Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:200

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án nhằm đánh giá đặc điểm sinh trưởng, giải phẫu và sinh lý của các dòng lúa mới tạo ra do lai giữa một giống indica IR24 và một giống japonica Asominori so với bố mẹ, từ đó cung cấp các thông tin phục vụ cho công tác chọn giống và canh tác lúa. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica

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
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. GS.TS. Phạm Văn Cường 2. PGS. TS. Nguyễn Văn Hoan HÀ NỘI - 2020
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
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.TS. Phạm Văn Cường và PGS. TS. 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
MỤC LỤC Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ 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................................................................................................................ xiv Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 2 1.4. Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................ 2 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 3 1.5.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 3 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn................................................................................................... 3 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4 2.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp ở cây lúa ......................................... 4 2.1.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của cây lúa ............................................................ 4 2.1.2. Đặc điểm quang hợp ở cây lúa.............................................................................. 8 2.1.3. Tích lũy chất khô và vận chuyển carbohydrate ở cây lúa ..................................... 9 2.2. Kết quả nghiên cứu về cải tiến giống lúa............................................................ 14 2.2.1. Cải tiến về thời gian sinh trưởng ........................................................................ 14 2.2.2. Cải tiến về kiểu cây............................................................................................. 15 2.2.3. Cải tiến về đặc điểm sinh lý ................................................................................ 16 2.2.4. Cải tiến về năng suất ........................................................................................... 17 2.2.5. Cải tiến về chất lượng gạo .................................................................................. 19 2.3. Kết quả nghiên cứu về lai xa giữa hai loài phụ O. Sativa sub indica và O. Sativa sub japonica ........................................................................................ 21 iii
2.3.1. Đặc điểm nông sinh học của hai loài phụ O. sativa sub indica và O. sativa sub japonica ............................................................................................. 22 2.3.2. Kết quả lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica ở lúa .................................. 24 2.4. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến năng suất và chất lượng gạo ................................................................................................ 27 2.4.1. Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh tới năng suất lúa............................................. 27 2.4.2. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh tới chất lượng gạo ................................... 30 2.5. Kết quả nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật canh tác giống lúa mới .................... 32 2.5.1. Liều lượng phân bón ........................................................................................... 32 2.5.2. Phương pháp canh tác ......................................................................................... 34 Phần 3. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................... 37 3.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 37 3.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................... 38 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 38 Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................... 46 4.1. 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 ......................... 46 4.1.1. Đánh giá đặc điểm nông học của các dòng lúa được tạo ra do lai xa ................. 46 4.1.2. Đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa đại diện tại 3 vùng trồng ................................................................................................... 52 4.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ .............................................................................................................. 67 4.2.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của các dòng lúa triển vọng ................................ 67 4.2.2. Quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm ...................................................................................... 74 4.3. Bước đầu xây dựng biện pháp kỹ thuật canh tác cho dòng lúa mới DCG66 ................................................................................................................ 86 4.3.1. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy tới thời gian sinh trưởng của dòng lúa mới ................................................................................................. 86 4.3.2. 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
4.3.3. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến một số chỉ tiêu sinh lý của dòng lúa mới ........................................................................ 90 4.3.4. Ảnh hưởng của các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau đến tình hình sâu bệnh hại của dòng lúa mới ........................................................................... 99 4.3.5. 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 .................................... 100 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 107 5.1. Kết luận ............................................................................................................. 107 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 107 Danh mục công trình đã công bố có liên quan đến luận án .......................................... 108 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 109 Phụ lục .......................................................................................................................... 124 v
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
DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Một số QTLs chính điều khiển các tính trạng liên quan đến năng suất lúa ........ 18 2.2. Một số đặc điểm hình thái và sinh lý của 3 loài phụ ở lúa trồng ........................ 22 3.1. Danh sách các dòng chọn lọc từ phép lai xa IR24 x Asominori mang một đoạn nhiễm sắc thể .............................................................................................. 37 4.1. Đặc điểm cấu trúc một số lóng thân của các dòng lúa và dòng bố mẹ...................... 47 4.2. Hình thái 3 lá cuối cùng của các dòng lúa và bố mẹ ........................................... 48 4.3. Cấu trúc bông của các dòng lúa và bố mẹ........................................................... 49 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa và bố mẹ ............................... 51 4.5. Một số đặc điểm sinh lý của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng ............... 56 4.6. Mức độ sâu bệnh hại của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng .................... 57 4.7. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa đại diện tại ba vùng trồng vụ xuân 2017................................................................................ 59 4.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng lúa đại diện ở các vùng trồng vụ mùa 2017 ............................................................................... 60 4.9. Kích thước hạt thóc, hạt gạo và hàm lượng amylose của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng ........................................................................................ 62 4.10. Chất lượng hóa sinh của dòng lúa mới ............................................................... 63 4.11. Chất lượng mì gạo của dòng lúa mới .................................................................. 63 4.12. Cấu trúc các lóng của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ .................................... 67 4.13. Một số đặc điểm hình thái rễ của dòng lúa triển vọng và bố mẹ ........................ 68 4.14. Đặc điểm hình thái ba lá cuối cùng của dòng lúa triển vọng và bố mẹ ................... 68 4.15. Một số chỉ tiêu giải phẫu ở các bộ phận của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ ........... 69 4.16. Đặc điểm cấu trúc bông của các dòng lúa ưu tú và bố mẹ .................................. 70 4.17. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng lúa triển vọng và bố mẹ ....... 71 4.18. Chỉ số SPAD và hàm lượng nito trong lá đòng của các dòng lúa ưu tú dưới các mức đạm ............................................................................................... 76 4.19. Carbohydrates không cấu trúc (g/khóm) ở thân và bông của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm .............................................................................. 80 vii
4.20. 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 .......................... 81 4.21. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm ....................................................................................................... 83 4.22. Mức độ gây hại của một số loại sâu ở các thời kỳ sinh trưởng ........................... 99 4.23. Năng suất thực thu của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau ............................................................................................... 105 viii
DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Sơ đồ phát triển các dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể CSSLs. ................... 27 4.1. Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa............................................................ 46 4.2. Thời gian sinh trưởng của các dòng lúa đại diện ở 3 vùng trồng ..................... 52 4.3. Chiều cao cây của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng ............................ 53 4.4. Chiều dài lá đòng của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng....................... 54 4.5. Chiều rộng lá đòng của các dòng lúa đại diện tại các vùng trồng .................... 55 4.6. 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 ................................ 65 4.7. Mối quan hệ giữa tốc độ tích lũy chất khô (CGR) với năng suất thực thu của các dòng lúa đại diện ở vụ xuân (A) và vụ mùa (B) tại các vùng trồng ......... 66 4.8. Tương quan giữa số bó mạch lớn cổ bông và số gié cấp 1/ bông của các dòng lúa triển vọng ........................................................................................... 72 4.9. Tương quan giữa số bó mạch nhỏ cổ bông và số gié cấp 2/ bông của các dòng lúa triển vọng ........................................................................................... 73 4.10. Tương quan giữa đường kính rễ với năng suất cá thể của các dòng lúa triển vọng .......................................................................................................... 73 4.11. Tương quan giữa tổng số bó mạch cổ bông và năng suất cá thể của các dòng lúa triển vọng ........................................................................................... 73 4.12. Cường độ quang hợp của các dòng lúa ưu tú và bố mẹ dưới các mức đạm ......... 75 4.13. Diện tích lá của các dòng lúa triển vọng và bố mẹ dưới các mức đạm ............ 77 4.14. Khối lượng chất khô của dòng lúa triển vọng bố mẹ dưới các mức đạm bón .................................................................................................... 78 4.15. Hiệu quả sử dụng đạm nông học (ANUE) của dòng lúa triển vọng và dòng bố mẹ dưới các mức đạm bón .................................................................. 82 4.16. Tương quan giữa cường độ quang hợp giai đoạn trỗ với năng suất cá thể ....... 85 4.17. Thời gian sinh trưởng của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) ................................................... 87 4.18. Chiều cao cây của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B).............................................. 88 ix
4.19. Số gié cấp 1 của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) ............................................................... 89 4.20. Chỉ số SPAD ở giai đoạn đẻ nhánh rộ của dòng lúa mới DCG66 dưới các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) ................ 92 4.21. Chỉ số SPAD ở giai đoạn trỗ của dòng lúa mới DCG66 dưới các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) .............................. 93 4.22. Chỉ số SPAD giai đoạn chín của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa 2017 (A) và vụ xuân 2018 (B) ..................... 94 4.23. Hệ số tán k giai đoạn đẻ nhánh của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) .............................. 95 4.24. Hệ số tán k giai đoạn trỗ của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) .............................................. 96 4.25. Hệ số tán k giai đoạn chín của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) ....................................... 97 4.26. Tốc độ tích lũy chất khô của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) .............................................. 98 4.27. Số bông/m2 của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B) ............................................................. 101 4.28. Số hạt/bông của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B)................................ 102 4.29. Khối lượng 1000 hạt của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B)................................ 103 4.30. Tỷ lệ hạt chắc của dòng lúa mới DCG66 ở các mức phân bón và mật độ cấy khác nhau trong vụ mùa (A) và vụ xuân (B)............................................ 104 x
DANH MỤC ẢNH TT Tên ảnh Trang 4.1. Nhiệt hóa hồ của các dòng lúa nghiên cứu ............................................................ 63 4.2. Sản phẩm mì gạo của dòng lúa nghiên cứu ........................................................... 64 4.3. Lát cắt giải phẫu rễ của các dòng lúa triển vọng (bar = 100µm)........................... 70 4.4. Lát cắt giải phẫu cổ bông của các dòng lúa triển vọng (bar = 125µm) ..................... 70 4.5. Cấu trúc bông của các dòng lúa nghiên cứu .......................................................... 71 4.6. Hình dạng hạt của các dòng, giống lúa nghiên cứu ............................................... 71 xi
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Nguyễn Hồng Hạnh Tên luận án: 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 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, giải phẫu và sinh lý của các dòng lúa mới tạo ra do lai giữa một giống indica IR24 và một giống japonica Asominori so với bố mẹ, từ đó cung cấp các thông tin phục vụ cho công tác chọn giống và canh tác lúa. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori nhằm tìm ra đặc điểm nông sinh học tốt để phục vụ nghiên cứu - Đánh giá được sự khác biệt về đặc điểm hình thái giải phẫu, quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp đến năng suất của dòng lúa mới so với bố mẹ - Bước đầu xác định lượng phân bón và mật độ cấy thích hợp cho dòng lúa mới Phương pháp nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: (1) Nghiên cứu 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. (2) Nghiên cứu đặc điểm hình thái giải phẫu, quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm bón khác nhau. (3) Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác đối với dòng lúa mới. - Đối tượng nghiên cứu: 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori (trong đó 23 dòng nhập nội từ Nhật Bản và 1 dòng được tạo ra từ dự án JICA-DCGV). - Phương pháp nghiên cứu: + Phương pháp bố trí thí nghiệm ngoài đồng ruộng và trong chậu vại xii
+ Chỉ tiêu phân tích: (1) Chỉ tiêu giải phẫu rễ, lóng gốc, lóng cổ bông. (2) Cường độ quang hợp và hàm lượng carbohydrate không cấu trúc trong thân + bẹ lá và bông lúa. (3) Chỉ tiêu phân tích chất lượng gạo. Kết quả chính và kết luận 1) Kết quả đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori tại 3 vùng sinh thái cho thấy dòng 2 dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có một số đặc điểm nông học tốt như DCG66 có đường kính lóng gốc và lóng cổ bông to, số hạt/bông lớn; dòng IAS66 thì đẻ nhánh gọn, bộ lá xanh, góc là đòng nhỏ. Hai dòng lúa này cho năng suất thực thu khá ổn định ở cả 3 vùng sinh thái với năng suất trung bình của DCG66 là 68,5 - 71,2 tạ/ha trong vụ xuân và 60,2 - 64,5 tạ/ha trong vụ mùa; IAS66 đạt 51,8 - 60,1 tạ/ha trong vụ xuân và 47,1 - 52,3 tạ/ha trong vụ mùa. Dòng lúa DCG66 có hàm lượng amylose cao (30%), nhiệt hóa hồ thấp phù hợp cho làm mì gạo. 2) Hai dòng lúa DCG66 và IAS66 có số bó mạch lớn ở lóng cổ bông vượt 17,9 và 14,9% so với đối chứng IR24. Ngoài ra, dòng DCG66 còn có tổng diện tích bề mặt rễ, tổng số bó mạch ở lóng gốc lớn hơn cả IAS66 và IR24. Hai dòng lúa triển vọng này cũng có cường độ quang hợp ở giai đoạn trỗ cao hơn IR24 dưới mức đạm bón cao, nhưng dòng DCG66 còn có hàm lượng carbohydrate tích lũy ở thân và bẹ cao trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín so với hơn IR24 và Asomori dưới mức đạm bón trung bình. Từ đó dẫn tới dòng lúa mới DCG66 có năng suất cá thể vượt so đối chứng IR24 và hiệu quả sử dụng đạm nông học (ANUE) cũng cao nhất đạt 46,4 g/cây ở mức đạm bón trung bình (1g/chậu). 3) Xác định được mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa DCG66, cho năng suất thực thu đạt 69,5 trong vụ mùa và 70,7 tạ/ha trong vụ xuân tại Hà Nội. xiii
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Nguyen Hong Hanh Thesis title: Study on agro-biological characteristics of new rice lines derived from a wide cross between indica and japonica sub-species. Major: Crop science Code: 9 62 01 10 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives The study aimed to evaluate agro-biological, morphological, anatomical and physiological characteristics of the new rice lines derived from a cross between indica and japonica sub-species contributing to breed the new high-yielding rice variety and providing useful information for rice cultivation. Materials and Methods - Research Contents: (1) Evaluating growth, grain yield and quality characteristics of rice lines derived from a cross between indica IR24 and japonica Asominori. (2) Evaluating morphological, anatomical and photosynthetical characteristics of two promising rice lines compared to its parents cultivars under three different levels of nitrogen fertilizer. (3) Research on cultivation techniques for the best new rice line. - Materials: 24 rice lines derived from a cross between indica IR24 and japonica Asominori (in which 23 lines were imported from Japan and 1 line was breeded from JICA-DCGV project) - Research methods: + Methods of field experiment + Mesurements: (1) Anatomical characteristics including root, basal internode and panicle neck internode. (2) Methods of analysis of non-structured carbohydrate (NSC) content in stems + leaf sheaths and panicle. (3) Method of rice quality analysis for food processing. Main findings and conclusions 1) The results of evaluation on growth, grain yield and quality of some rice lines derived from a cross between indica IR24 variety and japonica Asominori variety showed that two promising rice DCG66 and IAS66 had good agronomical characteristics. DCG66 had big diameter of basal and peduncle internode and large xiv
number of spikelets per panicle. IAS66 was green leaves, compact tillers and small flag leaf angle. These two rice lines could adapt with three ecological regions by giving stable high yield with the average yield of DCG66 and IAS66 range from 68.5 to 71.2 quintals/ha, 51.8 to 60.1 quintals/ha in the spring season and from 60.2 to 64.5 quintals/ha, 47.1 to 52.3 quintals/ha in autumn season, respectively. In addition, DCG66 had high amylose, low gelatinization temperature and cooking loss starch that could have been suitable for making rice noodles. 2) The number of large peduncle vascular bundles of two promising rice lines DCG66, IAS66 were 17.9% and 14.9% greater than that of IR24 respectively. Besides, the total number of basal internode vascular bundles and root surface area of DCG66 were greater than that of its parents and IAS66. Photosynthesis rate of both promising rice lines had higher value than that of IR24 at heading stage, but non-structure carbohydrate (NSC) content of DCG66 was higher in stem + leaf sheaths before heading and in panicle at maturing stage than that of IR24 and Asominori under medium nitrogen application level. These above characteristics could make DCG66 had high grain yield and agronomic nitrogen use efficiency (ANUE) under medium nitrogen level (1g/pot) with 46.4 g/plant. 4) Determining the fertilizer level of 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O per ha in combination with the density of 40 seedling/m2 was suitable for DCG66 new rice line in Gia Lam, Hanoi, yielded 69.5 and 70.7 quintals/ha in autumn season 2017 and spring season 2018 in Hanoi, respectively. xv
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất, là thực phẩm chính của hơn một nửa quốc gia trên thế giới, do đó sản xuất luá gạo cần phải tăng thêm 70% vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu tăng dân số (Godfray et al., 2010). Tuy nhiên, tăng sản lượng cần đạt được dưới sức ép của biến đổi khí hậu, của tốc độ đô thị hóa và dịch bệnh. Do vậy, rất cần thiết để phát triển giống lúa cho năng suất cao, thích nghi với điều kiện biến đổi khí hậu để giải quyết vấn đề an ninh lương thực (Qian et al., 2016; Zeng et al., 2017). Cải thiện năng suất lúa trong suốt 50 năm qua nhờ sự đóng góp từ việc cải thiện cấu trúc kiểu cây (Fischer and Edmeades, 2010), biến đổi đặc tính hình thái, giải phẫu (Wu et al., 2011) và rút ngắn thời gian sinh trưởng. Ngoài ra, cải thiện các đặc tính sinh lý như kéo dài hoạt động quang hợp bộ lá trong suốt quá trình trỗ (Sharma et al., 2013), tích lũy sản phẩm đồng hóa trước trỗ (Fu et al., 2011) và vận chuyển về hạt sau trỗ (Yoshinaga et al., 2013b) để làm tăng sức chứa. Một hướng tiếp cận khác nữa là cải thiện biện pháp kỹ thuật canh tác để tăng sức chứa thông qua tăng số bông trên đơn vị diện tích hoặc tăng kích thước bông (Katsura et al., 2007) hoặc tăng cả hai bởi tăng lượng đạm bón ở giai đoạn sớm và mật độ cấy (Ao et al., 2008). Lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica ở lúa là bước tiến lớn trong cải thiện năng suất lúa do chúng có sự đa dạng nguồn gene trong các đặc điểm giải phẫu, sinh lý và nông học (Liu et al., 2016; Tao et al., 2016). Gần đây, dựa trên trên nền tảng kiến thức về gene, lai xa kết hợp sử dụng chỉ thị phân tử để tạo dòng lúa mới mang một đoạn nhiễm sắc thể (CSSLs) không chỉ là công cụ hữu ích để xác định gene quy định đặc điểm nông học có giá trị một cách chính xác và hiệu quả (Zeng et al., 2017) mà còn được sử dụng để tạo nguồn vật liệu cho chọn giống do giảm vấn đề bất dục và mang tính trạng mong muốn (Zamir, 2001). Dự án JICA – DCGV tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã phát triển được một số dòng lúa mới được chọn từ quần thể phân ly của dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể thay thế do lai xa giữa indica IR24 và japonica Asominori có năng suất cao nên việc đánh giá tổng thể đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm sinh lý để tạo năng suất của dòng lúa mới trong điều kiện trồng khác nhau so với 1
bố mẹ, từ đó nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác cho dòng lúa này đạt hiệu quả cao để phục vụ sản xuất là hết sức cần thiết. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Đánh giá đặc điểm nông sinh học, hình thái, giải phẫu và sinh lý của các dòng lúa mới tạo ra do lai giữa indica và japonica, từ đó cung cấp các thông tin phục vụ cho công tác chọn giống và canh tác lúa. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori nhằm tìm ra đặc điểm nông sinh học tốt để phục vụ nghiên cứu - Đánh giá được các đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm quang hợp và vận chuyển sản phẩm quang hợp đến năng suất của các dòng lúa mới so với bố mẹ. - Bước đầu xác định mức mật độ cấy và liều lượng phân bón thích hợp cho dòng lúa mới 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đặc điểm nông sinh học thực hiện trên 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa một giống indica IR24 và một giống japonica Asominori. - Ba mức đạm trong thí nghiệm trong chậu là mức không bón (0g nito/chậu), mức trung bình (1g nito/chậu) và mức cao (2g nito/chậu). - Ba mức tổ hợp phân bón cho thí nghiệm đồng ruộng tại Hà Nội là 90N + 90P2O5 + 70 K2O kg/ha, 110N + 110P2O5 + 90K2O kg/ha, 130N + 130P2O5 +110K2O kg/ha. - Ba vùng trồng đại diện cho 3 vùng sinh thái Sơn La (đại diện cho vùng miền núi phía Bắc), Hà Nội (đại diện cho vùng đồng bằng sông Hồng) và Nghệ An (đại diện cho vùng Bắc Trung Bộ). 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Dòng lúa mới DCG66 tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori có năng suất cao là do bộ rễ lớn, số lượng bó mạch ở lóng gốc 2
cao ở giai đoạn trỗ, hàm lượng carbohydrate không cấu trúc tích lũy ở thân + bẹ trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín cao trên nền trung bình các mức đạm bón. - Xác định mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa mới DCG66 tại Hà Nội. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học về ưu thế đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica - Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học trong các Trường Đại học, cơ sở nghiên cứu về cây lúa. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xác định được DCG66 là dòng lúa mới triển vọng có năng suất 71,0 tạ/ha (vụ xuân 2018), có thời gian sinh trưởng ngắn, số hạt/bông lớn, năng suất và hàm lượng amylose cao (30%) phù hợp cho chế biến mì gạo. - Xác định được lượng phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 phù hợp dòng lúa mới DCG66 tại Hà Nội. 3