Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tình hình sản xuất lúa gạo và ảnh hưởng của bệnh đạo ôn đến sản xuất lúa của Việt Nam

1.2. Chỉ thị di truyền và ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống cây trồng

1.2.1. Chỉ thị di truyền

1.2.2. Một số phương pháp ứng dụng chỉ thị di truyền trong chọn tạo giống cây trồng

1.2.2.1. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS)

1.2.2.2. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC)

1.3. Bệnh đạo ôn và nghiên cứu quản lý bệnh đạo ôn hại lúa

1.3.1. Phân loại nấm bệnh đạo ôn hại lúa

1.3.1.1. Phân loại dựa trên phương pháp isozyme

1.3.1.2. Phân loại dựa trên chỉ thị phân tử

1.3.1.3. Phân loại bằng bộ dòng chỉ thị

1.3.2. Các biện pháp quản lý bệnh đạo ôn

1.4. Nghiên cứu gen kháng bệnh đạo ôn và ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn

1.4.1. Các gen kháng bệnh đạo ôn trên lúa và các chỉ thị liên kết với gen kháng

1.4.2. Những nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn trên thế giới

1.4.3. Những nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn tại Việt Nam

2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu nghiên cứu

2.2. Các chỉ thị phân tử và hóa chất

2.3. Nội dung nghiên cứu

2.4. Địa điểm nghiên cứu

2.5. Phương pháp nghiên cứu

2.5.1. Phương pháp thu thập, đánh giá và đánh danh nấm đạo ôn lúa

2.5.1.1. Phương pháp thu thập mẫu bệnh đạo ôn cổ bông

2.5.1.2. Phương pháp phân lập, bảo quản nấm đạo ôn (Hayashi và cs.)

2.5.1.3. Phương pháp lây nhiễm nhân tạo nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs.)

2.5.1.4. Phương pháp đánh giá phản ứng bệnh trên lá lúa (JIRCAS, 2009)

2.5.1.5. Phương pháp định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs.)

2.5.2. Phương pháp xác đánh các gen kháng bệnh đạo ôn còn hiệu lực

2.5.3. Phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC)

2.5.4. Phương pháp lai tạo, chọn lọc cá thể, phát triển quần thể tích hợp đa gen kháng bệnh đạo ôn

2.5.5. Phương pháp sinh học phân tử

2.5.6. Phương pháp bố trí, theo dõi, đánh giá thí nghiệm đồng ruộng và đánh giá tính kháng đạo ôn của dòng lúa triển vọng trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo

2.5.7. Phương pháp tính toán, xử lý số liệu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thu thập, đánh giá và đánh danh các nòi nấm bệnh đạo ôn gây hại ở các tỉnh phía Bắc

3.1.1. Thu thập, phân lập và lưu giữ mẫu nấm bệnh đạo ôn ở các tỉnh phía Bắc

3.1.2. Đánh giá độc tính và đánh danh các nòi nấm đạo ôn phổ biến tại các tỉnh phía Bắc

3.1.2.1. Đánh giá độc tính của các mẫu nấm bệnh đạo ôn trên bộ dòng lúa chỉ thị

3.1.2.2. Kết quả định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn tại các tỉnh phía Bắc dựa trên kiểu phản ứng bệnh của bộ các dòng lúa chỉ thị

3.1.3. Xác đánh các gen kháng bệnh đạo ôn hiệu quả tại các tỉnh phía Bắc và chọn lọc các chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng bệnh đạo ôn

3.1.3.1. Xác đánh các gen kháng bệnh đạo ôn hiệu quả tại các tỉnh phía Bắc thông qua đánh giá kiểu hình tính kháng với các nòi nấm đạo ôn

3.1.3.2. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử liên kết phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn

3.1.3.3. Xác định chỉ thị phân tử liên kết cho đa hình giữa các dòng lúa mang đơn gen kháng trên locut Piz với giống lúa BC15

3.1.3.4. Xác định chỉ thị phân tử liên kết cho đa hình giữa các dòng mang đơn gen kháng trên locut Pik với giống lúa BC15

3.2. Xây dựng và chọn tạo nguồn vật liệu chọn giống

3.2.1. Lựa chọn bố mẹ, chọn lọc bộ chỉ thị phân tử cho đa hình và lai tạo quần thể F1

3.2.1.1. Chọn lọc nguồn vật liệu bố mẹ cho lai tạo

3.2.1.2. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống

3.2.2. Lai tạo quần thể F1. Lai tạo, đánh giá và chọn lọc cá thể con lai mang gen kháng trong các quần thể lai trở lại

3.2.3. Lai tạo, đánh giá và chọn lọc cá thể trong các quần thể lai trở lại

3.2.4. Tự thụ, chọn tạo dòng lúa mang đơn gen kháng đạo ôn hữu hiệu và mang nền di truyền của giống lúa BC15

3.2.5. Tích hợp hai gen kháng bệnh đạo ôn hữu hiệu vào giống lúa BC15

3.2.6. Đánh giá, chọn lọc nguồn vật liệu cho phép lai tích hợp hai gen kháng, chọn lọc bộ chỉ thị phân tử cho phân tích nán di truyền

3.2.7. Xác nhận sự có mặt của gen kháng và đánh giá đặc điểm nông học, tiềm năng năng suất của vật liệu chọn giống

3.2.8. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống

3.2.9. Phân tích nền di truyền các dòng vật liệu chọn giống bằng chỉ thị phân tử

3.2.10. Tích hợp hai gen kháng bệnh đạo ôn Pik-h, Pi9(t) vào giống lúa BC15

3.2.11. Lai tạo quần thể, phân tích kiểu gen và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h, Pi9(t)

3.2.12. Phát triển quần thể tự thụ, phân tích kiểu gen quần thể và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h và Pi9(t)

3.2.13. Phát triển và chọn lọc dòng thuần BC15 mang hai gen kháng bệnh đạo ôn Pik-h, Pi9(t)

3.3. Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất và mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng thuần triển vọng trên đồng ruộng

3.3.1. Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất, chất lượng, mức độ nhiễm sâu bệnh và xác đánh gen kháng của dòng lúa BC15.2 trên đồng ruộng

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tính cấp thiết của đề tài

Lúa gạo (Oryza sativa L.) là cây trồng chính cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới và là nguồn cung cấp lương thực đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu. Ngành sản xuất lúa gạo vẫn còn được duy trì trong các thập kỷ tới. Tuy nhiên, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu tạo điều kiện thuận lợi cho sự bùng phát dịch bệnh gây hại. Hàng năm có hàng triệu hecta trồng lúa trên khắp thế giới đã bị nhiễm sâu bệnh hại, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng lúa gạo. Trong số các loại bệnh hại trên cây lúa, bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae Cavara gây ra là loại bệnh hại nghiêm trọng nhất ảnh hưởng đến sản xuất lúa gạo. Việc nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn là rất cần thiết nhằm nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo, đồng thời đảm bảo an ninh lương thực.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu này là ứng dụng chỉ thị phân tử trong việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn. Cụ thể, nghiên cứu sẽ xác định các gen kháng bệnh đạo ôn và phát triển các phương pháp chọn giống hiệu quả. Nghiên cứu cũng sẽ phân tích các phương pháp chọn giống hiện có, bao gồm chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS) và chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC). Qua đó, nghiên cứu sẽ cung cấp các giải pháp khoa học và thực tiễn cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các giống lúa BC15 và các dòng lúa mang gen kháng bệnh đạo ôn. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc thu thập, đánh giá và phân lập các nòi nấm bệnh đạo ôn gây hại ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Nghiên cứu sẽ sử dụng các phương pháp sinh học phân tử để xác định các gen kháng bệnh và ứng dụng công nghệ sinh học trong việc chọn tạo giống lúa kháng bệnh. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng sẽ đánh giá tính kháng của các dòng lúa trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc phát triển giống lúa kháng bệnh đạo ôn.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc làm rõ mối quan hệ giữa di truyền lúa và khả năng kháng bệnh đạo ôn. Việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu thiệt hại do bệnh hại gây ra. Từ đó, nghiên cứu sẽ góp phần vào việc bảo vệ sản xuất nông nghiệp, đảm bảo an ninh lương thực cho đất nước. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu cũng có thể được áp dụng rộng rãi trong các chương trình chọn giống khác, mở ra hướng đi mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa kháng bệnh đạo ôn