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

Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa BC15 kháng bệnh đạo ôn, góp phần nâng cao năng suất lúa.

• Tác giả: Nguyễn Thá Nhài
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thá Thanh Thầy
• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Trong Chọn Tạo Giống Lúa Kháng Bệnh Đạo Ôn
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 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

Tóm tắt

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.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo (Oryza sativa L.) là cây trồng chính cung cấp lương thực cho hơn một phần ba dân số thế giới, đóng vai trò quan trọng trong an ninh lương thực toàn cầu. Tại Việt Nam, diện tích gieo trồng lúa năm 2021 đạt khoảng 7,24 triệu ha với sản lượng 43,8 triệu tấn, tăng 1,1 triệu tấn so với năm trước, trong đó vụ đông xuân chiếm gần 47% sản lượng. Năng suất lúa bình quân cả nước đã cải thiện từ 5,5 tấn/ha năm 2017 lên 6,0 tấn/ha năm 2022 nhờ áp dụng tiến bộ kỹ thuật nông nghiệp. Tuy nhiên, bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae gây ra vẫn là mối đe dọa nghiêm trọng, làm giảm năng suất từ 70-80% tại các vùng dịch bệnh. Giống lúa BC15, mặc dù có năng suất cao và chất lượng gạo tốt, nhưng vẫn bị ảnh hưởng nặng nề bởi bệnh đạo ôn, đặc biệt trong vụ đông xuân khi điều kiện thời tiết không thuận lợi.

Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa BC15 kháng bệnh đạo ôn, thông qua thu thập, phân lập và đánh giá các nòi nấm bệnh đạo ôn tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam, xác định các gen kháng còn hiệu lực và tích hợp đa gen kháng vào nền di truyền của giống BC15. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2012-2020, tập trung tại các vùng sinh thái phía Bắc, nhằm nâng cao hiệu quả phòng chống bệnh đạo ôn, góp phần tăng năng suất và bảo vệ môi trường sinh thái. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp thông tin đa dạng nòi nấm và gen kháng hiệu quả, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong phát triển giống lúa kháng bệnh bền vững, giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Chỉ thị phân tử (Molecular Markers): Là các đoạn ADN đặc trưng được sử dụng để xác định sự hiện diện của gen hoặc QTL liên quan đến tính trạng kháng bệnh. Các loại chỉ thị phổ biến gồm SSR, SNP, CAPS, SCAR.

• Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS - Marker Assisted Selection): Phương pháp chọn lọc cá thể mang gen mục tiêu dựa trên chỉ thị phân tử liên kết chặt với gen kháng, giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian chọn giống.

• Chọn giống kết hợp lai trở lại (MABC - Marker Assisted Backcrossing): Kỹ thuật lai tạo và chọn lọc dựa trên chỉ thị phân tử nhằm tích hợp gen kháng vào giống bố mẹ ưu tú, đồng thời giữ lại nền di truyền gốc.

• Khái niệm gen kháng bệnh đạo ôn: Các gen như Pik-h, Pi9(t), Piz, Pib, Pita-2... có vai trò quan trọng trong kháng bệnh đạo ôn, được xác định vị trí trên các nhiễm sắc thể và có chỉ thị phân tử liên kết.

• Đa dạng di truyền của nấm Pyricularia oryzae: Nấm có khả năng biến dị cao, tạo ra nhiều nòi sinh học khác nhau, ảnh hưởng đến hiệu quả kháng bệnh của các giống lúa.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu nấm bệnh đạo ôn được thu thập từ các tỉnh phía Bắc Việt Nam trong giai đoạn 2012-2016, cùng với các dòng lúa BC15 và các dòng mang gen kháng nhập nội từ IRRI.

• Phương pháp thu thập và phân lập: Mẫu bệnh được thu thập trên đồng ruộng, phân lập nấm theo phương pháp chuẩn, bảo quản và nhân giống trong điều kiện phòng thí nghiệm.

• Phân tích độc tính và định danh nòi nấm: Đánh giá độc tính trên bộ dòng lúa chỉ thị mang gen kháng khác nhau, sử dụng phương pháp PCR với các chỉ thị phân tử SSR, SNP để xác định kiểu gen nấm và gen kháng.

• Chọn lọc gen kháng và tích hợp gen: Sử dụng phương pháp MAS và MABC để tích hợp hai gen kháng Pik-h và Pi9(t) vào giống BC15, tiến hành lai tạo, chọn lọc cá thể mang gen kháng qua các thế hệ lai trở lại.

• Đánh giá tính kháng và đặc điểm nông học: Thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo trên đồng ruộng tại Hoài Đức, Hà Nội từ năm 2016 đến 2020, đánh giá mức độ kháng bệnh, năng suất, chất lượng gạo và các đặc điểm nông học của các dòng thuần mới.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Hàng trăm mẫu nấm bệnh và hàng nghìn cá thể lai được phân tích, chọn lọc dựa trên kiểu gen và kiểu hình kháng bệnh, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm phân tích di truyền GGT và các phương pháp thống kê để đánh giá đa dạng di truyền, liên kết gen và hiệu quả chọn lọc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đa dạng nòi nấm bệnh đạo ôn tại các tỉnh phía Bắc: Thu thập và phân lập được 181 mẫu nấm, phân loại thành 24 nhóm nòi nấm khác nhau với mức độ đa dạng di truyền cao (>0,92). Các nòi nấm phổ biến có khả năng gây bệnh trên nhiều dòng lúa mang gen kháng khác nhau.

2. Xác định gen kháng hiệu quả: Các gen Pik-h và Pi9(t) được xác định còn hiệu lực kháng bệnh tại miền Bắc, với tỷ lệ cá thể mang gen kháng đạt trên 80% trong các quần thể lai tạo. Chỉ thị phân tử SSR RM224 và pB8 liên kết chặt với các gen này, hỗ trợ hiệu quả cho công tác chọn lọc.

3. Tích hợp thành công hai gen kháng vào giống BC15: Qua phương pháp MABC, đã tạo ra các dòng thuần BC15 mang đồng thời hai gen kháng Pik-h và Pi9(t), giữ nguyên các đặc điểm nông học ưu việt của giống gốc. Các dòng này có mức độ kháng bệnh đạt trên 90% trong thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo.

4. Đánh giá nông học và năng suất: Các dòng tích hợp gen kháng có năng suất tăng 8-10% so với giống BC15 gốc trong điều kiện bệnh đạo ôn phát sinh mạnh. Chất lượng gạo và các đặc điểm nông học như chiều cao cây, thời gian sinh trưởng không bị ảnh hưởng tiêu cực.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống kháng bệnh đạo ôn trên nền giống BC15 là hiệu quả và khả thi. Đa dạng di truyền cao của nấm bệnh đòi hỏi phải tích hợp đa gen kháng để tăng cường tính bền vững. Việc lựa chọn gen Pik-h và Pi9(t) dựa trên khảo sát thực tế và phân tích liên kết gen đã giúp nâng cao hiệu quả kháng bệnh. So với các nghiên cứu trước đây, việc tích hợp đồng thời hai gen kháng trên nền giống BC15 là bước tiến quan trọng, góp phần giảm thiểu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, bảo vệ sức khỏe người nông dân và môi trường. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đa dạng di truyền nấm bệnh, bảng so sánh hiệu quả kháng bệnh và năng suất giữa các dòng lai tạo và giống gốc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Mở rộng ứng dụng giống BC15 tích hợp gen kháng: Khuyến khích các địa phương phía Bắc và các vùng lân cận sử dụng các dòng lúa BC15 mang gen Pik-h và Pi9(t) trong sản xuất đại trà nhằm giảm thiểu thiệt hại do bệnh đạo ôn, dự kiến trong vòng 3 năm tới.

2. Tăng cường giám sát và thu thập mẫu nấm bệnh: Thiết lập hệ thống giám sát đa dạng nòi nấm bệnh đạo ôn thường xuyên để cập nhật biến động và hiệu quả gen kháng, thực hiện hàng năm tại các vùng trọng điểm.

3. Đào tạo kỹ thuật cho cán bộ và nông dân: Tổ chức các khóa tập huấn về kỹ thuật chọn giống phân tử, quản lý bệnh đạo ôn và sử dụng giống kháng nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng, triển khai trong 2 năm đầu.

4. Phát triển chương trình chọn tạo giống đa gen kháng: Tiếp tục nghiên cứu tích hợp thêm các gen kháng khác có hiệu quả, áp dụng công nghệ sinh học phân tử hiện đại để tạo ra các giống lúa kháng đa dạng, bền vững trong vòng 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và giảng viên ngành Di truyền và Chọn giống cây trồng: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu đa dạng về gen kháng và phương pháp chọn giống phân tử, hỗ trợ phát triển chương trình nghiên cứu và giảng dạy.

2. Chuyên gia và cán bộ kỹ thuật trong lĩnh vực nông nghiệp: Tham khảo để áp dụng kỹ thuật chọn giống hiện đại, quản lý bệnh đạo ôn hiệu quả, nâng cao năng suất và chất lượng lúa.

3. Doanh nghiệp sản xuất giống và công nghệ sinh học: Tài liệu hữu ích cho việc phát triển sản phẩm giống lúa kháng bệnh, ứng dụng công nghệ MABC và MAS trong quy trình sản xuất.

4. Nông dân và tổ chức hợp tác xã trồng lúa: Giúp hiểu rõ về lợi ích của giống lúa kháng bệnh, cách phòng trừ bệnh đạo ôn bền vững, giảm chi phí thuốc bảo vệ thực vật và tăng thu nhập.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao bệnh đạo ôn lại ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất lúa?
   Bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae gây ra có khả năng lây lan nhanh, làm giảm năng suất từ 70-80% tại vùng dịch bệnh, ảnh hưởng đến chất lượng hạt và gây thiệt hại kinh tế lớn.

2. Chỉ thị phân tử giúp gì trong chọn tạo giống lúa kháng bệnh?
   Chỉ thị phân tử cho phép xác định chính xác sự hiện diện của gen kháng trong cây con, giúp chọn lọc nhanh, chính xác và tiết kiệm thời gian so với phương pháp chọn giống truyền thống.

3. Phương pháp MABC có ưu điểm gì so với lai truyền thống?
   MABC giúp tích hợp gen kháng vào giống gốc nhanh chóng, giữ lại nền di truyền ưu việt, giảm thiểu gen không mong muốn và rút ngắn chu kỳ chọn giống.

4. Gen Pik-h và Pi9(t) có vai trò như thế nào trong kháng bệnh đạo ôn?
   Hai gen này được xác định có hiệu quả kháng cao với các nòi nấm phổ biến tại miền Bắc Việt Nam, giúp tăng cường khả năng phòng chống bệnh và duy trì năng suất ổn định.

5. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả của giống lúa kháng bệnh?
   Thông qua thí nghiệm lây nhiễm nhân tạo trên đồng ruộng, đánh giá mức độ nhiễm bệnh theo thang điểm chuẩn, đồng thời đo đạc các chỉ tiêu nông học và năng suất để xác định tính ổn định và hiệu quả.

Kết luận

• Đã thu thập và phân lập thành công 181 mẫu nấm bệnh đạo ôn, phân loại thành 24 nhóm nòi nấm đa dạng tại các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
• Xác định và lựa chọn được các gen kháng hiệu quả Pik-h và Pi9(t) còn duy trì tính kháng cao trong điều kiện thực tế.
• Tích hợp thành công hai gen kháng vào giống lúa BC15 bằng phương pháp MABC, tạo ra các dòng thuần mới có năng suất tăng 8-10% và khả năng kháng bệnh vượt trội.
• Đánh giá nông học cho thấy các dòng mới giữ nguyên các đặc điểm ưu việt của giống gốc, phù hợp với sản xuất đại trà.
• Đề xuất mở rộng ứng dụng giống kháng, tăng cường giám sát nấm bệnh và phát triển chương trình chọn giống đa gen kháng trong tương lai.

Khuyến khích các cơ quan quản lý, nhà khoa học và nông dân phối hợp triển khai nhân rộng giống lúa BC15 tích hợp gen kháng, đồng thời tiếp tục nghiên cứu bổ sung gen kháng mới để nâng cao tính bền vững trong phòng chống bệnh đạo ôn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ NÔNG NGHIâP VÀ PTNT VIâN KHOA HâC NÔNG NGHIâP VIâT NAM ø÷ø÷ NGUYàN THà NHÀI NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG CHÞ THà PHÂN TĀ CHâN T¾O GIÞNG KHÁNG BâNH Đ¾O ÔN TRÊN NÞN DI TRUYÞN CĂA GIÞNG LÚA BC15 LUÀN ÁN TI¾N S) NÔNG NGHIâP HÀ NÞI – 2023 BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O BÞ NÔNG NGHIâP VÀ PTNT VIâN KHOA HâC NÔNG NGHIâP VIâT NAM ø÷ø÷ NGUYàN THà NHÀI NGHIÊN CĄU ĄNG DĀNG CHÞ THà PHÂN TĀ CHâN T¾O GIÞNG KHÁNG BâNH Đ¾O ÔN TRÊN NÞN DI TRUYÞN CĂA GIÞNG LÚA BC15 Chuyên ngành: Di truyßn và Chãn gißng cây trßng Mã sß: 9620111 LUÀN ÁN TI¾N S) NÔNG NGHIâP Ng°ái h°ßng d¿n khoa hãc: 1. Nguyán Thá Thanh Thăy 2. Lê Hùng L*nh HÀ NÞI - 2023 i LàI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cąu căa tôi d°ßi sự h°ßng d¿n căa Quý thÅy cô h°ßng d¿n và sự giúp đỡ căa tÁp thể cán bá nghiên cąu công tác t¿i Bá môn Sinh học phân tÿ - Vián Di truyÃn Nông nghiáp. Toàn bá sá liáu và kÁt quÁ nghiên cąu trong luÁn án là trung thực và ch°a từng đ°ÿc sÿ dāng để công bá trong các công trình nghiên cąu để nhÁn học vá, các thông tin trích d¿n trong luÁn án đÃu đã đ°ÿc chß rõ ngußn gác.

Hà Nái, ngày tháng năm 2023 Tác giÁ luÁn án Nguyán Thá Nhài ii LàI CÀM ¡N Để hoàn thành luÁn án này, nghiên cąu sinh đã nhÁn đ°ÿc sự giúp đỡ tÁn tình căa Quý thÅy, cô giáo, căa tÁp thể, đßng nghiáp, b¿n bè và gia đình. Tr°ßc hÁt, Nghiên cąu sinh xin gÿi lái cÁm ¢n chân thành và sâu sÃc tßi TS. Nguyßn Thá Thanh Thăy và PGS. Lê Hùng Lĩnh đã tÁn tình h°ßng d¿n, giúp đỡ và hß trÿ Nghiên cąu sinh trong suát quá trình công tác cũng nh° trong thái gian học tÁp, nghiên cąu và hoàn thành luÁn án này.

Nghiên cąu sinh xin chân thành cÁm ¢n tÁp thể các cán bá nghiên cąu công tác t¿i Bá môn Sinh học Phân tÿ - Vián Di truyÃn Nông nghiáp đã giúp đỡ, đáng viên và chia sẻ kinh nghiám trong suát quá trình làm luÁn án. Nghiên cąu sinh xin bày tß lòng biÁt ¢n tßi Ban Giám đác Vián Khoa học Nông nghiáp Viát Nam, Ban Thông tin và Đào t¿o, Ban Lãnh đ¿o Vián Di truyÃn Nông nghiáp, Quý thÅy cô giáo đã d¿y dß, h°ßng d¿n và t¿o mọi điÃu kián thuÁn lÿi cho Nghiên cąu sinh trong suát quá trình học tÁp và hoàn thành luÁn án. Nghiên cąu sinh xin chân thành cÁm ¢n gia đình và b¿n bè đã nhiát tình đáng viên, quan tâm và giúp đỡ Nghiên cąu sinh trong quá trình học tÁp và nghiên cąu khoa học. Xin trân trọng cÁm ¢n! Hà Nái, ngày tháng năm 2023 Tác giÁ luÁn án Nguyán Thá Nhài iii MĀC LĀC LàI CAM ĐOAN.

ii DANH MĀC CHĀ VIÀT TÂT. vii DANH MĀC BÀNG .ix DANH MĀC HÌNH. Tính cấp thi¿t của đÁ tài. Mục tiêu nghiên cứu.

Đối tượng và ph¿m vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu. Ph¿m vi nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn.

Tính mới của đÁ tài nghiên cứu .4 CH¯¡NG 1: TàNG QUAN TÀI LIàU. Tình hình sÁn xuất lúa g¿o và Ánh hưởng của bệnh đ¿o ôn đ¿n sÁn xuất lúa của Việt Nam. Tình hình sÁn xuất lúa g¿o của Việt Nam. Ành hưởng của bệnh đ¿o ôn đ¿n sÁn xuất lúa của Việt Nam.

Chß thá di truyÁn và ứng dụng chß thá di truyÁn trong chọn t¿o giống cây trồng. Chß thá di truyÁn. Một số phương pháp ứng dụng chß thá di truyÁn trong chọn t¿o giống cây trồng. Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS).

Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử kết hợp lai trở lại (MABC). Bệnh đ¿o ôn và nghiên cứu quÁn lý bệnh đ¿o ôn h¿i lúa. Phân lo¿i nấm bệnh đ¿o ôn h¿i lúa. Phân loại dựa trên phương pháp isozyme.

Phân loại dựa trên chỉ thị phân tử. Phân loại bằng bộ dòng chỉ thị. Các biện pháp quÁn lý bệnh đ¿o ôn. Nghiên cứu gen kháng bệnh đ¿o ôn và ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn.

Các gen kháng bệnh đ¿o ôn trên lúa và các chß thá liên k¿t với gen kháng. Những nghiên cứu ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn trên th¿ giới. Những nghiên cứu ứng dụng chß thá phân tử trong chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn t¿i Việt Nam .38 CH¯¡NG 2: NàI DUNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU. VÁt liệu nghiên cứu.

Các chß thá phân tử và hóa chất. Nội dung nghiên cứu. Đáa điểm nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Phương pháp thu thÁp, đánh giá và đánh danh nấm đ¿o ôn lúa. Phương pháp thu thập mẫu bệnh đạo ôn cổ bông. Phương pháp phân lập, bảo quản nấm đạo ôn (Hayashi và cs. Phương pháp lây nhiễm nhân tạo nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs.

Phương pháp đánh giá phản ứng bệnh trên lá lúa (JIRCAS, 2009). Phương pháp định danh các nòi nấm bệnh đạo ôn (Hayashi và cs. Phương pháp xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn còn hiệu lực. Phương pháp chọn giống bằng chß thá phân tử và lai trở l¿i (MABC).

Phương pháp lai tạo, chọn lọc cá thể, phát triển quần thể tích hợp đa gen kháng bệnh đạo ôn. Phương pháp sinh học phân tử. 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. Phương pháp tính toán, xử lý số liệu .55 CH¯¡NG 3: KÀT QUÀ NGHIÊN CĄU VÀ THÀO LUÀN.

Thu thÁp, đánh giá và đánh danh các nòi nấm bệnh đ¿o ôn gây h¿i ở các tßnh phía bắc. Thu thÁp, phân lÁp và lưu giữ m¿u nấm bệnh đ¿o ôn ở các tßnh phía Bắc. Đánh giá độc tính và đánh danh các nòi nấm đ¿o ôn phổ bi¿n t¿i các tßnh phía Bắc. Đánh giá độc tính của các mẫu nấm bệnh đạo ôn trên bộ dòng lúa chỉ thị.

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. Xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn hiệu quÁ t¿i các tßnh phía bắc và chọn lọc các chß thá phân tử liên k¿t với các gen kháng bệnh đ¿o ôn. Xác đánh các gen kháng bệnh đ¿o ôn hiệu quÁ t¿i các tßnh phía Bắc thông qua đánh giá kiểu hình tính kháng với các nòi nấm đ¿o ôn. Chọn lọc bộ chß thá phân tử liên k¿t phục vụ cho công tác chọn t¿o giống lúa kháng bệnh đ¿o ôn.

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. 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. Xây dựng và chọn t¿o nguồn vÁt liệu chọn giống. Lựa chọn bố mẹ, chọn lọc bộ chß thá phân tử cho đa hình và lai t¿o quần thể F1.

Chọn lọc nguồn vật liệu bố mẹ cho lai tạo. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống. Lai tạo quần thể F1. Lai t¿o, đánh giá và chọn lọc cá thể con lai mang gen kháng trong các quần thể lai trở l¿i.

Lai tạo, đánh giá và chọn lọc cá thể trong các quần thể lai trở lại. Tự thụ, chọn tạo dòng lúa mang đơn gen kháng đạo ôn hữu hiệu và mang nền di truyền của giống lúa BC15. Tích hợp hai gen kháng bệnh đ¿o ôn hữu hiệu vào giống lúa BC15. Đánh giá, chọn lọc nguồn vÁt liệu cho phép lai tích hợp hai gen kháng, chọn lọc bộ chá thá phân tử cho phân tích nÁn di truyÁn.

Xác nhận sự có mặt của gen kháng và đánh giá đặc điểm nông học, tiềm năng năng suất của vật liệu chọn giống. Chọn lọc bộ chỉ thị phân tử đa hình giữa giống gốc BC15 và các dòng vật liệu chọn giống. Phân tích nền di truyền các dòng vật liệu chọn giống bằng chỉ thị phân tử. Tích hợp hai gen kháng bệnh đ¿o ôn Pik-h, Pi9(t) vào giống lúa BC15.

Lai tạo quần thể, phân tích kiểu gen và chọn lọc cá thể mang hai gen kháng đạo ôn Pik-h, Pi9(t). 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). Phát triển và chọn lọc dòng thuần BC15 mang hai gen kháng bệnh đ¿o ôn Pik-h, Pi9(t). Đánh giá các đặc điểm nông học, năng suất và mức độ nhiễm sâu bệnh của các dòng thuần triển vọng trên đồng ruộng.

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 .113 KÀT LUÀN VÀ ĐÂ NGHà .120 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà LIÊN QUAN ĐÀN LUÀN ÁN .121 TÀI LIàU THAM KHÀO.140 vii DANH MĀC CHĂ VI¾T TÂT Chư뀃 viët tắt ThuÁt ngư뀃 Tiëng Anh ThuÁt ngư뀃 Tiëng Viët ADN Acid Deoxyribo Nucleic Axít Deoxyribonucleic AFLP Amplified Fragment Length Đa hình chiÃu dài các Polymorphism đo¿n đ°ÿc nhân bÁn chọn lọc bp Base pair Cặp baz¢ CAPS Cleaved Amplified Polymorphic Trình tự đa hình đ°ÿc Sequences khuÁch đ¿i đã phân cÃt CCC ChiÃu cao cây CDB ChiÃu dài bông cM Centimorgan cs. Cáng sự CV Coefficient of variation Há sá biÁn đáng FAO Food and Agriculture Organization Tá chąc L°¢ng thực và of the United Nations Nông nghiáp Liên hÿp quác INTA National Agricultural Technology Vián Nghiên cąu Công Institute nghá nông nghiáp Quác gia Achentina IRRI International Rice Research Vián Nghiên cąu lúa Institute Quác tÁ JIRCAS Japan International Research Trung tâm Nghiên cąu Center for Agricultural Sciences Khoa học Nông nghiáp Quác tÁ NhÁt BÁn KL.