Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Trong Chọn Giống Lúa Chịu Ngập Chìm

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU, NƯỚC BIỂN DÂNG ĐẾN SẢN XUẤT LÚA GẠO

1.1.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến sản xuất lúa gạo trên thế giới

1.1.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng đến sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

1.2. CÁC VÙNG TRỒNG LÚA Ở VIỆT NAM CÓ KHẢ NĂNG BỊ NGẬP THEO KỊCH BẢN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

1.2.1. Vùng trồng lúa có khả năng bị ngập ở Đồng bằng sông Hồng

1.2.2. Vùng trồng lúa có khả năng ngập ở Đồng bằng Sông Cửu Long

1.3. NGHIÊN CỨU VỀ CƠ CHẾ TÍNH CHỐNG CHỊU NGẬP CỦA CÂY LÚA

1.3.1. Gen chịu ngập của cây lúa và cơ chế hoạt động

1.3.2. Sinh lý học tính chống chịu ngập của cây lúa

1.3.3. Di truyền tính chống chịu ngập của cây lúa

1.4. MỘT SỐ LOẠI CHỈ THỊ PHÂN TỬ THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU GENOME VÀ CHỌN GIỐNG THỰC VẬT

1.4.1. Chỉ thị phân tử ADN

1.4.2. Chỉ thị dựa trên cơ sở lai ADN

1.4.3. Chỉ thị dựa trên cơ sở nhân bản ADN

1.4.4. Chỉ thị dựa trên những cơ sở những chuỗi có trình tự lặp lại

1.4.5. Tính ưu việt và những ứng dụng của chỉ thị phân tử

1.4.5.1. Tính ưu việt của chỉ thị phân tử

1.4.5.2. Những ứng dụng của chỉ thị phân tử

1.5. NHỮNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG CHỊU NGẬP

1.5.1. Những nghiên cứu chọn tạo giống chịu ngập trên thế giới

1.5.2. Những nghiên cứu chọn tạo giống chịu ngập ở Việt Nam

2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1.1. Các giống lúa nghiên cứu

2.1.2. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Phương pháp lai hữu tính - lai trở lại giữa giống cho và nhận gen chịu ngập

2.2.2. Phương pháp tách chiết ADN tổng số

2.2.3. Phương pháp PCR với mồi SSR

2.2.4. Phương pháp điện di trên gel agarose 0,8%

2.2.5. Phương pháp điện di trên gel polyacrylamide

2.2.6. Phương pháp điện di trên gel polyacrylamide biến tính

2.2.7. Phương pháp điện di trên gel polyacrylamide không biến tính

2.2.8. Phương pháp xử lý số liệu

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. TÁCH CHIẾT VÀ TINH SẠCH ADN TỔNG SỐ

3.2. KHẢO SÁT ĐA HÌNH GIỮA HAI GIỐNG BỐ MẸ

3.3. QUY TỤ GEN CHỊU NGẬP CHÌM SUB1 VÀO GIỐNG LÚA AS996

3.3.1. Xác định con lai F1

3.3.2. Quy tụ gen Sub1 vào giống AS996 ở thế hệ BC1F1

3.3.3. Quy tụ gen Sub1 vào giống AS996 ở thế hệ BC2F1

3.3.4. Quy tụ gen Sub1 vào giống AS996 ở thế hệ BC3F1

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Trong Chọn Giống Lúa Chịu Ngập Chìm

Cây lúa (Oryza sativa) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất trên thế giới, cung cấp thực phẩm cho khoảng 2/3 dân số toàn cầu. Tuy nhiên, sản xuất lúa gạo đang phải đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là do biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa chịu ngập chìm đã trở thành một giải pháp tiềm năng để nâng cao năng suất và chất lượng lúa gạo. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc sử dụng các chỉ thị phân tử để xác định và quy tụ các gen chịu ngập vào các giống lúa có năng suất cao.

1.1. Khái Niệm Về Chỉ Thị Phân Tử Trong Nông Nghiệp

Chỉ thị phân tử là các đoạn DNA được sử dụng để xác định sự hiện diện của các gen cụ thể trong cây trồng. Chúng giúp các nhà khoa học và nhà chọn giống xác định nhanh chóng các tính trạng mong muốn, như khả năng chịu ngập của cây lúa. Việc sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống giúp rút ngắn thời gian và tăng độ chính xác trong quá trình chọn lọc.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Giống Lúa Chịu Ngập Chìm

Giống lúa chịu ngập chìm có khả năng sống sót và phát triển trong điều kiện ngập nước kéo dài. Điều này đặc biệt quan trọng ở các vùng đồng bằng ven biển, nơi mà nước biển dâng và lũ lụt ngày càng trở nên phổ biến. Việc phát triển các giống lúa này không chỉ giúp bảo đảm an ninh lương thực mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của nông nghiệp.

II. Thách Thức Trong Sản Xuất Lúa Gạo Do Biến Đổi Khí Hậu

Biến đổi khí hậu đang gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sản xuất lúa gạo, đặc biệt là ở các quốc gia như Việt Nam. Nhiệt độ tăng cao, mực nước biển dâng và các hiện tượng thời tiết cực đoan đang làm giảm năng suất lúa. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng, mỗi năm, hàng triệu tấn lúa bị mất do lũ lụt và xâm nhập mặn. Điều này đặt ra thách thức lớn cho ngành nông nghiệp và an ninh lương thực.

2.1. Ảnh Hưởng Của Nước Biển Dâng Đến Sản Xuất Lúa

Nước biển dâng cao không chỉ làm ngập các vùng trồng lúa mà còn gây ra hiện tượng xâm nhập mặn, làm giảm chất lượng đất và nước. Theo ước tính, nếu mực nước biển dâng 1m, khoảng 40.000 km² đất nông nghiệp sẽ bị ngập, ảnh hưởng đến hàng triệu người nông dân.

2.2. Tác Động Của Thời Tiết Cực Đoan Đến Năng Suất Lúa

Thời tiết cực đoan như hạn hán, bão lũ và nhiệt độ cao đang làm giảm năng suất lúa. Các nghiên cứu cho thấy, trong những năm gần đây, năng suất lúa đã giảm từ 10-20% do các yếu tố này. Điều này đòi hỏi cần có các giống lúa có khả năng chịu đựng tốt hơn trước những biến đổi này.

III. Phương Pháp Chọn Giống Lúa Chịu Ngập Chìm Hiệu Quả

Phương pháp chọn giống lúa chịu ngập chìm hiện nay chủ yếu dựa vào công nghệ sinh học và các chỉ thị phân tử. Một trong những phương pháp hiệu quả nhất là lai trở lại kết hợp với chỉ thị phân tử (MABC). Phương pháp này cho phép các nhà chọn giống nhanh chóng quy tụ các gen chịu ngập vào các giống lúa có năng suất cao, từ đó tạo ra các giống lúa mới có khả năng chống chịu tốt hơn.

3.1. Lai Trở Lại Kết Hợp Với Chỉ Thị Phân Tử

Lai trở lại là phương pháp chọn giống truyền thống, nhưng khi kết hợp với chỉ thị phân tử, nó trở nên hiệu quả hơn. Các nhà nghiên cứu có thể xác định nhanh chóng các con lai mang gen chịu ngập, từ đó rút ngắn thời gian chọn lọc và tăng khả năng thành công trong việc phát triển giống mới.

3.2. Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Trong Chọn Giống

Công nghệ sinh học đã mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển giống lúa chịu ngập. Các phương pháp như chỉnh sửa gen và tạo giống biến đổi gen đang được nghiên cứu và áp dụng để tạo ra các giống lúa có khả năng chịu ngập tốt hơn, đồng thời vẫn giữ được năng suất cao.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Giống Lúa Chịu Ngập Chìm

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa chịu ngập chìm đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Các giống lúa mới được phát triển không chỉ có khả năng chịu ngập tốt mà còn duy trì được năng suất cao. Những kết quả này đã mở ra hướng đi mới cho ngành nông nghiệp trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu.

4.1. Các Giống Lúa Mới Được Phát Triển

Nhiều giống lúa mới đã được phát triển thành công nhờ ứng dụng chỉ thị phân tử. Các giống này không chỉ có khả năng chịu ngập tốt mà còn có năng suất cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường. Việc phát triển các giống lúa này sẽ giúp nông dân tăng thu nhập và cải thiện đời sống.

4.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vào Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng vào thực tiễn sản xuất, giúp nông dân có thêm lựa chọn giống lúa phù hợp với điều kiện canh tác. Việc này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần bảo đảm an ninh lương thực cho đất nước.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Chọn Giống Lúa Chịu Ngập Chìm

Việc ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn giống lúa chịu ngập chìm là một bước tiến quan trọng trong ngành nông nghiệp. Những kết quả đạt được từ nghiên cứu không chỉ giúp nâng cao năng suất lúa mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường và ứng phó với biến đổi khí hậu. Tương lai của ngành nông nghiệp sẽ phụ thuộc vào khả năng phát triển các giống lúa mới có khả năng chịu đựng tốt hơn trước những thách thức ngày càng gia tăng.

5.1. Hướng Đi Mới Trong Nghiên Cứu Giống Lúa

Nghiên cứu về giống lúa chịu ngập chìm sẽ tiếp tục được đẩy mạnh trong tương lai. Các nhà khoa học sẽ tập trung vào việc phát triển các giống lúa có khả năng chịu đựng tốt hơn trước biến đổi khí hậu, đồng thời vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Hợp Tác Quốc Tế

Hợp tác quốc tế trong nghiên cứu và phát triển giống lúa chịu ngập chìm là rất cần thiết. Việc chia sẻ kiến thức và công nghệ giữa các quốc gia sẽ giúp tăng cường khả năng ứng phó với biến đổi khí hậu và bảo đảm an ninh lương thực toàn cầu.

Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Chỉ Thị Phân Tử Liên Kết Gần Trong Chọn Giống Lúa Chịu Ngập Chìm