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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Dự báo dân số toàn cầu đòi hỏi sản lượng lúa phải gia tăng thêm khoảng 136 triệu tấn vào năm 2050 nhằm đảm bảo an ninh lương thực bền vững. Tuy nhiên, tình hình sâu bệnh hại ngày càng gia tăng dưới tác động của biến đổi khí hậu đang đe dọa nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp. Tại Việt Nam, thống kê của Cục Bảo vệ thực vật giai đoạn 1999-2003 cho thấy diện tích lúa bị nhiễm bệnh bạc lá trên cả nước lên tới 108.691,4 ha, gây sụt giảm năng suất từ 50% đến mất trắng tại các vùng dịch.

Giống lúa thuần chất lượng cao TBR225 do ThaiBinh Seed chọn tạo hiện đang được gieo cấy phổ biến tại các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ nhờ ưu thế năng suất vượt trội và chất lượng gạo thơm ngon, nhưng lại có nhược điểm lớn là mẫn cảm cao với vi khuẩn gây bệnh bạc lá Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học đối với bệnh vi khuẩn này hầu như không đạt hiệu quả kinh tế và gây ô nhiễm môi trường. Do đó, mục tiêu nghiên cứu của luận văn là ứng dụng chỉ thị phân tử và phương pháp lai trở lại để chọn lọc các dòng lúa mang 2-3 gen kháng bệnh bạc lá hữu hiệu (xa5, Xa7, Xa21) trên nền di truyền của giống TBR225, đồng thời đánh giá khả năng sinh trưởng, năng suất và tính kháng bệnh của các dòng triển vọng. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 01/2019 đến tháng 11/2019 tại Viện Di truyền Nông nghiệp và vùng thực nghiệm Yên Sở, Hoài Đức, Hà Nội. Thành công của đề tài giúp tạo ra các dòng lúa có chiều dài vết bệnh rút ngắn xuống dưới 3,0 cm (đạt mức kháng cao HR) so với mức 15,77 - 21,45 cm ở giống gốc, bảo toàn năng suất thực thu đạt 17,5 - 18,2 gam/khóm và tiết kiệm 100% chi phí xử lý thuốc trừ vi khuẩn cho người nông dân.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Selection - MAS) và phương pháp hồi giao có sự hỗ trợ của chỉ thị phân tử (Marker-Assisted Backcrossing - MABC). Thay vì chỉ dựa vào chọn lọc kiểu hình truyền thống vốn tốn nhiều thời gian và chịu ảnh hưởng lớn từ điều kiện môi trường, MAS cho phép xác định chính xác kiểu gen mục tiêu ngay từ giai đoạn cây mạ và phân biệt rõ ràng trạng thái đồng hợp tử hoặc dị hợp tử.

Khung lý thuyết đa gen kháng (Gene Pyramiding) cũng được áp dụng triệt để nhằm khắc phục hiện tượng bẻ gãy tính kháng của các nòi vi khuẩn sinh thái mới. Đến nay, khoa học thế giới đã nhận diện khoảng 43 gen kháng bệnh bạc lá từ Xa1 đến Xa42, gồm 27 gen trội và 16 gen lặn. Trong đó, gen xa5 (mã hóa tiểu đơn vị TFIIAγ trên nhiễm sắc thể số 5), gen đồng trội Xa7 (trên nhiễm sắc thể số 6) và gen Xa21 (chứa thụ thể kinase lặp lại giàu leucine trên nhiễm sắc thể số 11) được chứng minh là các gen chủ lực có phổ kháng rộng. Sự kết hợp đồng thời các gen này trong cùng một nền di truyền tạo nên cơ chế phòng vệ đa tầng, ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập và phát triển của vi khuẩn qua lỗ khí và vết thương cơ giới trên phiến lá lúa.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu phục vụ nghiên cứu gồm 19 cá thể thế hệ BC3F1 (ký hiệu TBR-1 đến TBR-19) và 30 cá thể thế hệ BC3F2 (ký hiệu A1 đến A30) bắt nguồn từ tổ hợp lai giữa giống nhận TBR225 và dòng cho đa gen kháng IRBB64 (mang 4 gen Xa4, xa5, Xa7, Xa21). Các dòng đối chứng gồm giống chuẩn nhiễm IR24, dòng chuẩn kháng IRBB64, các dòng đơn gen kháng (IRBB4, IRBB5, IRBB7, IRBB21) và giống đối chứng gốc TBR225. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích được thực hiện thông qua tách chiết ADN tổng số theo quy trình kiềm hóa NaOH và khuếch đại chuỗi PCR với 4 cặp mồi liên kết chặt (khoảng cách di truyền dưới 5 cM): RM6320 (gen xa5), P3 (gen Xa7), pTA248 (gen Xa21) và MP1-2 (gen Xa4). Sản phẩm PCR được điện di phân tích trên gel agarose nồng độ 2,5% ở hiệu điện thế 100 mA trong 3 giờ.

Thí nghiệm đồng ruộng đánh giá nông sinh học và năng suất được bố trí theo phương pháp khảo sát tập đoàn tuần tự không lặp lại với diện tích ô 10 m², mật độ cấy 25 cm x 15 cm, cấy 1 dảnh/khóm tại Yên Sở - Hoài Đức trong cả hai vụ Xuân và vụ Mùa năm 2019. Đánh giá tính kháng nhân tạo sử dụng phương pháp cắt kéo nhúng dung dịch vi khuẩn nồng độ 10⁸ tế bào/ml ở giai đoạn làm đòng đến trỗ với 3 chủng Xoo độc tính cao thu thập tại Thanh Hóa, Hải Dương và Nam Định. Phân tích thống kê số liệu được xử lý qua phần mềm IRRISTAT 5.0 và NTsyspc 2.0 theo mô hình ANOVA ở mức ý nghĩa sai khác LSD0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, kết quả phân tích PCR trên 19 cá thể BC3F1 cho thấy 100% cá thể đều mang gen kháng bạc lá, trong đó có 16 cá thể (chiếm tỷ lệ 84,21%) quy tụ đầy đủ cả 4 gen Xa4, xa5, Xa7, Xa21 ở trạng thái dị hợp tử. Đánh giá kiểu hình vụ Xuân 2019 đã sàng lọc được 2 cá thể ưu tú là TBR-6 và TBR-14 có các đặc tính hình thái và yếu tố cấu thành năng suất tương đương giống mẹ TBR225, đạt số hạt chắc từ 171 đến 184 hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt đạt 23,36 - 23,40 gam.

Thứ hai, tại thế hệ BC3F2 với quy mô 30 cá thể, kỹ thuật MAS đã xác định được 12 cá thể (chiếm 40,0%) mang từ 2 đến 3 gen kháng hữu hiệu. Trong đó, có 4 cá thể mang đồng hợp tử cả 3 gen kháng gồm A14 (xa5+Xa7+Xa21), A24 (xa5+Xa7+Xa4), A27 và A29 (xa5+Xa7+Xa21). Ngoài ra, các cá thể A17, A21, A23 đồng hợp tử 2 gen (xa5+Xa7) và cá thể A19 đồng hợp tử 2 gen (xa5+Xa7) kết hợp dị hợp tử Xa21.

Thứ ba, thử nghiệm lây nhiễm nhân tạo với 3 chủng vi khuẩn Xoo đã xác định được 6 cá thể đạt mức kháng cao (HR) với phổ kháng rộng gồm A14, A19, A23, A24, A27 và A29. Chiều dài vết bệnh của nhóm này chỉ dao động từ 1,05 ± 0,44 cm đến 3,97 ± 0,83 cm đối với cả 3 chủng vi khuẩn, giảm từ 75% đến 85% so với giống gốc TBR225 (bị nhiễm nặng với vết bệnh dài 15,77 - 21,45 cm) và dòng chuẩn nhiễm IR24 (18,50 - 25,50 cm).

Thứ tư, đánh giá nông sinh học vụ Mùa 2019 trên 6 dòng kháng cao đã tuyển chọn được 2 dòng triển vọng xuất sắc nhất là A23 và A29. Dòng A23 và A29 có thời gian sinh trưởng 105 ngày (tương đương TBR225 là 106 ngày), chiều cao cây 113,4 - 114,0 cm, số nhánh hữu hiệu đạt 4,5 - 4,8 nhánh/khóm, số hạt chắc/bông đạt 168,0 - 175,0 hạt và năng suất thực thu đạt 17,5 - 18,2 gam/khóm, cao hơn hoặc tương đương giống đối chứng TBR225 (17,4 gam/khóm).

Thảo luận kết quả

Khả năng kháng bệnh vượt trội của các dòng cải tiến A14, A19, A23, A24, A27 và A29 bắt nguồn từ sự tương tác bổ trợ giữa các gen kháng có cơ chế khác biệt. Gen xa5 ngăn chặn bộ máy phiên mã của tế bào chủ tiếp tay cho vi khuẩn, kết hợp cùng gen Xa7 duy trì tính kháng mạnh ở giai đoạn nhiệt độ cao và gen Xa21 nhận diện protein tín hiệu của mầm bệnh. Khi so sánh với các dòng đơn gen như IRBB7 hay IRBB21 (chỉ đạt mức kháng trung bình M với chiều dài vết bệnh từ 8,15 đến 11,30 cm ở chủng 2 và 3), nhóm cá thể mang đa gen đã thể hiện ưu thế áp đảo. Điều này hoàn toàn nhất quán với các công bố khoa học trong và ngoài nước về tính bền vững của tổ hợp đa gen kháng.

Dữ liệu phản ứng bệnh và năng suất có thể được trình bày một cách trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh chiều dài vết bệnh giữa các thế hệ lai với giống đối chứng, kết hợp bảng ma trận đối chiếu 12 chỉ tiêu hình thái học. Kết quả kiểm định thống kê ANOVA với LSD0,05 = 1,54 đối với năng suất thực thu và LSD0,05 = 1,25 đối với chiều cao cây khẳng định hai dòng A23 và A29 đã phục hồi hoàn toàn nền di truyền ưu việt của TBR225, đồng thời khắc phục triệt để nhược điểm mẫn cảm với bệnh bạc lá trong sản xuất thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nhanh chóng đưa các kết quả nghiên cứu khoa học vào ứng dụng thực tiễn sản xuất lúa gạo, các giải pháp cụ thể được đề xuất như sau:

Thứ nhất, tiếp tục thuần hóa và nhân dòng tự thụ thế hệ BC3F3 và BC3F4 đối với hai dòng triển vọng A23 và A29. Đơn vị thực hiện là Bộ môn Đột biến và Ưu thế lai (Viện Di truyền Nông nghiệp) phối hợp cùng Công ty Cổ phần Tập đoàn ThaiBinh Seed, đặt mục tiêu sản xuất từ 500 đến 1.000 kg hạt giống siêu nguyên chủng đạt độ thuần đồng nhất di truyền 100% trong thời gian 12 - 18 tháng.

Thứ hai, triển khai mạng lưới khảo nghiệm diện hẹp và diện rộng (VCU) theo quy chuẩn quốc gia tại các vùng sinh thái trọng điểm thuộc đồng bằng sông Hồng như Thái Bình, Nam Định, Hải Dương và Bắc Giang. Trung tâm Khảo kiểm nghiệm Giống, Sản phẩm Cây trồng Quốc gia chủ trì thực hiện trong thời gian 2 năm (4 vụ liên tiếp) nhằm xác nhận độ ổn định năng suất đạt từ 6,5 đến 7,0 tấn/ha và khả năng kháng bệnh tự nhiên đạt điểm 0-1.

Thứ ba, hoàn thiện quy trình canh tác thâm canh cải tiến cho các dòng TBR225 kháng bạc lá. Cục Trồng trọt cùng hệ thống Khuyến nông các tỉnh ban hành hướng dẫn kỹ thuật bón phân cân đối N-P-K, giảm 20% lượng đạm bón muộn và kiểm soát mực nước ruộng hợp lý vào quý 3 năm tới nhằm tối ưu hóa tiềm năng năng suất của giống.

Thứ tư, chuẩn hóa và mở rộng quy trình chọn giống bằng chỉ thị phân tử đa điểm (Multiplex PCR). Các phòng thí nghiệm chọn giống nông nghiệp cần nâng cấp trang thiết bị nhằm tăng công suất sàng lọc lên 10.000 mẫu/năm, giúp rút ngắn chu kỳ tạo giống mới từ 8-10 năm xuống còn 4-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng tại các viện nghiên cứu nông nghiệp. Luận văn cung cấp quy trình thực nghiệm chi tiết về thiết kế cặp mồi, tối ưu hóa chu trình nhiệt PCR và kỹ thuật hồi giao MABC để quy tụ đa gen kháng bệnh trên các cây lương thực.

Thứ hai, các doanh nghiệp và tập đoàn sản xuất kinh doanh giống cây trồng. Tài liệu là căn cứ khoa học trực tiếp để nhận chuyển giao công nghệ, phát triển sản phẩm thương mại mới từ nền giống TBR225, giúp nâng cao năng lực cạnh tranh và giảm thiểu rủi ro bồi thường dịch bệnh cho nông dân.

Thứ ba, giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Công nghệ sinh học và Di truyền học. Công trình là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng, kỹ thuật lây nhiễm vi khuẩn nhân tạo và phân tích di truyền phân tử.

Thứ tư, cán bộ quản lý nông nghiệp, khuyến nông viên và chi cục trồng trọt các địa phương. Báo cáo cung cấp cơ sở dữ liệu dịch tễ học và nguồn vật liệu giống mới để xây dựng cơ cấu mùa vụ an toàn tại các vùng thường xuyên xuất hiện dịch bệnh bạc lá.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cần phải quy tụ nhiều gen kháng bệnh bạc lá thay vì chỉ sử dụng một gen đơn lẻ?

Vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae có sự phân hóa nòi sinh thái rất phức tạp và khả năng đột biến cao. Kết quả lây nhiễm nhân tạo cho thấy các dòng đơn gen như IRBB7 hay IRBB21 chỉ kháng được chủng 1 nhưng bị nhiễm ở chủng 2 và 3 (vết bệnh dài 8,15 - 11,30 cm). Quy tụ từ 2 đến 3 gen như ở dòng A23 và A29 giúp tạo ra phổ kháng rộng, chiều dài vết bệnh dưới 3,97 cm trên cả 3 chủng vi khuẩn độc tính cao.

Các chỉ thị phân tử nào được sử dụng để phát hiện gen kháng trong nghiên cứu này?

Nghiên cứu sử dụng 4 cặp mồi liên kết chặt bao gồm RM6320 (nhiễm sắc thể số 5, phát hiện gen lặn xa5 với băng kích thước 164 bp), P3 (nhiễm sắc thể số 6, phát hiện gen Xa7 với băng 275 bp), pTA248 (nhiễm sắc thể số 11, phát hiện gen Xa21 với băng 1300 bp) và MP1-2 (nhiễm sắc thể số 11, phát hiện gen Xa4 với băng 45 bp).

Phương pháp lây nhiễm nhân tạo bằng kéo cắt có đảm bảo độ tin cậy không?

Phương pháp cắt kéo nhúng dung dịch vi khuẩn nồng độ chuẩn 10⁸ tế bào/ml ở giai đoạn làm đòng đến trỗ là quy trình chuẩn quốc tế của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI). Phương pháp này tạo vết thương đồng đều tại mút lá, kích hoạt sự xâm nhập trực tiếp của vi khuẩn vào bó mạch và cho phép đánh giá chính xác mức kháng sau 18-20 ngày theo thang điểm 5 cấp.

Làm thế nào để xác định các dòng lúa lai đã phục hồi được nền di truyền của giống TBR225?

Nghiên cứu đánh giá toàn diện các chỉ tiêu hình thái và nông sinh học ở thế hệ BC3F1 và BC3F2. Hai dòng A23 và A29 có thời gian sinh trưởng 105 ngày, chiều cao cây 113,4 - 114,0 cm, độ cứng cây đạt điểm 1, dạng hạt thon dài màu vàng sáng và năng suất thực thu đạt 17,5 - 18,2 gam/khóm, tương đồng hoàn toàn với các đặc tính của giống đối chứng TBR225.

Chi phí ứng dụng công nghệ chọn giống MAS có cao hơn phương pháp truyền thống không?

Mặc dù chi phí hóa chất và thiết bị phân tích ADN ban đầu cao hơn, nhưng công nghệ MAS giúp sàng lọc chính xác kiểu gen ngay ở giai đoạn cây mạ, loại bỏ sớm các cá thể không mang gen đích. Điều này giúp giảm hơn 60% diện tích đất thí nghiệm và rút ngắn thời gian chọn giống từ 8-10 năm xuống còn 3-4 năm, từ đó tiết kiệm đáng kể tổng kinh phí nghiên cứu.

Kết luận

• Đã sàng lọc thành công 16 cá thể thế hệ BC3F1 và 12 cá thể thế hệ BC3F2 mang từ 2 đến 4 gen kháng bệnh bạc lá hữu hiệu (xa5, Xa7, Xa21, Xa4) từ tổ hợp lai TBR225 x IRBB64.
• Xác định được 6 dòng lúa thế hệ BC3F2 (A14, A19, A23, A24, A27, A29) đạt mức kháng cao (HR) với chiều dài vết bệnh dưới 3,97 cm đối với cả 3 chủng vi khuẩn Xoo độc tính mạnh.
• Tuyển chọn được 2 dòng triển vọng xuất sắc A23 và A29 mang đặc điểm hình thái, thời gian sinh trưởng 105 ngày và năng suất thực thu đạt 17,5 - 18,2 gam/khóm tương đương giống TBR225.
• Chứng minh tính ưu việt của phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) kết hợp lai trở lại (MABC) trong việc rút ngắn thời gian và nâng cao độ chính xác chọn lọc.
• Tạo lập nguồn vật liệu di truyền quý giá phục vụ công tác nghiên cứu và phát triển các giống lúa thuần chất lượng cao kháng bệnh bạc lá cho nền nông nghiệp Việt Nam.

Trong giai đoạn 2021-2025, các cơ quan chuyên môn và doanh nghiệp cần tiếp tục phối hợp thực hiện khảo nghiệm VCU và sản xuất thử nghiệm trên quy mô lớn. Hãy liên hệ với nhóm nghiên cứu hoặc đơn vị bảo hộ bản quyền giống cây trồng để tiếp cận nguồn gen ưu tú và chuyển giao quy trình kỹ thuật vào sản xuất thực tiễn.

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.