Luận văn thạc sĩ: Chọn lọc các dòng lúa mang gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử

Luận văn thạc sĩ vnua nghiên cứu chọn lọc dòng lúa mang gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử, góp phần nâng cao năng suất lúa.

• Tác giả: Hoàng Minh Trang
• Người hướng dẫn: GS. Võ Thị Minh Tuyển
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Chọn lọc các dòng lúa mang gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 2. TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
• 3. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 4. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU
• 5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 5.1. Ý nghĩa khoa học
• 5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 6. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 6.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ BỆNH BẠC LÁ (Xanthomonas oryzae)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá

Nghiên cứu chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử là một trong những hướng đi quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Bệnh bạc lá do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất lúa. Việc áp dụng công nghệ sinh học, đặc biệt là chỉ thị phân tử, giúp xác định nhanh chóng các dòng lúa mang gen kháng bệnh. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao hiệu quả trong việc phát triển giống lúa mới.

1.1. Ý nghĩa của việc chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá

Việc chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Điều này góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Các giống lúa kháng bệnh sẽ giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại do bệnh tật, từ đó nâng cao thu nhập.

1.2. Tình hình nghiên cứu lúa kháng bệnh bạc lá trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để phát triển giống lúa kháng bệnh bạc lá. Các phương pháp như lai tạo truyền thống và hiện đại đã được áp dụng. Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ thị phân tử đang trở thành xu hướng mới, giúp tăng cường khả năng kháng bệnh một cách hiệu quả.

II. Thách thức trong nghiên cứu lúa kháng bệnh bạc lá

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong nghiên cứu lúa kháng bệnh bạc lá, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần phải vượt qua. Sự biến đổi của các chủng vi khuẩn gây bệnh và sự đa dạng di truyền của lúa là những yếu tố chính gây khó khăn trong việc phát triển giống lúa kháng bệnh.

2.1. Sự biến đổi của vi khuẩn gây bệnh

Vi khuẩn Xanthomonas oryzae có khả năng biến đổi gen, tạo ra nhiều chủng khác nhau. Điều này làm cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh trở nên khó khăn hơn, vì các giống lúa kháng chỉ có thể hiệu quả với một số chủng nhất định.

2.2. Độ phức tạp trong di truyền lúa

Di truyền lúa rất phức tạp, với nhiều gen kháng bệnh có thể tương tác lẫn nhau. Việc xác định và chọn lọc các dòng lúa mang gen kháng hiệu quả là một thách thức lớn trong nghiên cứu.

III. Phương pháp chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử

Phương pháp chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử (MAS) đã được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu. Kỹ thuật này cho phép xác định nhanh chóng các cá thể mang gen kháng, từ đó tăng cường hiệu quả trong việc phát triển giống lúa mới.

3.1. Nguyên lý hoạt động của chỉ thị phân tử

Chỉ thị phân tử hoạt động dựa trên nguyên tắc PCR, cho phép phát hiện các gen kháng bệnh trong cây lúa. Kỹ thuật này giúp xác định nhanh chóng các cá thể mang gen kháng, từ đó rút ngắn thời gian nghiên cứu.

3.2. Lợi ích của phương pháp MAS trong chọn giống

Phương pháp MAS giúp tăng cường khả năng kháng bệnh của giống lúa, đồng thời giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình chọn giống. Điều này rất quan trọng trong bối cảnh nhu cầu lương thực ngày càng tăng.

IV. Kết quả nghiên cứu lúa kháng bệnh bạc lá

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều dòng lúa mới mang gen kháng bệnh bạc lá đã được phát triển thành công. Các dòng này không chỉ có khả năng kháng bệnh tốt mà còn giữ được các đặc điểm nông học tương tự giống lúa TBR225.

4.1. Đánh giá khả năng kháng bệnh của các dòng lúa

Các dòng lúa mới đã được đánh giá khả năng kháng bệnh thông qua lây nhiễm nhân tạo. Kết quả cho thấy nhiều dòng lúa có phản ứng kháng cao với các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá.

4.2. Năng suất và đặc điểm nông học của dòng lúa mới

Năng suất của các dòng lúa mới được đánh giá tương đương hoặc cao hơn so với giống TBR225. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của các dòng lúa này trong sản xuất nông nghiệp.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu chọn lọc lúa kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử đã mở ra nhiều triển vọng mới trong nông nghiệp. Việc phát triển các giống lúa kháng bệnh không chỉ giúp tăng năng suất mà còn bảo vệ môi trường.

5.1. Tương lai của nghiên cứu lúa kháng bệnh

Trong tương lai, việc áp dụng công nghệ sinh học và chỉ thị phân tử sẽ tiếp tục được mở rộng. Điều này sẽ giúp phát triển các giống lúa kháng bệnh hiệu quả hơn, đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu.

5.2. Ứng dụng thực tiễn của giống lúa kháng bệnh

Các giống lúa kháng bệnh bạc lá sẽ được đưa vào sản xuất thực tiễn, giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại do bệnh tật. Điều này không chỉ nâng cao thu nhập cho nông dân mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HOÀNG MINH TRANG CHỌN LỌC CÁC DÒNG LÚA MANG GEN KHÁNG BỆNH BẠC LÁ BẰNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 8.10 Người hướng dẫn khoa học: GS. VÕ THỊ MINH TUYỂN NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2020 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Võ Thị Minh Tuyển, GS. Các số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng công bố ở bất cứ công trình khoa học nào.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Hoàng Minh Trang i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản luận văn này, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân. Trước hết tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới TS.

Võ Thị Minh Tuyển, GS.TS Vũ Văn Liết những người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi hoàn thành bản luận văn này. Luận văn được thực hiện tại Bộ môn Đột biến và Ưu thế lai, Viện Di truyền Nông nghiệp. Tại đây, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của Ban lãnh đạo và các cán bộ trong Bộ môn, Viện Di truyền trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Bộ môn Di truyền và Chọn tạo giống cây trồng – Khóa Nông học, Ban Đào tạo sau Đại học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi về kiến thức và chuyên môn trong suốt hai năm học tập và làm luận văn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới gia đình, người thân và toàn thể bạn bè đã cổ vũ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Trong quá trình thực hiện, không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý chân thành. Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Hoàng Minh Trang ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC Lời cam đoan.

ii Mục lục. iii Danh mục viết tắt. v Danh mục bảng. vi Danh mục hình.

vii Trích yếu luận văn. viii Thesis abstract. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích yêu cầu.

Địa điểm và thời gian thực hiện:. Phạm vi nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.

Tổng quan tài liệu. Cơ sở lý luận vè bệnh bạc lá (Xanthomonas oryzae. Lịch sử phát hiện bệnh. Nguyên nhân và cơ chế lây nhiễm bệnh bạc lá.

Gen kháng và bản chất của gen kháng bệnh bạc lá. Chỉ thị phân tử và vai trò của chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống cây trồng. Khái niệm chỉ thị phân tử .2 Vai trò của chỉ thị phân tử trong chọn giống cây trồng. Phương pháp chọn lọc nhờ sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa (Marker Assisted Selection - MAS).

Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá. Sàng lọc nguồn gen kháng bệnh bạc lá. Tình hình nghiên cứu chọn giống lúa kháng bênh bạc lá trên Thế giời. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng bệnh bạc lá ở Việt Nam.

15 Phần 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. 18 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Vật liệu nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. Đánh giá và chọn cá thể BC3F1 mang gen kháng bằng chỉ thị phân tử. Đánh giá và chọn các cá thể BC3F1 đã lấy lại nền di truyền của TBR225. Đánh giá các các thể BC3F2 mang gen kháng bạc lá bằng chỉ thị phân tử.

Đánh giá khả năng kháng bạc lá của các cá thể bằng lây nhiễm nhân tạo. Đánh giá các cá thể mang đa gen kháng. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu phân tử.

Thí nghiệm đồng ruộng đánh giá kiểu hình. Thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo. Thí nghiệm đánh giá dòng triển vọng. Phân tích kết quả thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Đánh giá và chọn cá thể BC3F1 mang gen kháng bằng chỉ thị phân tử. Đánh giá và chọn các cá thể BC3F1 đã lây lại nền di truyền của TBR225. Kết quả đánh giá các giai đoạn sinh trưởng và thời gian sinh trưởng của các cá thể lúa nghiên cứu.

Kết quả đánh giá một số đặc tính hình thái của các cá thể lúa nghiên cứu. Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất. Đánh giá các cá thể BC3F2 mang gen kháng bạc lá bằng chỉ thị phân tử. Đánh giá khả năng kháng bạc lá của các cá thể bằng lây nhiễm nhân tạo.

Đánh giá các cá thể mang đa gen kháng. Một số đặc tính hình thái của các cá thể lúa mang đa gen kháng. Kết quả đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất. Kết quả đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh.

Kết luận và đề nghị. 43 Tài liệu tham khảo. 44 Một số hình ảnh. 51 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng việt ADN Axit Deoxyribo Nucleic CTAB Cetyltrimethyl Amonium Bromide CTPT Chỉ thị phân tử Đ/C Đối chứng Derived Cleaved Amplified Polymorphic sequence - Đoạn dẫn xuất dCAPs trình tự đa hình khuếch đại bị cắt ddNTPs Deoxynucleotide triphosphate -2',3'dideoxynucleotide (dGTP, dATP, dTTP và dCTP) InDels Insertions or Deletions - Đoạn thêm/bớt MAS Marker Assisted Selection – Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử NSLT Năng suất lý thuyết NST Nhiễm sắc thể NSTT Năng suất thực thu PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng chuỗi trùng hợp QTL/ QTLs Quantity Trait Loci(s) - Locus kiểm soát tính trạng số lượng RAPD Random Amplification of Polymorphic DNA - Đa hình ADN được nhân bản ngẫu nhiên SNPs Single nucleotit polymorphisms - Chỉ thị nucleotit đơn SSLP Single Sequence Length Polymorphism - Kỹ thuật đa hình độ dài các chuỗi đơn giản SSR Simple Sequence Repeat - Sự lặp lại của trình tự đơn giản STS Sequence Tagged Site – Xác định vị trí trình tự đã được đánh dấu TBE Tris-Boric Acid-EDTA Restriction Fragment Length Polymorphisms - Đa hình chiều dài RFLP đoạn phân cắt giới hạn Xoo Xanthomonas oryzae pv.

Oryzae v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC BẢNG Bảng 4. Tổng hợp kết quả đánh giá bằng chỉ thị phân tử các cá thể BC3F1 TBR225 x IRBB64. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của cá thể lúa thí nghiệm. Đánh giá một số đặc tính hình thái của các cá thể lúa thí nghiệm.

Một số đặc điểm hình dạng lá của các cá thể lúa thí nghiệm. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cá thể lúa thí nghiệm. Tổng hợp kết quả đánh giá bằng chỉ thị phân tử các cá thể BC3F2 TBR225 x IRBB64 mang 2-4 gen kháng bạc lá. Phản ứng của các cá thể lúa thí nghiệm với các chủng vi khuẩn lây nhiễm 37 Bảng 4.

Một số đặc điểm hình thái của các cá thể lúa mang đa gen kháng. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cá thể lúa thí nghiệm. Một số chỉ tiêu thương phẩm hạt thóc của cá thể lúa trong thí nghiệm. Kết quả đánh giá một số sâu bệnh hại chính của cá thể lúa thí nghiệm.

41 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC HÌNH Hình 4. Sản phẩm PCR cuả các cá thể BC3F1 với mồi pTA248 liên kết với gen Xa21. Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F1 với mồi P3 liên kết với gen Xa7. Sản phẩm PCR cúa các cá thể BC3F1 với mồi MP1-2 liên kết với gen Xa4.

Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F1 với mồi RM6320 liên kết với gen xa5. Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F2 với mồi RM6320 liên kết với gen xa5. Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F2với mồi pTA248 liên kết với gen Xa21. Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F2 với mồi P3 liên kết với gen Xa7.

Sản phẩm PCR của các cá thể BC3F2 với mồi MP1-2 liên kết với gen Xa4. Phản ứng của các cá thể lúa thí nghiệm với bệnh bạc lá. 36 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Hoàng Minh Trang Tên Luận văn: Chọn lọc các dòng lúa mang gen kháng bệnh bạc lá bằng chỉ thị phân tử Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 8620110 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Xác định các dòng lúa mang 2-3 gen kháng bệnh bạc lá có nền di truyền gần nhất với dòng TBR225 - Đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất và tính kháng bệnh bạc lá của các dòng lúa triển vọng Phương pháp nghiên cứu - Đánh giá và sàng lọc các cá thể BC3F1 và BC3F2 mang gen kháng bằng chỉ thị phân tử và lây nhiễm nhân tạo với vi khuẩn gây bệnh bạc lá. - Đánh giá đặc điểm nông sinh học của cây lúa theo tiêu chuẩn của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2002).

Kết quả chính và kết luận: Trong nghiên cứu này, chỉ thị phân tử liên kết với gen kháng bệnh bạc lá và lây nhiễm nhân tạo với vi khuẩn gây bệnh đã được sử dụng để sàng lọc các cá thể mang 2-3 gen kháng hữu hiệu (xa5, Xa7 và Xa21). Sử dụng 30 cá thể BC3F2 của tổ hợp lai TBR225/ IRBB64 để làm vật liệu nghiên cứu. Kết quả sàng lọc được 6 cá thể: A14, A19, A23, A24, A27 và A29 mang 2-3 gen kháng chính (xa5, Xa7 và Xa21). Các dòng này đã cho phản ứng kháng cao (HR) và có phổ kháng rộng với cả 3 chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá khi lây nhiễm nhân tạo.

Qua đánh giá trên đồng ruộng đã chọn được 2 cá thể A23 và A29 có một số các đặc điểm nông học chính tương tự giống lúa TBR225. Trong điều kiện tự nhiên, các dòng lúa mới đã thể hiện tính kháng bệnh bạc lá tốt hơn so với giống TBR225 (điểm 3-5). viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.