Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:192

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu nhằm sàng lọc được các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, đặc điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịu nóng tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM VĂN THUYẾT ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM VĂN THUYẾT ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG TGMS MỚI VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA LAI HAI DÒNG Ở PHÍA BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành : Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số : 62 62 01 11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Quốc Doanh PGS.TS. Trần Văn Quang HÀ NỘI – 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng sử dụng 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 đƣợc cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày....... tháng.......năm 2017 Tác giả luận án Phạm Văn Thuyết i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc PGS.TS. Lê Quốc Doanh và PGS.TS. Trần Văn Quang đã tận tình hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ công chức Cục Trồng trọt và Phòng Cây lƣơng thực, Cây thực phẩm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017 Nghiên cứu sinh Phạm Văn Thuyết ii
MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục các bảng ix Danh mục các hình xiii Trích yếu luận án xiv Thesis abstract xvi PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4 Những đóng góp mới của luận án 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 2.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong và ngoài nƣớc 5 2.1.1 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trên thế giới 5 2.1.2 Nghiên cứu và phát triển lúa lai trong nƣớc 9 2.2 Hệ thống bất dục sử dụng trong chọn giống lúa lai hai dòng 12 2.2.1 Bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ (TGMS) trên lúa 13 2.2.2 Bất dục di truyền nhân mẫn cảm quang chu kỳ (PGMS) ở lúa 14 2.3 Phƣơng pháp chọn tạo các dòng bố mẹ lúa lai hai dòng 15 2.3.1 Phƣơng pháp tạo dòng mẹ lúa lai hai dòng 15 2.3.2 Phƣơng pháp tạo dòng bố lúa lai 18 2.4 Di truyền tính trạng mùi thơm, kích thƣớc hạt và các yếu tố cấu thành năng suất ở lúa 20 2.4.1 Di truyền tính thơm 20 2.4.2 Di truyền của kích thƣớc hạt 22 2.4.3 Di truyền một số tính trạng liên quan đến năng suất 23 iii
2.5 Nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai chất lƣợng 25 2.6 Khả năng kết hợp của các dòng bố, mẹ lúa lai 27 2.7 Nghiên cứu khả năng chịu nóng của lúa 29 2.8 Một số nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lúa lai F1 33 2.8.1 Xác định thời vụ sản xuất hạt lai F1 33 2.8.2 Nghiên cứu tỷ lệ hàng bố mẹ 34 2.8.3 Nghiên cứu mật độ và số dảnh cơ bản 35 2.8.4 Nghiên cứu sử dụng GA3 để nâng cao năng suất hạt lai F1 35 2.9 Biện pháp kỹ thuật thâm canh lúa lai 36 2.9.1 Đặc điểm sử dụng dinh dƣỡng của lúa lai 36 2.9.2 Kỹ thuật thâm canh lúa lai 38 PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 40 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu 40 3.1.2 Thời gian nghiên cứu 40 3.2 Vật liệu nghiên cứu 41 3.3 Nội dung nghiên cứu 41 3.3.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của dòng bố 41 3.3.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. 41 3.3.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng. 41 3.3.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng HQ21 (E15S/R29). 42 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 42 3.4.1 Nội dung 1: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ và khả năng chịu nóng của dòng bố 42 3.4.2 Nội dung 2: Đánh giá đặc điểm nông sinh học của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố. 46 iv
3.4.3 Nội dung 3: Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng. 48 3.4.4 Nội dung 4: Xây dựng qui trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng có triển vọng HQ21 (E15S/R29) 50 3.5 Phƣơng pháp phân tích số liệu 53 PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 4.1 Đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố, đặc điểm tính dục của dòng mẹ TGMS mới và khả năng chịu nóng của các dòng bố 54 4.1.1 Đánh giá đặc điểm nông sinh học của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 54 4.1.2 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng mẹ TGMS mới 64 4.1.3 Đánh giá đặc điểm nông sinh học và xác định gen qui định tính mẫn cảm nhiệt độ của các dòng TGMS mới và các dòng TGMS phổ biến. 67 4.1.4 Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao, đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh học của các dòng bố trong điều kiện xử lý nhân tạo 77 4.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1 và khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và các dòng bố 79 4.2.1 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Xuân 2014 79 4.2.2 Đánh giá một số đặc điểm của con lai F1; khả năng kết hợp của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong vụ Mùa 2014 88 4.3 Tuyển chọn tổ hợp lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng 99 4.3.1 Kết quả khảo sát các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 99 4.3.2 Kết quả so sánh các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Xuân và Mùa 2014 108 4.3.3 Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa và hình thành hạt của các tổ hợp lúa lai ha dòng mới trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo ở vụ Mùa 2014 116 4.4 Xây dựng quy trình sản xuất tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 (E15S/R29) 118 4.4.1 Kết quả hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 118 4.4.2 Kết quả hoàn thiện quy trình canh tác giống lúa lai hai dòng HQ21 126 v
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 130 5.1 Kết luận 130 5.2 Đề nghị 131 Danh mục các công trình công bố liên quan đến luận án 132 Tài liệu tham khảo 133 Phụ lục 146 vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism (Đa hình khuyếch đại các đoạn chiều dài) APSA Asia and Pacific Seed Association (Hiệp hội hạt giống châu Á - Thái Bình Dƣơng) AT Aromatic TGMS line (Dòng TGMS thơm) BAC Bacterial Artificial Chromosome (Nhiễm sắc thể nhân tạo của vi khuẩn) BD Bất dục CMS Cytoplasmic Male Sterile (Bất dục đực tế bào chất) CT Công thức CSSLs Chromosome segment substitution lines (Dòng đƣợc thay thế một đoạn nhiễm sắc thể ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long D/R Dài/rộng Đ/C Đối chứng ĐKTN Điều kiện tự nhiên ĐKNK Điều kiện nhà kính DNA DeriboNucleic Acid (Axit đêoxiribonuclei) EGMS Environment sensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm với môi trƣờng) FAO Food and Agriculture Oganization (Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) GCA General Combining Ability (Khả năng kết hợp chung) IAARD Indonesian Agency for Agricaltural Research and Development (Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Indonesia) IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế ) KL Khối lƣợng KNKH Khả năng kết hợp vii
MAS Marker Assisted Selection (Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử) NS Năng suất NST Nhiễm sắc thể PCR Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng lặp) PGMS Photoperiod sensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm ánh sáng) QTL Quantitative Trait Loci (Locus tính trạng số lƣợng) RAPD Random Amplified Polymorphic DNA (Đa hình các đoạn DNA đƣợc khuyếch đại ngẫu nhiên) RFLP Restriction Fragments Length Polymorphism (Đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn) SCA Specific combining ability (Khả năng kết hơp riêng) SSR Simple Sequence Repeates (Đa hình các đoạn lặp lại đơn giản) TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile (Dòng bất dục đực chức năng di truyền nhân mẫn cảm nhiêt độ) TGST Thời gian sinh trƣởng ƢTL Ƣu thế lai VX Vụ Xuân VM Vụ Mùa WCG Wide Compatility Gene (Gen tƣơng hợp rộng) viii
DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích và năng suất lúa thuần và lúa lai của một số nƣớc trồng lúa ở Châu Á trong năm 2012 8 3.1 Tên, trình tự và nhiệt độ gắn của các marker sử dụng trong phản ứng PCR 45 4.1 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố 55 4.2 Một số tính trạng số lƣợng của các dòng mẹ TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 57 4.3 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS mới và dòng bố 60 4.4 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 61 4.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS mới và dòng bố trong năm 2013 63 4.6 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Xuân 2013 65 4.7 Quá trình chuyển đổi tính dục của các dòng TGMS mới trong vụ Mùa 2013 66 4.8 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 67 4.9 Một số tính trạng số lƣợng của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 69 4.10 Một số đặc điểm hình thái của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 70 4.11 Bảng đánh giá điểm mùi thơm trên lá và trên nội nhũ của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 71 4.12 Tỷ lệ vƣơn vòi nhụy và thời gian nở hoa trên bông của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 72 4.13 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 73 4.14 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các dòng TGMS trong vụ Xuân 2014 74 4.15 Kết quả xác định gen tms của các dòng TGMS 76 4.16 Đặc điểm nở hoa của các dòng bố nghiên cứu trong điều kiện nhà kính vụ Xuân 2014 78 ix
4.17 Kết quả đánh giá khả năng chịu nóng của các dòng bố trong điều kiện nhà kính vụ Xuân 2014 79 4.18 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 80 4.19 Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh trên đồng ruộng của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 82 4.20 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Xuân 2014 84 4.21 Giá trị khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ ở một số tính trạng trong vụ Xuân 2014 85 4.22 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong vụ Xuân 2014 87 4.23 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 89 4.24 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 90 4.25 Đánh giá sâu bệnh hại của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 91 4.26 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 93 4.27 Một số chỉ tiêu chất lƣợng gạo các tổ hợp lai trong vụ Mùa 2014 94 4.28 Tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phƣơng pháp cho điểm (Tiêu chuẩn 10TCN590-2004) 95 4.29 Khả năng kết hợp chung của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong vụ Mùa 2014 97 4.30 Khả năng kết hợp riêng của các dòng bố mẹ trên một số tính trạng trong vụ Mùa 2014 98 4.31 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 100 4.32 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ Mùa 2013 102 4.33 Một số tính trạng liên quan đến chất lƣợng thƣơng trƣờng của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2013 104 4.34 Điểm đánh giá các chỉ tiêu chất lƣợng cơm của các tổ hợp lúa lai hai dòng trong vụ mùa 2013 106 4.35 Tổng hợp kết quả chọn các tổ hợp lúa lai hai dòng bằng chỉ số chọn lọc 107 x
4.36 Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 109 4.37 Đặc điểm hình thái của các tổ hơp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân 2014 110 4.38 Một số đặc điểm nông sinh học của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 111 4.39 Mức độ nhiễm sâu bệnh của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 112 4.40 Các yếu tố cấu thành năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 112 4.41 Năng suất của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 113 4.42 Một số chỉ tiêu chất lƣợng gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 114 4.43 Hình dạng hạt gạo của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong vụ Xuân và Mùa 2014 115 4.44 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá cảm quan cơm bằng phƣơng pháp cho điểm trong vụ Xuân và Mùa 2014 (Tiêu chuẩn 10TCN 590-2004) 116 4.44 Đặc điểm nở hoa của các tổ hợp lai trong điều kiện xử lý nhiệt độ trong buồng khí hậu nhân tạo ở vụ Mùa 2014 117 4.45 Một số tính trạng biểu hiện khả năng chịu nóng của các tổ hợp lúa lai hai dòng mới trong điều kiện nhân tạo ở vụ Mùa 2014 118 4.47 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng bố mẹ và con lai F1 của tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 119 4.48 Mức độ nhiễm sâu bệnh tự nhiên của các dòng bố - mẹ trên ruộng sản xuất hạt lai F1 tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 120 4.49 Ảnh hƣởng của tỷ lệ hàng bố mẹ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 121 4.50 Ảnh hƣởng của lƣợng phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 122 4.51 Thời gian nở hoa tung phấn của các dòng bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 123 4.52 Ảnh hƣởng của lƣợng phun GA3 đến chiều cao cây cuối cùng của dòng bố mẹ tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 123 xi
4.53 Ảnh hƣởng của lƣợng phun GA3 đến chiều dài cổ bông, tỷ lệ trỗ thoát và tỷ lệ hoa ngậm của dòng mẹ E15S trong vụ Mùa 2015 124 4.54 Ảnh hƣởng lƣợng phun GA3 đến sức sống vòi nhụy của dòng mẹ E15S thông qua tỷ lệ đậu hạt trong vụ Mùa 2015 125 4.55 Ảnh hƣởng của liều lƣợng GA3 đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất sản xuất hạt lai F1 tổ hợp HQ21 trong vụ Mùa 2015 126 4.56 Ảnh hƣởng mật độ cấy và lƣợng phân bón đến thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Xuân 2015 127 4.57 Ảnh hƣởng mật độ cấy và lƣợng phân bón đến thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tổ hợp lai HQ21 trong vụ Mùa 2015 129 xii
DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Quá trình triển khai các nội dung nghiên cứu của đề tài 40 4.1 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms5 bằng chỉ thị C365-1 76 4.2 Điện di sản phẩm PCR phát hiện gen tms4 bằng chỉ thị RM257 77 xiii
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Phạm Văn Thuyết Tên Luận án: Đánh giá các dòng TGMS mới và khả năng sử dụng trong chọn tạo giống lúa lai hai dòng ở phía Bắc Việt Nam. Chuyên ngành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Sàng lọc đƣợc các dòng bố mẹ mới có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt, đặc điểm tính dục ổn định, khả năng kết hợp cao, chịu nóng tốt phục vụ cho công tác chọn tạo giống lúa lai hai dòng có thời gian sinh trƣởng ngắn, năng suất cao, chất lƣợng tốt và chịu nóng ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam. Phƣơng pháp nghiên cứu - Đánh giá đặc điểm nông sinh học, đặc điểm hình thái, sâu bệnh và năng suất theo phƣơng pháp của Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (2002). - Đánh giá tính dục: kiểm tra tính dục bằng phƣơng pháp hiển vi quang học (lấy bao phấn nhuộm trong dung dịch I-KI 1%, soi trên kính hiển vi), chọn những cá thể có phấn bất dục 100% (Yuan and Xi, 1995). - Tách chiết DNA theo phƣơng pháp CTAB rút gọn (De la Cruz, 1997). - Quy trình PCR để xác định gen tms: sử dụng các cặp mồi tƣơng ứng với các gen và IR24 làm đối chứng âm. Chu trình nhiệt cho PCR: 94oC trong 2‟ và 30 chu kỳ: 94oC trong 5‟‟, 33-55oC trong 30‟‟, 72oC trong 30‟‟ và 72oC trong 7‟. Điện di: sản phẩm chạy PCR đƣợc điện di trên gel agarose 4%, 100V trong 60‟ và nhuộm với Ethilium Bromide 0,5 µg/ml sau đó quan sát bằng máy soi gel UV. Sử dụng các chỉ thị bao gồm: 01 chỉ thị RAPD (OPB19), 01 chỉ thị STS (F18F/F18RM) và 04 chỉ thị SSR (RM11, RM257, C365-1 và RM3351). - Đánh giá ảnh hƣởng của nhiệt độ cao đến quá trình nở hoa, đặc điểm nông sinh học của các dòng cho phấn (dòng bố) và con lai F1 theo phƣơng pháp của Fu et al., (2012) - Đánh giá mùi thơm trên lá theo phƣơng pháp của Sood and Siddip (1978) và cho điểm theo thang điểm của IRRI (2002). Đánh giá mùi thơm của nội nhũ và cho điểm theo phƣơng pháp Kibria et al. (2008). - Đánh giá tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ trắng trong thực hiện theo phƣơng pháp của (Govindewami and Ghose, 1969). - Đánh giá chất lƣợng cơm bằng cảm quan và cho điểm theo thang điểm của tiêu chuẩn 10TCN 590-2004 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Phân tích khả năng kết hợp theo Chƣơng trình phân tích phƣơng sai LINE * TESTER Ver.2.0 của Nguyễn Đình Hiền (1995). - Số liệu thí nghiệm đƣợc xử lý thống kê bằng chƣơng trình Excel và phân tích xiv
phƣơng sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0. Kết quả chính và kết luận - Các dòng TGMS có thời gian sinh trƣởng ngắn, 132-137 ngày trong vụ Xuân, 92-98 ngày trong vụ Mùa, ngắn hơn đối chứng từ 3-10 ngày; có 15-16 lá/thân chính, cây thuộc dạng bán lùn, trỗ nghẹn đòng, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cá thể thời kỳ hữu dục đạt 2,1-16,0 gam/khóm. Các dòng TGMS có ngƣỡng chuyển đổi tính dục từ 24,2-24,30C và tỷ lệ vòi nhụy vƣơn ra ngoài vỏ trấu từ 69,1-91,0%, dòng E13S và E15S có mùi thơm ở cả lá và nội nhũ. Trong số 16 dòng TGMS đánh giá, tất cả đều mang gen bất dục mẫn cảm với nhiệt độ là tms5, duy nhất dòng T827S có thêm gen tms4. - Các dòng bố có thời gian sinh trƣởng ngắn, 127-142 ngày trong vụ Xuân, 90-104 ngày trong vụ Mùa, có 14-16 lá/thân chính, chiều cao cây trung bình, cao hơn các dòng mẹ từ 51,1-61,0cm nên thuận lợi cho quá trình thụ phấn trong sản xuất hạt lai F1. Các dòng bố có năng suất cá thể từ 15,9-19,9 gam/khóm, nhiễm nhẹ sâu bệnh, đặc biệt 08 dòng bố có khả năng chịu nóng tốt là: R16, R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2. - Những dòng bố mẹ có khả năng kết hợp chung cao về số bông trên khóm là dòng E13S, R11 và R29; về số hạt trên bông là dòng T7S, R2, R29; về số hạt chắc trên bông là dòng E13S, T827S, R2, R29; về khối lƣợng 1000 hạt là dòng E15S, R2, R92, R527; về năng suất lý thuyết là dòng E15S, R2, R29, R92, R527; về năng suất thực thu là dòng E13S, E15S, R2, R29. Khả năng kết hợp riêng cao về năng suất thực thu thì dòng mẹ T7S có khả năng kết hợp với dòng bố R2, R14 và R92; dòng mẹ E15S với dòng bố R14 và R92; dòng mẹ E17S với dòng bố R527; dòng mẹ E30S với dòng bố R2; dòng mẹ T827S với dòng bố R29 và R527; dòng mẹ TG1 với dòng bố R14 và R527. - Khảo sát 45 tổ hợp lai đã chọn đƣợc 13 tổ hợp lai có triển vọng là: E13S/R2, E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16, E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94, E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29, E17S/R94. Thông qua thí nghiệm so sánh 13 tổ hợp lai có triển vọng đã chọn đƣợc 02 tổ hợp lai triển vọng nhất là E15S/R29 và E13S/R2. Hai tổ hợp lai trên có thời gian sinh trƣởng ngắn (123-132 ngày trong vụ Xuân và 98-105 ngày trong vụ Mùa), cây cao trung bình, năng suất thực thu cao hơn đối chứng TH3-3 trong vụ Xuân và tƣơng đƣơng với đối chứng trong vụ Mùa, nhiễm nhẹ sâu bệnh, có hạt gạo thon dài, tỷ lệ gạo xát cao, cơm ngon, đặc biệt tổ hợp lai E15S/R29 có khả năng chịu nóng tốt. - Bƣớc đầu thiết lập qui trình sản xuất hạt lai F1 tổ hợp E15S/R29 (HQ21) trong vụ Mùa tại vùng đồng bằng sông Hồng, cụ thể: thời vụ gieo dòng bố 1 sau dòng mẹ 3 ngày, dòng bố 2 gieo sau dòng bố 1 là 3 ngày; tỷ lệ cấy hàng bố mẹ là 2 bố 14 mẹ; bón phân với lƣợng 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha; và phun GA3 với lƣợng 160 gam/ha. - Tại vùng đồng bằng sông Hồng, thâm canh tổ hợp lúa lai hai dòng HQ21 đạt năng suất cao, trong vụ Xuân nên cấy với mật độ 35 khóm/m2 và bón phân với lƣợng 120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha; trong vụ Mùa nên cấy với mật độ 40 khóm/m2 và bón phân với lƣợng 100kg N + 100kg P2O5 + 100kg K2O/ha. xv
THESIS ABSTRACT PhD. candidate: Pham Van Thuyet Thesis title: The evaluation of new TGMS lines and usability in two-line hybrid rice breeding for Northern provinces of Vietnam. Major: Plant Genetics and Breeding Code: 62.62.01.11 Education organization: Vietnam National University of Agriculture Research Objectives To select new parent lines with good agronomical characteristics, stable sexual characteristics, high combining ability, good heat tolerance to breed two-line hybrid rice with short growth duration, high yield, good quality and heat tolerance in the Northern provinces of Vietnam. Materials and Methods - The evaluation of agronomical characteristics, morphology, pest and yield according to the method of the International Rice Research Institute (2002). - Sexual characteristics were exanimated by optical microscope method (Yuan and Xi, 1995). - DNA extraction by CTAB method (De la Cruz, 1997). - PCR procedure for determining tms genes: using primer pairs corresponding to genes with IR24 as negative control. Temperature cycles for PCR: 94oC for 2' and 30 cycles: 94oC for 5'', 33-55oC for 30'', 72oC for 30''and 72oC for 7'. Electrophoresis: PCR product was analyzed on 4% agars gel, 100V in 60' and stained with Thulium Bromide 0.5μg/ml then observed with UV gel detector. The molecular markers include: 01 RAPD marker (OPB19), 01 STS marker (F18F/F18RM) and 04 SSR markers (RM11, RM257, C365-1 and RM3351). - The evaluation of the effects of high temperature to flowering, agronomical characteristics of pollinator lines and F1 combinations according to Fu et al., (2012) - The evaluation of leaf aroma by Sood and Siddip method (1978) and scoring on IRRI (2002). Evaluation of fragrance endosperm and scoring according to Kibria et al. (2008). - The evaluation of milled rice, milled rice, head rice, white rate according to Govindewami and Ghose (1969). - The evaluation of boil rice quality and scoring according to the 10TCN 590- 2004 of Ministry of Agriculture and Rural Development. - Analysis of the combining ability by LINE* TESTER Ver.2.0 software of Nguyen Dinh Hien (1995). - Experimental data were statistically analyzed by Excel and IRRISTAT ver 5.0. softwares. xvi
Main findings and Conclusions - TGMS lines have short growth duration from 132-137 days in the spring season, 92-98 days in the summer season, shorter than the check variety from 3-10 days; there are 15-16 leaves/main plant, semi dwarf, stunted, light infection of pest, individual yields of 2.1-16gram/hill. The TGMS lines have a critical sterile point (CSP) that is 24.2-24.30C and the stigma of outward husk is 69.1-91.0%; E13S and E15S lines have fragrance both in leaves and endosperm. All of 16 TGMS lines evaluated which carry thermo-sensitive genic male sterile gene tms5, only the T827S line added the tms4 gene. - The pollinator lines have short growth duration, 127-142 days in the spring season, 90-104 days in the summer season, with 14-16 leaves/main plant, medium height, higher than female line about 51.1-61.0cm that should be outcrossing in F1 seed production. The pollinator lines have an individual yield of 15.9-19.9 grams/hill, light infection of pest; especially 08 pollinator lines have good heat tolerance: R16, R29, 11X37, R92, R94, 11X75, D1, RTQ2. - The parent lines have a high general combining ability (GCA) for panicle number/hill are E13S, R11 and R29; for number of spikelet/panicle are T7S, R2 and R29; for number of fill spikelet/panicle are E13S, T827S, R2 and R29; for 1,000 grain weight are E15S, R2, R92 and R527; for theoretical yields are E15S, R2, R29, R92 and R527; for actual yields are E13S, E15S, R2 and R29. The high special combining ability (SCA) of actual yields, the T7S female line combine with the pollinator lines: R2, R14 and R92; female line E15S combine with pollinator lines: R14 and R92; female line E17S combine with the pollinator line R527; female line E30S combine with the pollinator line R2; female line T827S combine with pollinator lines: R29 and R527; female line TG1 combine with pollinator lines: R14 and R527. - The thirteen of promising combination were selected through evaluation of 45 hybrid combinations that are: E13S/R2, E13S/R29, E13S/R94, E15S/R14, E15S/R16, E15S/R29, E15S/R92, E15S/R94, E17S/R2, E17S/R14, E17S/R16, E17S/R29 and E17S/R94. Through the comparison of 13 promising hybrid combinations, the two most promising hybrid combinations were selected the E15S/R29 and E13S/R2. The two hybrid combinations have short growth duration (123-132 days in spring season and 98- 105 days in summer season), average yield was higher than check variety (TH3-3) in spring season and equivalent in summer season, light infection to pest, long grain, high milling rate, delicious boil rice, especially combination E15S/R29 has good heat tolerance. - Initially set up procedure of F1 seed production combination E15S/R29 (HQ21) in the summer season in the Red River delta, such as: sowing first time pollinator line after the female line is 3 days, sowing second time pollinator line after first time pollinator line is 3 days; the rate of male/female is 2/14; fertilizer dosage is 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/hectare; and sprayed GA3 with 160 gram/hectare. - In the Red River Delta, cultivation of commercial combination HQ21 with high yield should be transplanting 35 hills/m2 and fertilizer dosage 120 kg N + 120 kg P2O5 + 120 kg K2O/hectare in spring season; transplanting 40 hills/m2 and fertilizer dosage 100 kg N + 100 kg P2O5 + 100 kg K2O/hectare in the summer season. xvii
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ở Việt Nam, sản xuất lúa lai thƣơng phẩm tăng nhanh kể cả về diện tích và năng suất. Năm 2016, diện tích lúa lai đạt 650.000 ha, chiếm 9,0% diện tích lúa cả nƣớc. Trong đó, diện tích lúa lai trong vụ Xuân chiếm 58% và vụ Mùa chiếm 42% tổng diện tích lúa lai gieo trồng. Hiện tại có khoảng 94% diện tích lúa lai đƣợc gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc, trong đó vùng Đồng bằng sồng Hồng chiếm 40,7%, Trung du miền núi phía Bắc 25,6%, Bắc Trung bộ 27,2%, Duyên hải Nam Trung bộ 4,9% và Tây Nguyên 1,6%. Năng suất lúa lai năm 1996 đạt 5,57 tấn/ha đến năm 2016 đạt 6,31 tấn/ha (Cục Trồng trọt, 2016). Từ năm 1989, Việt Nam đã nhập nội một số tổ hợp lúa lai hai dòng, các tổ hợp này đều cho năng suất cao, chống chịu khá với sâu bệnh hại. Tuy nhiên, diện tích chƣa đƣợc mở rộng là do giá hạt lai khá cao không phù hợp với điều kiện ngƣời nông dân; công nghệ nhân dòng bất dục đực và sản xuất hạt lai F1 còn gặp nhiều khó khăn (Cục Trồng trọt, 2015). Chính vì vậy công tác nghiên cứu, chọn tạo lúa lai hai dòng đƣợc triển khai, các nghiên cứu tập trung vào chọn tạo các dòng bố mẹ. Để công tác chọn tạo đạt hiệu quả tốt, cần phải có đƣợc các vật liệu bố mẹ mới phù hợp với điều kiện trong nƣớc, có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng kết hợp cao và dễ sản xuất hạt lai, con lai F1 có năng suất cao và ổn định, chất lƣợng gạo tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh (Nguyễn Thị Trâm và cs., 2010). Đến năm 2016, các nhà khoa học Việt Nam đã chọn tạo thành công các dòng mẹ TGMS nhƣ T29S, T47S, TGMS-VN01, TGMS 7, TGMS 11, T1S-96, 103S, T7S, 135S, AMS30, 827S, TG1, BoS..; các dòng bố R2, R3, R4, R5, R7, R20, R24, RTQ5. Các dòng bố mẹ trên có đặc điểm nông sinh học tốt, khả năng cho ƣu thế lai cao và là bố mẹ của các tổ hợp lai hai dòng: Việt lai 20, Việt lai 24, TH3-3, TH3-4, TH3-5, HYT108, TH3-7, LC212, LC270,... Các tổ hợp này có năng suất cao, chất lƣợng khá, thời gian sinh trƣởng ngắn nên diện tích ngày càng đƣợc mở rộng (Cục Trồng trọt, 2016). Hiện nay, tình trạng biến đổi khí hậu diễn ra hết sức phức tạp. Theo Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), trong 100 năm qua, nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 0,5-0,7°C và sẽ tăng thêm 1,5-4,5°C vào năm 2050. Ngoài làm nƣớc biển dâng (tan băng), nhiệt độ tăng còn ảnh hƣởng trực tiếp đến năng suất 1