luận án tốt h¡n. Chân thành cÁm ¢n sâu sÅc đ¿n: Toàn thể quý ThÅy, Cô Tr°ßng Nông nghiệp, Đ¿i học CÅn Th¡ ã tận tình h°ớng dẫn, giÁng d¿y và giúp ỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cău. Quý ThÅy, Cô Phòng Đào t¿o Khoa Sau Đ¿i học ã tận tình h°ớng dẫn, giúp ỡ, t¿o iều kiện ể tôi hoàn thành quá trình học tập, nghiên cău thßi gian qua. Quý ThÅy, Cô, các anh, chá và các em phòng thí nghiệm Khoa Khoa học cây trồng, Khoa Di truyền và Chọn giống cây trồng và Khoa Khoa học Ãt, Tr°ßng Nông nghiệp, Đ¿i học CÅn Th¡ ã nhiệt tình giúp ỡ, hỗ trợ tôi trong thßi gian thực hiện các thí nghiệm t¿i Tr°ßng.

Xin chân thành cÁm ¡n sâu sắc ến Ba Mẹ ã luôn hy sinh, ộng viên, hỗ trợ hết mình cho con trong cuộc sống. Đặc biệt, không thể nào quên sự hy sinh và hỗ trợ ắc lực cāa chồng Lâm Văn Thông, con Lâm Khái Minh và Lâm Nhật Minh ể tôi có thể yên tâm học tập và nghiên cău. Chân thành cÁm ¡n tÃt cÁ cùng lßi chúc săc khỏe và thành công trong cuộc sống. Tác giÁ Tr¿n ThË Thanh Thúy ii TÓM TÄT Việc chā ộng trong chọn t¿o giống lúa cháu mặn ngắn ngày, chÃt l°ợng cao có khÁ năng thích ăng tốt với iều kiện nhiễm mặn 3 huyện ven biển tßnh Tiền Giang nói riêng và vùng Đồng bằng sông Cửu Long nói chung trong tình hình Biến ổi khí hậu hiện nay là rÃt cÅn thiết.

Nhân trồng, chọn lọc cá thể/dòng lúa NTĐB sau xử lý ột biến bằng ph°¡ng pháp sốc nhiệt trong nhà l°ới Khoa Di truyền và Chọn giống cây trồng, Tr°ßng Nông nghiệp, Đ¿i học CÅn Th¡ qua các vÿ trồng thuận, nghách xen kẽ theo ph°¡ng pháp phÁ hệ từ thế hệ M1 – M5. Đánh giá chÃt l°ợng mềm c¡m cāa các cá thể/dòng lúa NTĐB qua các thế hệ bằng kỹ thuật iện di Protein SDS-PAGE kết hợp phân tích, ánh giá một số chß tiêu về ặc tính nông sinh học, chÃt l°ợng g¿o, sự phân li về d¿ng hình, tính ổn ánh, biểu hiện các tính tr¿ng cāa các cá thể/dòng qua các thế hệ; thanh lọc mặn giai o¿n m¿ trong dung dách dinh d°ỡng Yoshida ể ánh giá tính chống cháu mặn cāa các cá thể/dòng á các thế hệ với ối chăng gồm giống chuẩn nhiễm IR28, giống chuẩn kháng Pokkali và Nàng tét mùa; kết hợp ăng dÿng chß thá phân tử SSR (microsatellite) với 4 mồi: RM140, RM10745, RM10764, RM3412 ể kiểm tra QTLs/gen cháu mặn cāa các dòng chọn á thế hệ M5. Đánh giá sự sinh tr°áng, năng suÃt cāa các dòng lúa NTĐB chọn á thế hệ M5 trong iều kiện thí nghiệm chậu nhà l°ới trên 02 nhóm Ãt nhiễm mặn khác nhau ¿i diện cho 3 huyện ven biển tßnh Tiền Giang. Kết quÁ á thế hệ M1 chọn °ợc 19/37 cá thể ột biến trổ sớm có ộ bền thể gel từ măc mềm ến rÃt mềm (cÃp 1 – 3); thế hệ M2 chọn °ợc 7 cá thể °u tú, trong ó 01 cá thể NTĐB 4-18-2 °ợc tiếp tÿc nhân trồng và chọn lọc ra 3 dòng á thế hệ M3; nhân trồng 3 dòng °u tú á thế hệ M3 thu °ợc 7 cá thể/dòng °u tú á thế hệ M4 và tuyển chọn °ợc 2 dòng °u tú theo mÿc tiêu nghiên cău á thế hệ M5.

Hai dòng lúa °u tú này (NTĐB 4-18-2-2-6 và NTĐB 4-18-2-2-12) có khÁ năng chống cháu mặn từ 12 – 14‰, (t°¡ng °¡ng 18,8 – 21,9 mS/cm muối NaCl) giai o¿n m¿ trong dung dách dinh d°ỡng Yoshida; có mang QTLs/gen saltol trong iều kiện thí nghiệm thanh lọc mặn với dÃu chß thá phân tử RM 140; có thßi gian sinh tr°áng ngắn, thuộc nhóm A1 (95 – 100 ngày), cao cây trung bình (120 – 128 cm), tiềm năng năng suÃt cao (38,6 – 39,1 g/bÿi), chÃt l°ợng tốt với hàm l°ợng amylose thÃp <20% (16,2 – 18,3%); ộ bền thể gel cÃp 1; nhiệt trá hồ cÃp 3 và hàm l°ợng protein cao (9,6 – 10,1%), triển vọng phù hợp và thích nghi iều kiện canh tác Ãt nhiễm mặn ¿i diện cho 03 huyện ven biển t¿i Tiền Giang với năng suÃt khÁo sát thực tế iều kiện Ãt nhiễm mặn trong chậu thí nghiệm 6,6 – 7,2 g/bÿi và tỷ lệ Na/K trong thân chồi thÃp (<1). CÅn tiếp tÿc nghiên cău trồng thử nghiệm ngoài ồng ể ánh giá tính thích nghi và năng suÃt cāa 02 dòng lúa triển vọng trên 03 huyện ven biển nhiễm mặn t¿i Tiền Giang và các vùng khác á Đồng bằng sông Cửu Long có ặc tính Ãt nhiễm mặn ven biển t°¡ng tự. Từ khoá: Dòng lúa đột biến chịu mặn, thời gian sinh trưởng ngắn, chất lượng. iii ABSTRACT It is very necessary to be proactive in selecting and breeding short-term, high- quality salt-tolerant rice varieties that can adapt well to saline conditions in three coastal districts of Tien Giang province.

A land race type of rice variety named <seasonal Nang Tet= adapted well in coastal area were used to mutate by heat-shock method, then progenies with short maturity were propagated in order to select at early segregating generations (M1 to M5) according to pedigree method. Using SDS-PAGE protein electrophoresis technique to select early soft grain quality of segregating individuals having good shape, stability, as well as good agronomical charateristics beside short maturity; Moreover, Salt screening at seedling stage in Yoshida nutrient solution to evaluate high salt tolerance (12 – 14‰) of segregating individuals/lines by using variety control IR28 as sensitive variety, Pokkali and <seasonal Nang Tet= as resistant one; combined with SSR molecular marker (microsatellite) by using four primers: RM140, RM10745, RM10764, RM3412 to test QTLs/salt tolerant genes of elite lines at generation M5. Evaluation of the growth and yield of the selected NTĐB rice lines in the M5 generation in the experimental conditions of net house pots on 02 different saline soil groups representing 3 coastal districts of Tien Giang province. Result showed that at M1 generation, 19/37 short maturity mutants were selected with gel strength from soft to very soft (grade 1 – 3); M2 generation selected 7 excellent individuals, in which 01 individual of the NTDB 4-18-2 was further propagated then selected 3 lines at M3 generation; from those 7 individuals/elite lines were obtained at M4 generation and 2 elite lines at the M5 generation.

These two elite rice lines (NTDB 4-18-2-2-6 and NTDB 4-18-2-2-12) had able to tolerate saline from 12 – 14‰ (equivalent to 18.cm-1 NaCl salt); those carried QTLs/saltol gene detected by marker RM 140; has a short maturity period, belongs to group A1 (95 – 100 days), medium height (120 – 128 cm), high yield potential (38.1 g/pot), good quality as amylose content lower <20% (16.3%); gel consistency (grade 1); gelatinization temperature (grade 3) and high protein content (9.2 g/pot and the Na/K ratio in plant stem was lower than 1. It is necessary to continue researching on field trials to evaluate the adaptability and yield of two promising rice lines in three saline coastal districts in Tien Giang and other areas have similar saline soil in the Mekong Delta in the near future. Key words: mutated rice variety; salt tolerant, short-maturity, amylose content. iv L£I CAM ĐOAN Tôi tên là TrÅn Thá Thanh Thúy, là nghiên cău sinh ngành Khoa học Cây trồng, khóa 2016.

Tôi xin cam oan luận án này là công trình nghiên cău khoa học thực sự cāa bÁn thân tôi °ợc sự h°ớng dẫn cāa PGS. Võ Công Thành, PGS. Nguyễn Thành Hối. CÁm ¡n ThÅy h°ớng dẫn ã cho phép sử sÿng sÁn phẩm sau ột biến 37 cá thể NTĐB thế hệ M1 ể NCS tiếp tÿc thực hiện các thí nghiệm tiếp theo trong nghiên cău.

Các thông tin °ợc sử dÿng tham khÁo trong ề tài luận án °ợc thu thập từ các nguồn áng tin cậy, ã °ợc kiểm chăng, °ợc công bố rộng rãi và °ợc tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng á phÅn danh mÿc tài liệu tham khÁo. Các kết quÁ nghiên cău °ợc trình bày trong luận án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các ề tài khác ã °ợc công bố tr°ớc ây. Tôi xin lÃy danh dự và uy tín cāa bÁn thân ể Ám bÁo cho lßi cam oan này. Cần Thơ, ngày tháng năm 2023 Ng°ßi h°áng dÁn Tác giÁ thực hiÇn (ký tên) (ký tên) PGS.TS Võ Công Thành Tr¿n ThË Thanh Thúy v MĂC LĂC Tóm tắt.

ii Lßi cam oan. iii Mÿc lÿc. iv Danh sách bÁng. vi Danh sách hình.

vii Danh mÿc chữ viết tắt. viii Ch°¢ng 1: Giái thiÇu. 1 Ch°¢ng 2: Tång quan tài liÇu .