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.

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 .