Luận văn thạc sĩ: Chọn lọc dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma Co60 ở thế hệ M4 và M5

Luận văn thạc sĩ phân tích vnua chọn lọc một số dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma co60 ở thế hệ m4 và m5, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả

• Tác giả: Nguyễn Mai Anh
• Người hướng dẫn: Pgs. Trần Văn Quang
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Chọn lọc một số dòng lúa đột biến bằng xử lý phóng xạ tia gamma (Co60) ở thế hệ M4 và M5
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Danh mục chữ viết tắt
• 1.2. Danh mục bảng
• 1.3. Danh mục đồ thị
• 1.4. Trích yếu luận văn
• 1.5. Thesis abstract
• 2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 3. Tổng quan tài liệu
• 3.1. Cơ sở khoa học của phương pháp đột biến thông qua chiếu xạ ở lúa
• 3.2. Lịch sử phát triển của chọn tạo giống lúa bằng phương pháp đột biến
• 3.3. Phương pháp đột biến
• 3.4. Lịch sử phát triển và ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa
• 3.5. Cơ chế tác động của tia gamma lên quá trình sinh trưởng và phát triển của lúa trồng
• 3.5.1. Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (tác động lên phân tử ADN)
• 3.5.2. Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ tế bào
• 3.6. Triển vọng của ngành chọn giống bằng đột biến
• 3.7. Sơ lược về nguồn gốc của cây lúa Oryza sativa L.
• 3.8. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam
• 3.8.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
• 3.8.2. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
• 3.9. Các vùng trồng lúa chính ở Việt Nam
• 3.9.1. Đồng bằng sông Hồng
• 3.9.2. Đồng bằng ven biển miền Trung
• 3.9.3. Đồng bằng sông Cửu Long
• 3.10. Sự di truyền một số tính trạng hình thái – sinh lý
• 3.10.1. Sự di truyền một số tính trạng hình thái
• 3.10.2. Sự di truyền một số tính trạng sinh lý
• 3.10.3. Sự di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lượng
• 3.11. Một số thành tựu về chọn giống lúa mới bằng đột biến thực nghiệm trên thế giới và Việt Nam
• 3.11.1. Trên thế giới
• 4. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
• 4.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 4.2. Nội dung nghiên cứu
• 4.3. Phương pháp nghiên cứu
• 5. Kết quả và thảo luận
• 5.1. Kết quả đánh giá và chọn lọc các dòng lúa đột biến ở thế hệ M4
• 5.1.1. Đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.2. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.3. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.4. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.5. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.6. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.7. Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.8. Đặc điểm hạt phấn và tỉ lệ đậu hạt của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.9. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.10. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.11. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.12. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.13. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018
• 5.1.14. Một số dòng lúa đột biến triển vọng trong vụ Mùa 2018
• 5.2. Kết quả tuyển chọn dòng lúa có triển vọng ở thế hệ M5 trong vụ xuân 2019
• 5.2.1. Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.2. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.3. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.4. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.5. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.6. Một số đặc điểm hình thái của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.7. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.8. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.9. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019
• 5.2.10. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng, giống lúa đột biến
• 5.2.11. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng, giống lúa đột biến
• 5.2.12. Mức độ nhiễm sâu bệnh của một số dòng, giống lúa đột biến
• 6. Kết luận và đề nghị
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến bằng tia gamma Co60

Nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến bằng tia gamma Co60 ở thế hệ M4 và M5 là một trong những phương pháp tiên tiến nhằm cải thiện chất lượng và năng suất lúa. Phương pháp này không chỉ giúp tạo ra các giống lúa mới mà còn khắc phục những nhược điểm của các giống lúa truyền thống. Việc áp dụng công nghệ phóng xạ trong nông nghiệp đã mở ra hướng đi mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu lương thực ngày càng tăng.

1.1. Lịch sử phát triển của phương pháp chọn lọc dòng lúa đột biến

Phương pháp chọn lọc dòng lúa đột biến đã được áp dụng từ những năm 1950, với sự phát triển của công nghệ phóng xạ. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng tia gamma Co60 có thể tạo ra các biến dị gen có lợi cho cây trồng, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng lúa.

1.2. Tầm quan trọng của lúa trong nền nông nghiệp Việt Nam

Lúa là cây lương thực chính của Việt Nam, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực. Việc cải thiện giống lúa thông qua phương pháp đột biến không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao của thị trường.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến

Mặc dù phương pháp chọn lọc dòng lúa đột biến bằng tia gamma Co60 mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng gặp phải không ít thách thức. Các vấn đề như độ thuần của giống, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện sinh trưởng là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ thuần và chất lượng giống lúa

Độ thuần của giống lúa là yếu tố quyết định đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc chọn lọc các dòng lúa đột biến cần đảm bảo rằng các giống mới có độ thuần cao và không bị nhiễm sâu bệnh.

2.2. Khả năng chống chịu sâu bệnh của dòng lúa đột biến

Một trong những thách thức lớn nhất trong nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến là khả năng chống chịu sâu bệnh. Các dòng lúa mới cần phải có khả năng kháng lại các loại sâu bệnh phổ biến để đảm bảo năng suất ổn định.

III. Phương pháp nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến hiệu quả

Phương pháp nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến bằng tia gamma Co60 được thực hiện qua nhiều bước, từ xử lý phóng xạ đến đánh giá các đặc điểm nông sinh học của dòng lúa. Các bước này cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo kết quả chính xác.

3.1. Quy trình xử lý phóng xạ tia gamma Co60

Quy trình xử lý phóng xạ bao gồm việc chiếu xạ hạt giống lúa bằng tia gamma Co60 với các liều lượng khác nhau. Điều này giúp tạo ra các biến dị gen có lợi cho cây trồng.

3.2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng lúa

Sau khi xử lý phóng xạ, các dòng lúa sẽ được đánh giá về các đặc điểm nông sinh học như chiều cao cây, số lá, và khả năng sinh trưởng. Những thông số này sẽ giúp xác định dòng lúa nào có tiềm năng phát triển tốt.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của dòng lúa đột biến

Kết quả nghiên cứu cho thấy các dòng lúa đột biến có nhiều ưu điểm vượt trội so với giống đối chứng. Những dòng lúa này không chỉ có năng suất cao mà còn có chất lượng gạo tốt, đáp ứng nhu cầu thị trường.

4.1. Đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới

Các dòng lúa mới được chọn lọc có thời gian sinh trưởng ngắn, chiều cao cây trung bình và khả năng chống chịu sâu bệnh tốt. Điều này giúp tăng năng suất và chất lượng gạo.

4.2. Ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp

Các dòng lúa đột biến có thể được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, giúp nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo, từ đó đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến

Nghiên cứu chọn lọc dòng lúa đột biến bằng tia gamma Co60 đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam. Với những kết quả đạt được, có thể khẳng định rằng phương pháp này sẽ tiếp tục được phát triển và ứng dụng trong tương lai.

5.1. Tầm nhìn tương lai cho ngành chọn giống lúa

Ngành chọn giống lúa sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ hiện đại, giúp tạo ra các giống lúa mới có năng suất và chất lượng cao hơn.

5.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải thiện khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện sinh trưởng của các dòng lúa đột biến, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO), cây lúa (Oryza sativa L.) là nguồn lương thực thiết yếu của hơn 2 tỷ người tại châu Á và hiện diện trên 114 quốc gia với tổng diện tích gieo trồng vượt 184 triệu ha. Tại Việt Nam, ngành sản xuất lúa gạo giữ vai trò trụ cột trong chiến lược an ninh lương thực quốc gia, đóng góp kim ngạch 2,46 tỷ USD với hơn 4,89 triệu tấn gạo xuất khẩu trong 9 tháng đầu năm 2018. Tuy nhiên, áp lực chuyển đổi cơ cấu cây trồng và đô thị hóa khiến diện tích gieo cấy lúa vùng đồng bằng sông Hồng giảm khoảng 12.000 ha trong vụ Mùa 2018. Song song với đó, nhu cầu tiêu dùng nội địa đối với gạo chất lượng cao gia tăng mạnh mẽ, trong khi các giống lúa thơm truyền thống lại bộc lộ nhiều nhược điểm nghiêm trọng như thân cao dễ đổ ngã, thời gian sinh trưởng dài ngày, tỷ lệ lem lép cao, hiện tượng trỗ nghẹn đòng và khả năng chống chịu sâu bệnh kém.

Trước thực trạng đó, công trình nghiên cứu của tác giả Nguyễn Mai Anh tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam tập trung giải quyết bài toán cải tiến các đặc tính nông sinh học bất lợi của nguồn vật liệu bố lúa lai chất lượng cao. Mục tiêu cụ thể là đánh giá toàn diện các chỉ tiêu sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất và phẩm chất hạt của 54 dòng lúa đột biến thế hệ M4 cùng 12 dòng thế hệ M5 được xử lý bằng nguồn phóng xạ tia gamma Cobalt-60 (Co60).

Nghiên cứu được triển khai tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng trong khoảng thời gian từ tháng 06/2018 đến tháng 07/2019, trải qua hai mùa vụ canh tác là vụ Mùa 2018 và vụ Xuân 2019. Kết quả đề tài mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chọn lọc thành công các dòng lúa đột biến ưu tú có thời gian sinh trưởng rút ngắn (130-135 ngày trong vụ Xuân và 105-110 ngày trong vụ Mùa), chiều cao cây gọn 100-115 cm, năng suất thực thu đạt 55-70 tạ/ha, tỷ lệ gạo nguyên đạt trên 80%, hạt thon dài và giữ được hương thơm nội nhũ đặc trưng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thuyết di truyền học phóng xạ (Radiobiology) và học thuyết di truyền tính trạng số lượng trong chọn giống cây trồng. Dưới tác động của bức xạ ion hóa tia gamma từ nguồn đồng vị phóng xạ Cobalt-60, các liên kết phân tử trong chuỗi xoắn kép ADN bị đứt gãy đơn hoặc đứt gãy kép, thúc đẩy quá trình tái sắp xếp nhiễm sắc thể (chuyển đoạn, đảo đoạn, mất đoạn) và phát sinh các đột biến điểm ở mức độ tế bào. Phương pháp này cho phép phá vỡ các liên kết di truyền bất lợi, tạo ra nguồn biến dị phong phú với tần số cao gấp hàng trăm lần so với đột biến tự nhiên (vốn chỉ dao động từ 10^-5 đến 10^-8 ở thực vật bậc cao).

Bốn khái niệm khoa học then chốt được áp dụng xuyên suốt gồm:

1. Liều lượng gây chết 50% (LD50): Ngưỡng liều lượng chiếu xạ giới hạn làm giảm 50% khả năng sống sót hoặc sinh trưởng của mẫu vật, đóng vai trò căn bản để xác định mức xử lý tối ưu (thường nằm trong khoảng 200 Gy đến 300 Gy đối với hạt lúa khô có độ ẩm 13%).
2. Gen bán lùn (sd1): Đột biến lặn kiểm soát chiều cao thân cây, giúp rút ngắn chiều dài các lóng thân mà không ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc bông và khả năng quang hợp của tán lá.
3. Hệ gen điều khiển thời gian sinh trưởng: Sự tương tác giữa nhóm gen pha sinh trưởng cơ bản (Ef-1, mEf-1) và nhóm gen cảm ứng quang chu kỳ (E1, E2, Se-1) quyết định tính chín sớm của cây lúa.
4. Di truyền tính thơm và chất lượng cơm: Mùi thơm nội nhũ được kiểm soát bởi các allele gen lặn trên nhiễm sắc thể số 8 liên quan đến sự suy giảm hoạt tính enzyme betaine aldehyde dehydrogenase (BADH2), làm tích lũy hợp chất tạo hương thơm 2-acetyl-1-pyrroline.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu khởi đầu bao gồm 5 dòng bố lúa lai thuần chất lượng cao (D35, D50, D55, R2, R29) do Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng chọn tạo, mang các nhược điểm cần cải tiến như cây quá cao, hạt nhỏ, đẻ nhánh thưa hoặc trỗ nghẹn. Hạt giống có độ thuần cao và độ ẩm tiêu chuẩn 13% được chiếu xạ bằng tia gamma tại Trung tâm Chiếu xạ Quốc gia Hà Nội với 4 mức liều lượng: 100 Gy, 200 Gy, 300 Gy và 400 Gy. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 54 dòng lúa đột biến ở thế hệ M4 (chọn lọc từ 20 tổ hợp chiếu xạ thế hệ M1-M3) cùng 5 giống đối chứng gốc tương ứng.

Phương pháp bố trí thí nghiệm được phân kỳ chặt chẽ theo từng giai đoạn:

• Vụ Mùa 2018 (thế hệ M4): Thí nghiệm khảo sát tập đoàn tuần tự không nhắc lại, diện tích mỗi ô 10 m2, cấy các dòng có cùng nguồn gốc theo dải liều lượng tăng dần và kẹp đối chứng gốc nhằm mục đích đánh giá phổ biến dị kiểu hình và loại bỏ các dòng phân ly bất lợi.
• Vụ Xuân 2019 (thế hệ M5): Sàng lọc 12 dòng triển vọng nhất (từ SD1 đến SD12) bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 10 m2, cấy 1 dảnh/khóm với mật độ đồng đều 35 khóm/m2. Phương pháp RCBD được lựa chọn nhằm triệt tiêu tối đa các sai số ngẫu nhiên do độ phì nhiêu của đất và vi khí hậu đồng ruộng.

Các chỉ tiêu nông sinh học được theo dõi theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống lúa. Động thái tăng trưởng chiều cao thân, số lá và khả năng đẻ nhánh được đo đạc định kỳ 7-10 ngày/lần. Tỷ lệ hạt phấn hữu dục được xác định bằng phương pháp nhuộm dung dịch I-KI 1%. Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu được cân đong chuẩn xác sau khi thu hoạch. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê sinh học qua phần mềm IRRISTAT và Excel, đánh giá độ tin cậy thông qua sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức xác suất 95% (LSD 0,05) và hệ số biến dị (CV%).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo nghiệm và chọn lọc qua hai thế hệ đột biến M4 và M5 đã ghi nhận bốn phát hiện khoa học quan trọng:

Thứ nhất, hiệu quả rút ngắn thời gian sinh trưởng đạt mức rõ rệt. Đa số các dòng đột biến đều có thời gian sinh trưởng ngắn hơn giống gốc từ 7 đến 15 ngày. Trong vụ Xuân 2019, dòng SD4 (nguồn gốc từ R2 xử lý liều 100 Gy) chỉ cần 124 ngày để hoàn thành chu kỳ sinh trưởng, rút ngắn 11 ngày so với đối chứng R2 (135 ngày), tương đương mức giảm 8,1%. Trong vụ Mùa 2018, các dòng đột biến ổn định thời gian sinh trưởng ở mức 109 ngày, đáp ứng hoàn hảo yêu cầu né tránh lũ tiểu mãn và tạo quỹ đất cho cây trồng vụ đông.

Thứ hai, cải thiện căn bản chiều cao cây và tính kháng đổ ngã. Chiều cao thân cây của các dòng đột biến triển vọng thế hệ M5 dao động trong khoảng 102,4 cm đến 114,6 cm, thấp hơn giống gốc D35 từ 10,6 cm đến 18,2 cm (giảm 9,4% đến 15,1%). Thân cây cứng cáp, góc lá đòng đứng thẳng giúp tối ưu hóa diện tích tiếp nhận bức xạ mặt trời và triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng đổ ngã ở giai đoạn trỗ - chín.

Thứ ba, đột phá về năng suất thực thu và các yếu tố cấu thành năng suất. Năng suất thực thu của các dòng triển vọng vụ Xuân 2019 đạt từ 57,5 tạ/ha đến 70,0 tạ/ha, vượt từ 12,5% đến 21,7% so với các đối chứng gốc. Điển hình là dòng SD2 (nguồn gốc D50-300Gy) đạt năng suất thực thu cao nhất với 70,0 tạ/ha trong vụ Xuân và 62,6 tạ/ha trong vụ Mùa nhờ số bông hữu hiệu đạt trên 6,2 bông/khóm và tỷ lệ hạt chắc đạt 86,4%.

Thứ tư, nâng cao vượt trội chất lượng hạt gạo và khắc phục triệt để các khuyết tật hình thái. Cả 4 dòng ưu tú SD2, SD4, SD7 và SD12 đều có hạt thon dài (chiều dài hạt gạo đạt khoảng 6,2 mm), tỷ lệ gạo nguyên đạt trên 80%, mùi thơm nội nhũ đạt điểm 1 (thơm nhẹ) và cơm mềm ngon. Đặc biệt, dòng SD12 (nguồn gốc R29-200Gy) đã khắc phục hoàn toàn nhược điểm trỗ nghẹn của giống gốc, cổ bông trỗ thoát 100% ra khỏi bẹ lá đòng.

Thảo luận kết quả

Cơ chế dẫn đến sự cải thiện vượt bậc của các dòng lúa chọn lọc là do tia phóng xạ gamma Co60 ở dải liều lượng 200-300 Gy đã gây đột biến hữu ích trên các gen kiểm soát sinh trưởng, tương tự như các phát hiện của nhiều nghiên cứu đột biến quốc tế trên nhóm lúa Indica tại châu Á. Sự thay đổi cấu trúc di truyền giúp dòng SD2 tăng kích thước hạt gạo và khả năng đẻ nhánh so với dòng mẹ D50 vốn có hạt nhỏ và đẻ nhánh yếu.

Sự vượt trội về năng suất thực thu bắt nguồn trực tiếp từ việc gia tăng tỷ lệ hạt phấn hữu dục (đạt 92,5% - 96,8%), giúp tỷ lệ đậu hạt tăng cao và tỷ lệ lép giảm xuống dưới 15% (so với mức lép 22% - 28% ở các giống gốc bị trỗ nghẹn hoặc thoái hóa đầu bông). Dữ liệu này khi được trực quan hóa qua biểu đồ tương quan tuyến tính giữa tỷ lệ hạt phấn hữu dục và tỷ lệ hạt chắc cho thấy mối quan hệ đồng biến rất chặt chẽ. Động thái tăng trưởng chiều cao cây và số nhánh qua các tuần sau cấy khi biểu diễn trên đồ thị đường thể hiện rõ xu hướng đẻ nhánh tập trung và kết thúc đẻ nhánh sớm ở các dòng đột biến, hạn chế tối đa nhánh vô hiệu gây lãng phí dinh dưỡng. Bảng phân tích phương sai các chỉ tiêu chất lượng gạo cũng chứng minh sự sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức xác suất 95% giữa các dòng đột biến và đối chứng, khẳng định tính ổn định di truyền cao ở thế hệ M5.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai khảo nghiệm diện rộng VCU và DUS: Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng chủ trì phối hợp với Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc gia đưa 4 dòng lúa đột biến ưu tú (SD2, SD4, SD7, SD12) vào hệ thống khảo nghiệm quốc gia tại 3 vùng sinh thái trọng điểm (Đồng bằng sông Hồng, Bắc Trung Bộ và Trung du miền núi phía Bắc) trong khung thời gian 2020-2021, hướng tới mục tiêu duy trì năng suất ổn định trên 65 tạ/ha và hoàn thiện hồ sơ công nhận giống lúa mới.

2. Xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác thâm canh chuẩn VietGAP: Bộ môn Kỹ thuật Nông nghiệp thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam tiến hành nghiên cứu mật độ cấy tối ưu (30-35 khóm/m2) và chế độ dinh dưỡng cân đối (giảm 15% lượng phân đạm khoáng, tăng cường phân hữu cơ vi sinh và kali ở giai đoạn đón đòng) trong vòng 6 tháng đầu năm 2020, nhằm nâng tỷ lệ gạo nguyên thương phẩm lên trên 85% và giữ trọn hương thơm tự nhiên.

3. Ứng dụng chỉ thị phân tử để bảo tồn và làm sạch nguồn gen: Nhóm nghiên cứu di truyền thực hiện phân tích DNA bằng kỹ thuật chỉ thị phân tử (SSR, SNP) trong giai đoạn 2020-2022 để lập bản đồ gen các đột biến có lợi trên 4 dòng ưu tú, ngăn chặn hiện tượng thoái hóa giống do thụ phấn chéo và bảo vệ bản quyền tác giả.

4. Thiết lập liên kết chuỗi giá trị và thương mại hóa sản phẩm: Doanh nghiệp sản xuất giống cây trồng phối hợp với các hợp tác xã nông nghiệp tại các địa phương triển khai mô hình cánh đồng mẫu lớn sản xuất lúa thương phẩm từ dòng SD2 và SD4 trong giai đoạn 2021-2023, mục tiêu nâng cao giá trị kinh tế trên mỗi hecta canh tác từ 20% đến 25% cho bà con nông dân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng: Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về liều lượng chiếu xạ Cobalt-60 (100 - 300 Gy), phương pháp xử lý hạt khô và kỹ thuật phân lập biến dị ở thế hệ M4, M5, làm cẩm nang hướng dẫn cho các chương trình cải tạo giống lúa và cây ngũ cốc bằng đột biến phóng xạ.

2. Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông học, Di truyền học: Luận văn là tài liệu tham khảo khoa học bài bản về phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng (khảo sát tuần tự và khối ngẫu nhiên RCBD), kỹ thuật đánh giá giải phẫu hạt phấn, phân tích hóa sinh hạt gạo và xử lý số liệu thống kê sinh học bằng phần mềm chuyên ngành.

3. Cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông các cấp: Cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn để xây dựng kế hoạch chuyển đổi cơ cấu giống lúa, bổ sung các dòng lúa thuần ngắn ngày, năng suất cao vào cơ cấu vụ Xuân muộn và vụ Mùa sớm nhằm né tránh thiên tai và tối ưu hóa hệ số quay vòng đất.

4. Doanh nghiệp kinh doanh giống cây trồng và chủ trang trại nông nghiệp: Giúp nhận diện và tiếp cận nguồn vật liệu lúa thuần có độ đồng đều cao, năng suất đạt 60-70 tạ/ha, phẩm chất gạo thương phẩm thon dài đạt chuẩn xuất khẩu để tiến hành đàm phán nhận chuyển giao quyền khai thác thương mại.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp chiếu xạ tia gamma Co60 có ưu điểm gì so với lai hữu tính truyền thống trong chọn giống lúa? Chiếu xạ tia gamma nguồn Cobalt-60 cho phép tác động trực tiếp và chọn lọc lên từng tính trạng riêng biệt trên chuỗi ADN mà không làm phá vỡ toàn bộ tổ hợp gen quý sẵn có. Nghiên cứu chứng minh phương pháp này đã khắc phục hoàn toàn nhược điểm thân cao và trỗ nghẹn của giống gốc nhưng vẫn duy trì vẹn nguyên phẩm chất gạo thơm chất lượng cao.

Liều lượng chiếu xạ nào mang lại hiệu quả tạo đột biến tốt nhất trên hạt lúa khô? Dải liều lượng từ 200 Gy đến 300 Gy trên hạt có độ ẩm 13% mang lại hiệu quả tối ưu nhất. Ở ngưỡng này, tần số xuất hiện các biến dị có lợi về chiều cao cây (100-115 cm) và thời gian sinh trưởng đạt tỷ lệ cao nhất, đồng thời tránh được nguy cơ gây chết phôi mầm hoặc gây bất thụ hạt phấn nặng nề như ở mức 400 Gy.

Bốn dòng lúa đột biến ưu tú SD2, SD4, SD7 và SD12 có những chỉ tiêu vượt trội nào? Cả 4 dòng đều có thời gian sinh trưởng ngắn (124-142 ngày vụ Xuân, 109 ngày vụ Mùa), cây cứng cáp chống đổ tốt, năng suất thực thu đạt từ 52,0 đến 70,0 tạ/ha. Về thương phẩm, hạt gạo thon dài đạt khoảng 6,2 mm, tỷ lệ gạo nguyên trên 80%, thơm nhẹ mức 1 và có độ chống chịu sâu bệnh khá trong thực tế canh tác.

Hiện tượng trỗ nghẹn đòng ở dòng lúa R29 được khắc phục như thế nào qua đột biến? Tác nhân phóng xạ đã làm biến đổi gen quy định chiều dài lóng cổ bông và độ mở của bẹ lá đòng. Kết quả ở dòng đột biến SD12 (nguồn gốc R29 xử lý liều 200 Gy), cổ bông đã vươn dài và trỗ thoát hoàn toàn 100%, nâng tỷ lệ đậu hạt lên trên 85% và đưa năng suất thực thu đạt 58,2 tạ/ha.

Độ thuần và tính ổn định di truyền của các dòng lúa ở thế hệ M4 và M5 được đánh giá ra sao? Trải qua 4 đến 5 thế hệ tự thụ phấn liên tục, mức độ đồng hợp tử của các dòng đột biến đã đạt xấp xỉ 95% đến 98%. Các chỉ tiêu về hình thái thân lá, thời gian trỗ bông và dạng hạt biểu hiện tính đồng đều tuyệt đối trong thí nghiệm khối ngẫu nhiên RCBD, bảo đảm tính ổn định di truyền vững chắc cho sản xuất.

Kết luận

• Khẳng định giá trị thực tiễn vượt bậc của phương pháp xử lý đột biến bằng phóng xạ tia gamma Co60 trong việc cải tiến các tính trạng nông sinh học bất lợi của dòng bố lúa lai chất lượng cao.
• Chọn lọc thành công 4 dòng lúa đột biến thuần ưu tú gồm SD2, SD4, SD7 và SD12 từ 54 dòng khảo nghiệm ban đầu, khắc phục triệt để nhược điểm cây cao dễ đổ, hạt nhỏ và hiện tượng trỗ nghẹn đòng.
• Năng suất thực thu đạt bước tiến ấn tượng, đạt từ 57,5 đến 70,0 tạ/ha trong vụ Xuân và từ 52,0 đến 62,6 tạ/ha trong vụ Mùa, đồng thời rút ngắn thời gian sinh trưởng từ 7 đến 15 ngày so với giống gốc.
• Phẩm chất nông sản đạt tiêu chuẩn gạo thơm cao cấp với hạt thon dài 6,2 mm, tỷ lệ gạo nguyên vượt ngưỡng 80%, hàm lượng amylose cân đối và cơm mềm thơm.
• Kế hoạch tiếp theo trong giai đoạn 2020-2022 tập trung hoàn thiện khảo nghiệm VCU, DUS cấp quốc gia và mở rộng sản xuất thử nghiệm tại các vùng sinh thái trọng điểm phía Bắc.

Các viện nghiên cứu, doanh nghiệp và hợp tác xã nông nghiệp hãy chủ động liên hệ hợp tác chuyển giao công nghệ để đưa các dòng lúa đột biến ưu tú vào cơ cấu sản xuất thực tế, góp phần nâng cao thu nhập cho nông dân và thúc đẩy phát triển nền nông nghiệp bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN MAI ANH CHỌN LỌC MỘT SỐ DÒNG LÚA ĐỘT BIẾN BẰNG XỬ LÝ PHÓNG XẠ TIA GAMMA (CO60) Ở THẾ HỆ M4 VÀ M5 Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 8620110 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Trần Văn Quang NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao động của chính tác giả. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Mai Anh i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quang đã tận tình dướng 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 văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ nhân viên tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng 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 tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên, khuyến khích tôi hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Mai Anh ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ viết tắt.

vii Danh mục bảng. viii Danh mục đồ thị. x Trích yếu luận văn. xi Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích của đề tài. Phạm vi nghiên cứu. Ý nghĩa của đề tài.

Ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan tài liệu. Cơ sở khoa học của phương pháp đột biến thông qua chiếu xạ ở lúa. Lịch sử phát triển của chọn tạo giống lúa bằng phương pháp đột biến.

Phương pháp đột biến. Lịch sử phát triển và ứng dụng đột biến trong chọn tạo giống lúa. Cơ chế tác động của tia gamma lên quá trình sinh trưởng và phát triển của lúa trồng. Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ phân tử (tác động lên phân tử ADN).

Tác dụng của tia gamma lên vật chất di truyền ở cấp độ tế bào. Triển vọng của ngành chọn giống bằng đột biến. Sơ lược về nguồn gốc của cây lúa Oryza sativa L. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam.

Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới .2 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam. 21 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các vùng trồng lúa chính ở Việt Nam. Đồng bằng sông Hồng.

Đồng bằng ven biển miền Trung. Đồng bằng sông Cửu Long. Sự di truyền một số tính trạng hình thái – sinh lý. Sự di truyền một số tính trạng hình thái.

Sự di truyền một số tính trạng sinh lý. Sự di truyền của một số tính trạng liên quan đến chất lượng. Một số thành tựu về chọn giống lúa mới bằng đột biến thực nghiệm trên thế giới và Việt Nam. Trên thế giới.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu:.

Kết quả và thảo luận. Kết quả đánh giá và chọn lọc các dòng lúa đột biến ở thế hệ M4. Đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

53 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một số đặc điểm hình thái của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Đặc điểm hạt phấn và tỉ lệ đậu hạt của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Một số dòng lúa đột biến triển vọng trong vụ Mùa 2018. Kết quả tuyển chọn dòng lúa có triển vọng ở thế hệ m5 trong vụ xuân 2019. Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. Một số đặc điểm hình thái của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019.

Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. 84 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống lúa đột biến trong vụ Xuân 2019.

Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng, giống lúa đột biến. Một số chỉ tiêu chất lượng cơm của các dòng, giống lúa đột biến. Mức độ nhiễm sâu bệnh của một số dòng, giống lúa đột biến. Kết luận và đề nghị.

96 Tài liệu tham khảo. 103 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt EMS Ethylmethanesulfonate ADN Deoxyribonucleic acid BT7 Bắc thơm 7 Đ/C Đối chứng DES Di-ethylsulfate DMS Dimethylsulfate EI Ethyleneimine Gy Grey KD18 Khang dân 18 KL 1000 hạt Khối lượng nghìn hạt NEU Nitrosoethyurea NMU Nitrosomethylurea NSCT Năng suất cá thể NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu TGST Thời gian sinh trưởng Co60 Nguồn phóng xạ Cobalt-60 LD 50 Lethal dose 50% - Liều lượng gây chết 50% CV % Hệ số biến dị LSD 0,05 Giá trị sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% IRRI International Rice Research Institute – Viện nghiên cứu lúa quốc tế FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations - Tổ chức lương thực quốc tế vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Liều lượng chiếu xạ tới hạn ở một số cây trồng chính.2 Nhiệt độ để gây đột biến ở cây trồng.3 Nồng độ một số hóa chất đột biến khi xử lý hạt khô. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới giai đoạn 2007 – 2017. Thị trường tiêu thụ lúa trên thế giới giai đoạn 2007 – 2016.

Diện tích, năng suất và sản lượng lúa gạo Việt Nam giai đoạn 2008 - 2017. Phân loại và đánh giá các dòng lúa đột biến trong vụ Mùa 2018. Một số đặc điểm giai đoạn mạ của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Động thái tăng trưởng số lá của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Một số đặc điểm hình thái về thân, lá của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Đặc điểm hạt phấn và tỉ lệ đậu hạt của các dòng lúa mới ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. Một số đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa mới ở thế hệ M4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến phóng xạ ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018.

Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các dòng lúa mới chọn tạo thông qua đột biến ở thế hệ M4 trong vụ Mùa 2018. 66 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.