Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa lai indica và japonica

Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa mới lai giữa hai loài phụ indica và japonica, góp phần nâng cao năng suất lúa.

• Tác giả: Nguyễn Hồng Hạnh
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Văn Cường
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Nông Sinh Học Của Một Số Dòng Lúa Lai Giữa Indica Và Japonica
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC GIẢI THÍCH TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC ẢNH
• TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
• 1. PHẦN 1: TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất, cung cấp thực phẩm cho hơn một nửa dân số thế giới. Để đáp ứng nhu cầu gia tăng do dân số tăng, sản xuất lúa gạo cần tăng thêm 70% vào năm 2050. Tuy nhiên, việc tăng sản lượng phải diễn ra dưới áp lực của biến đổi khí hậu, đô thị hóa và dịch bệnh. Do đó, việc phát triển giống lúa có năng suất cao, thích nghi với điều kiện biến đổi khí hậu là rất cần thiết để đảm bảo an ninh lương thực. Cải thiện năng suất lúa trong 50 năm qua đã nhờ vào việc cải thiện cấu trúc kiểu cây, biến đổi đặc tính hình thái và giải phẫu, cũng như rút ngắn thời gian sinh trưởng. Việc cải thiện các đặc tính sinh lý như kéo dài hoạt động quang hợp và tích lũy sản phẩm đồng hóa trước trỗ cũng rất quan trọng. Hơn nữa, cải thiện biện pháp kỹ thuật canh tác để tăng sức chứa thông qua tăng số bông trên đơn vị diện tích hoặc kích thước bông cũng là một hướng đi khả thi.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là đánh giá đặc điểm sinh trưởng, giải phẫu và sinh lý của các dòng lúa mới được tạo ra từ phép lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori. Mục tiêu cụ thể bao gồm việc đánh giá đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa này, từ đó tìm ra các đặc điểm nông sinh học tốt phục vụ cho nghiên cứu. Nghiên cứu cũng nhằm đánh giá sự khác biệt về đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa mới so với bố mẹ, đồng thời xác định lượng phân bón và mật độ cấy thích hợp cho dòng lúa mới. Những thông tin này sẽ hỗ trợ cho công tác chọn giống và canh tác lúa hiệu quả hơn.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy hai dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có nhiều đặc điểm nông học tốt. Dòng DCG66 có đường kính lóng gốc và lóng cổ bông lớn, số hạt/bông cao, trong khi IAS66 có bộ lá xanh và đẻ nhánh gọn. Cả hai dòng này đều cho năng suất ổn định ở ba vùng sinh thái, với năng suất trung bình của DCG66 đạt từ 68,5 - 71,2 tạ/ha trong vụ xuân và 60,2 - 64,5 tạ/ha trong vụ mùa. Dòng lúa DCG66 còn có hàm lượng amylose cao, nhiệt hóa hồ thấp, phù hợp cho sản xuất mì gạo. Những đặc điểm này cho thấy giá trị thực tiễn của nghiên cứu trong việc phát triển giống lúa mới có năng suất cao và chất lượng tốt.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về đặc điểm nông sinh học của các dòng lúa lai giữa indica và japonica mà còn mở ra hướng đi mới trong việc phát triển giống lúa có năng suất cao và chất lượng tốt. Việc xác định được mức phân bón và mật độ cấy phù hợp cho dòng lúa DCG66 sẽ giúp nông dân tối ưu hóa quy trình canh tác, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, nghiên cứu cũng góp phần vào việc đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu và gia tăng dân số, điều này càng làm tăng giá trị thực tiễn của tài liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ NGUYỄN HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA MỚI DO LAI XA GIỮA HAI LOÀI PHỤ INDICA VÀ JAPONICA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2020 luan an HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ NGUYỄN HỒNG HẠNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA MỚI DO LAI XA GIỮA HAI LOÀI PHỤ INDICA VÀ JAPONICA Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Văn Hoan HÀ NỘI - 2020 luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Hồng Hạnh i luan an LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân.

Lời đầu tiên cho phép nghiên cứu sinh được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành tới GS. Phạm Văn Cường và PGS. Nguyễn Văn Hoan đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Học viện, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông học, Ban Quản lý đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các thầy cô giáo bộ môn Cây lương thực, bộ môn Phương pháp thí nghiệm và Thống kê sinh học, Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập và nghiên cứu.

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Trường Đại học Kyushu và đại học Nagoya, Dự án JICA - DCGV Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã cung cấp nguồn vật liệu và thiết bị phục vụ nghiên cứu. Nghiên cứu sinh cũng cảm ơn Trạm Giống Cây trồng Đô Thành – Yên Thành – Nghệ An và Trung tâm Giống cây trồng Vật nuôi Thủy sản – Phường Chiềng Cơi – Sơn La đã giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm tại tỉnh Nghệ An, Sơn La. Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các anh chị em, bạn bè - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Một lần nữa nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh.

Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Hồng Hạnh ii luan an MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục giải thích từ và cụm từ viết tắt. vi Danh mục bảng.

vii Danh mục hình. ix Danh mục ảnh. xi Trích yếu luận án. xii Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới của đề tài.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp ở cây lúa. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của cây lúa. Đặc điểm quang hợp ở cây lúa. Tích lũy chất khô và vận chuyển carbohydrate ở cây lúa.

Kết quả nghiên cứu về cải tiến giống lúa. Cải tiến về thời gian sinh trưởng. Cải tiến về kiểu cây. Cải tiến về đặc điểm sinh lý.

Cải tiến về năng suất. Cải tiến về chất lượng gạo. Kết quả nghiên cứu về lai xa giữa hai loài phụ O. Sativa sub indica và O.

Sativa sub japonica. 21 iii luan an 2. Đặc điểm nông sinh học của hai loài phụ O. sativa sub indica và O.

sativa sub japonica. Kết quả lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica ở lúa. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến năng suất và chất lượng gạo. Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh tới năng suất lúa.

Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh tới chất lượng gạo. Kết quả nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật canh tác giống lúa mới. Liều lượng phân bón. Phương pháp canh tác.

Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu. Vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori. Đánh giá đặc điểm nông học của các dòng lúa được tạo ra do lai xa. Đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa đại diện tại 3 vùng trồng.

Đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của các dòng lúa triển vọng. Quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm. Bước đầu xây dựng biện pháp kỹ thuật canh tác cho dòng lúa mới DCG66.

Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy tới thời gian sinh trưởng của dòng lúa mới. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến chiều cao cây, số gié cấp 1/bông của dòng lúa mới. 87 iv luan an 4. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến một số chỉ tiêu sinh lý của dòng lúa mới.

Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến tình hình sâu bệnh hại của dòng lúa mới. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của dòng lúa mới. Kết luận và đề nghị. 107 Danh mục công trình đã công bố có liên quan đến luận án.

108 Tài liệu tham khảo. 124 v luan an DANH MỤC GIẢI THÍCH TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ ANUE Nitrogen use efficiency for agronomy - Hiệu suất sử dụng đạm nông học BNUE Nitrogen use efficiency for biomass - Hiệu suất sử dụng đạm trong sinh khối CGR Crop Growth Rate - Tốc độ tích lũy chất khô CSSL Chromosome Segment Subtitution Line - Dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể thay thế HI Harvest index - Chỉ số thu hoạch IRRI International Rice Research Institute - Viện nghiên cứu lúa Quốc tế MAS Marker Assisted Selection - Ứng dụng công nghệ sinh học LAI Leaf area index - Chỉ số diện tích lá NPT New Plant Type - Kiểu cây mới NSC Ngày sau cấy NSCT Năng suất cá thể NST Nhiễm sắc thể P1000 Khối lượng 1000 hạt PNUE Photosynthetic Nitrogen use efficiency - Hiệu suất sử dụng đạm trong quang hợp QTLs Quantitative trait loci - Di truyền tính trạng số lượng SPAD Soil and plant analyzer development - Chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá TGST Thời gian sinh trưởng TSC Tuần sau cấy UTL Ưu thế lai vi luan an DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2. Một số QTLs chính điều khiển các tính trạng liên quan đến năng suất lúa. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý của 3 loài phụ ở lúa trồng.

Danh sách các dòng chọn lọc từ phép lai xa IR24 x Asominori mang một đoạn nhiễm sắc thể. Đặc điểm cấu trúc một số lóng thân của các dòng lúa và dòng bố mẹ. Hình thái 3 lá cuối cùng của các dòng lúa và bố mẹ. Cấu trúc bông của các dòng lúa và bố mẹ.

Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa và bố mẹ. Một số đặc điểm sinh lý của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng. Mức độ sâu bệnh hại của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa đại diện tại ba vùng trồng vụ xuân 2017.

Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa đại diện ở các vùng trồng vụ mùa 2017. Kích thước hạt thóc, hạt gạo và hàm lượng amylose của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng. Chất lượng hóa sinh của dòng lúa mới. Chất lượng mì gạo của dòng lúa mới.

Cấu trúc các lóng của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ. Một số đặc điểm hình thái rễ của dòng lúa triển vọng và bố mẹ. Đặc điểm hình thái ba lá cuối cùng của dòng lúa triển vọng và bố mẹ. Một số chỉ tiêu giải phẫu ở các bộ phận của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ.

Đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa ưu tú và bố mẹ. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng lúa triển vọng và bố mẹ. Chỉ số SPAD và hàm lượng nito trong lá đòng của các dòng lúa ưu tú dưới các mức đạm. Carbohydrates không cấu trúc (g/khóm) ở thân và bông của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm.

80 vii luan an 4. Hiệu quả sử dụng đạm trong quang hợp (PNUE) và trong sinh khối (BNUE) của dòng các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm. Mức độ gây hại của một số loại sâu ở các thời kỳ sinh trưởng.

Năng suất thực thu của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau. 105 viii luan an DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2. Sơ đồ phát triển các dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể CSSLs. Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa.

Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa đại diện ở 3 vùng trồng. Chiều cao cây của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng. Chiều dài lá đòng của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng. Chiều rộng lá đòng của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng.

Tương quan giữa số hạt/bông với năng suất thực thu của các dòng lúa đại diện ở vụ xuân (A) và vụ mùa (B) tại các vùng trồng .