BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
*******
ĐỒNG THỊ KIM CÚC
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỈ THỊ PHÂN TỬ
TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA BẮC THƠM 7
CHỊU MẶN
Chuyên nghành : Di truyền và Chọn giống cây trồng
Mã số : 62.62.01.11
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP
Hà Nội - 2014
Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
Thầy hướng dẫn 1: PGS.TS Lê Huy Hàm
Thầy hướng dẫn 2: TS. Lê Hùng Lĩnh
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước
họp tại: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
Vào hồi giờ ngày tháng năm 2014.
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Quốc gia
2. Thư viện viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Năng suất và sản lượng lúa luôn bị đe doạ bởi thiên tai, sâu bệnh và các
yếu tố môi trường. Trong đó, yếu tố đáng chú ý là hiện tượng đất nhiễm mặn. Đất
trồng trọt bị ảnh hưởng mặn ước tính khoảng 380 triệu ha, chiếm 1/3 diện tích đất
trồng trên toàn thế giới.
Đất nhiễm mặn là một trong những yếu tố chính gây khó khăn cho chiến
lược phát triển sản lượng lúa gạo, và ảnh hưởng xa hơn là mục tiêu đảm bảo an
ninh lương thực sẽ khó hoàn thành. Do đó, việc hạn chế mức độ gây hại của sự
nhiễm mặn đến năng suất lúa gạo là một vấn đề cần được quan tâm nghiên
cứu[124].
Để đáp ứng được yêu cầu này, việc chọn tạo các giống lúa chịu mặn là rất
cần thiết. Khai thác sự đa dạng tự nhiên về nguồn gen chịu mặn qua chọn lọc
trực tiếp trong điều kiện mặn hoặc chọn lọc di truyền các tính trạng số lượng,
chọn lọc nhờ sự trợ giúp của các chỉ thị phân tử. Việc sử dụng chỉ thị phân tử
có thể giúp xác định nhanh sự có mặt của gen chống chịu mặn, giúp các nhà
chọn giống chủ động trong việc chọn lựa các tổ hợp lai hiệu quả. Nhờ đó, quá
trình chọn tạo giống chống chịu mặn trở nên nhanh, hiệu quả, tiết kiệm thời
gian, công sức và tiền của.
Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ứng
dụng chỉ thị phân trong chọn tạo giống lúa Bắc Thơm 7 chịu mặn”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu đánh giá và phát triển một số giống lúa chịu mặn có nguồn
gốc nhập nội (từ IRRI, Ấn Độ) và trong nước được sử dụng trong nghiên cứu
chọn tạo giống lúa.
Chọn giống hồi giao nhờ chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa có khả năng
chịu mặn cho một số vùng ven biển Đồng Bằng Sông Hồng.
2.2. Mục tiêu cụ thể
Xác định được khả năng chịu mặn và đặc điểm hình thái các dòng/giống
mang locus gen Saltol chịu mặn (dòng sử dụng làm vật liệu cho gen) nhập nội
từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế và xác định giống lúa trồng phổ biến sử dụng
làm giống được cải tiến (nhận gen).
Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC)
quy tụ locus gen Saltol chịu mặn vào giống Bắc Thơm 7. Đáp ứng nhu cầu giống
lúa chất lượng, chịu mặn cho vùng ven biển Đồng Bằng Sông Hồng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
Những thành công trong công tác chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai
trở lại nhằm đưa QTL chịu mặn vào lúa sẽ mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi
2
trong công tác chọn tạo giống ứng phó kịp thời đối với sự biến đổi khí hậu
trong tương lai.
Ứng dụng phương pháp chọn giống phân tử kết hợp với truyền thống để
chọn lọc nhanh và chính xác nguồn gen chịu mặn, quy tụ vào giống lúa Bắc
Thơm 7 giúp khắc phục được những hạn chế của chọn giống truyền thống đặc
biệt là đối với các QTL chịu mặn khi ở trạng thái dị hợp, giảm chi phí trong
chọn giống, rút ngắn thời gian và ứng dụng nhanh vào thực tiễn sản xuất.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Thành công trong việc chuyển locus gen Saltol nhờ sử dụng chỉ thị phân
tử sẽ mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo giống.
Những dòng/giống lúa Bắc Thơm 7 mang locus gen chịu mặn (Saltol)
chọn lọc được trong đề tài sẽ được nhân rộng, đặc biệt cho các tỉnh đồng bằng
ven biển ở Miền Bắc - Việt Nam, nơi chịu ảnh hưởng rõ nét nhất của tác động
biến đổi khí hậu.
Ý nghĩa quan trọng nhất là chọn tạo được giống lúa có nền di truyền
giống Bắc Thơm 7 nhất, đồng thời mang locus gen Saltol, có khả năng sinh
trưởng phát triển bình thường trong điều kiện mặn.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Là các giống lúa thuần mang gen locus gen chịu mặn (Saltol) được nhập
nội từ IRRI, các giống lúa thuần đang được trồng phổ biến ở miền Bắc Việt
Nam và các chỉ thị phân tử có liên quan được sử dụng trong nghiên cứu.
4.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
Thí nghiệm được triển khai tại: Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử thuộc
Viện Di truyền Nông nghiệp (Từ Liêm, Hà Nội); Trung tâm Chuyển giao Công
nghệ và Khuyến nông (Thanh Trì, Hà Nội); huyện Giao Thuỷ, Nam Định.
Thời gian nghiên cứu: Từ năm 2010 đến năm 2013.
5. Những đóng góp mới của luận án
Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại
(MABC) là một trong những công trình nghiên cứu đầu tiên trong nghiên cứu
cải tiến giống lúa Bắc Thơm 7 về đặc tính chịu mặn cho vùng ven biển Đồng
Bằng Sông Hồng.
Sử dụng phương pháp chọn giống bang phương pháp MABC có thể
chuyển được locus gen/ gen đích vào giống trong khoảng 2-3 thế hệ, trong khi
sử dung phương pháp lai trở lai phải mất ít nhất 8 thế hệ.
Sử dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại đã
quy tụ locus gen chịu mặn Saltol vào giống lúa Bắc Thơm 7 với đầy đủ các đặc
tính quý của giống nhưng có thể chịu mặn đến 6 ‰.
3
6. Cấu trúc của Luận án
Luận án được trình bày trong 153 trang, 25 bảng số liệu và 31 hình.
Không kể phần mở đầu 4 trang, các phần còn lại được chia làm 4 chương,
trong đó: Chương I: Tổng quan tài liệu nghiên cứu 53 trang, Chương II: Vật
liệu, Nội dung và Phương pháp nghiên cứu: 15 trang, Chương III: Kết quả
nghiên cứu và thảo luận: 84 trang, Chương IV: Kết luận và Đề nghị: 2 trang.
Ngoài ra còn có các phụ lục. Luận án sử dụng 110 tài liệu tham khảo, trong đó
23 tài liệu Tiếng Việt, 87 tài liệu tiếng Anh và sử dụng 16 trang web.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp trên thế
giới và Việt Nam
1.1.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp trên thế giới
Những thách thức của biến đổi khí hậu đối với sản xuất lúa gạo là vô cùng
quan trọng. Theo báo cáo của FAO (2010), trên 800 triệu ha đất trên toàn thế
giới bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi muối và khoảng 20% diện tích tưới
(khoảng 45 triệu ha) được ước tính bị vấn đề xâm nhập mặn theo mức độ khác
nhau [38]. Ở Châu Á nếu nước biển dâng lên 1m, 10.000km2 đất canh tác và
diện tích nuôi trồng thủy sản trở thành đầm lầy ngập mặn.
1.1.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng nặng nề do mực nước
biển dâng. Các nhà khoa học chỉ ra rằng, khi nước biển dâng, tùy mức độ sẽ có
những phần diện tích canh tác ở Đồng bằng Sông Cửu Long, Đồng bằng Sông
Hồng, các đồng bằng duyên hải khác bị ngập mặn. Việt Nam là một trong
những nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất bởi mực nước biển dâng, dẫn đến
sự xâm nhiễm mặn ngày càng gia tăng, chủ yếu là Đồng bằng Sông Hồng và
Đồng bằng Sông Cửu Long.
1.2. Đất nhiễm mặn và các vùng nhiễm mặn ở Việt Nam
1.2.1. Đất nhiễm mặn
Đất có thành phần cơ giới nặng. Tỉ lệ sét từ 50-60%. Đất chặt, thấm nước
kém. Không bị ướt, dẻo dính. Khi bị khô đất co lại, nứt nẻ, rắn chắc, khó làm đất.
Đất chứa nhiều Na+ dưới dạng muối tan NaCl, Na2SO4 nên áp suất thẩm
thấu dung dịch đất lớn làm ảnh hưởng tới quá trình hút nước và dinh dưỡng cây
trồng.
Đất có phản ứng trung tính hoặc hơi kiềm và hoạt động của vi sinh vật yếu.
1.2.2. Giới thiệu chung về đặc điểm các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam
Theo tác giả Hoàng Kim, Phạm Văn Biên và R.H.Howeler (2003) thì
nước ta có khoảng 1 triệu ha đất nhiễm mặn, trong đó có 2 vùng nhiễm mặn
lớn là: ĐBSH thuộc các tỉnh như: Thái Bình, Hải Phòng, Nam Định, Ninh
