Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn thạc sĩ ĐáNH GIÁ NGUỒN GEN PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG BỆNH BẠC LÁ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN VĂN KHỞI ðÁNH GIÁ NGUỒN GEN PHỤC VỤ CHỌN TẠO GIỐNG LÚA KHÁNG BỆNH BẠC LÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… i LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Khởi Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận ñược sự giúp ñỡ tận tình của nhiều cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến PGS.TS Phan Hữu Tôn, người ñã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám ðốc và các cán bộ công nhân viên chức Viện Cây lương thực và cây thực phẩm ñã tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực tập. Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô trong Viện ðào tạo sau ñại học, khoa Nông học, bộ môn Di truyền chọn giống, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ủng hộ và giúp ñỡ tôi hoàn thành khóa luận này. Xin cảm ơn gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ, ñộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2008 Tác giả Nguyễn Văn Khởi Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan………………………………………………………………… i Lời cảm ơn…………………………………………………………………….ii Mục lục……………………………………………………………………….iii Danh mục bảng……………………………………………………………….vi Danh mục hình ………………………………………………………………vii Danh mục các chữ viết tắt………………………………………………… viii I. MỞ ðẦU 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục ñích 2 1.3. Yêu cầu 2 II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Nguồn gen và vấn ñề bảo quản nguồn gen cây lúa 3 2.2.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa 3 2.1.1.1. Nguồn gốc 3 2.1.1.2. Phân loại 4 2.1.2. Hiện trạng sử dụng nguồn gen cây lúa 5 2.1.3. Vấn ñề bảo quản nguồn gen cây lúa 6 2.1.4. Các hướng sử dụng nguồn gen lúa 7 2.1.5. Các kỹ thuật sinh học áp dụng ñể tạo nguồn gen cây lúa 8 2.2. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa 10 2.2.1. Nguồn gốc và phân bố của bệnh bạc lá lúa 10 2.2.2. Tác hại của bệnh bạc lá lúa 11 2.2.3. Nguyên nhân gây bệnh bạc lá lúa 12 2.2.4. Triệu chứng bệnh bạc lá lúa 14 2.2.5. Quy luật phát sinh, phát triển của bệnh bạc lá lúa ở Việt Nam 15 2.2.6. Các biện pháp phòng trừ bệnh bạc lá lúa 17 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… iv 2.2.7. Cơ sở khoa học và các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá lúa 19 2.2.8. Tình hình nghiên cứu bệnh bạc lá lúa 24 2.2.9. Các phương pháp chọn tạo giống kháng bệnh 29 2.3. Một số kết quả nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam 33 III. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 3.1. Vật liệu nghiên cứu 39 3.2. ðịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 41 3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 41 3.3.1. Nội dung 1 41 3.3.2. Nội dung 2 43 3.3.3. Nội dung 3 44 3.4. Phương pháp xử lý số liệu 50 IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 4.1. Kết quả theo dõi ñặc ñiểm nông sinh học của các giống lúa tham gia thí nghiệm vụ xuân 2011 51 4.1.1. Tình hình sinh trưởng phát triển ở giai ñoạn mạ 51 4.1.2. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng 53 4.1.3. Một số ñặc ñiểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm liên quan ñến tính chống bệnh bạc lá 60 4.1.4. Chiều cao cây và khả năng ñẻ nhánh của các giống lúa tham gia thí nghiệm 64 4.1.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 67 4.1.6. Kết quả ñánh giá chất lượng gạo 71 4.2. Khả năng chống chịu ở ñiều kiện tự nhiên với sâu bệnh hại của các giống lúa tham gia thí nghiệm 74 4.3. ðánh giá khả năng kháng bệnh bạc lá bằng lây nhiễm bệnh nhân tạo 77 4.4. Kết quả ứng dụng chỉ thị phân tử DNA phát hiện gen Xa4, xa5, Xa7 82 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… v 4.4.1. Kiểm tra ñộ tinh sạch của DNA 82 4.4.2. Nhân DNA và ñiện di sản phẩm xác ñịnh các Xa – gens 82 4.5. Giới thiệu một số giống triển vọng 87 V. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 88 5.1. Kết luận 88 5.2. ðề nghị 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Danh sách các chủng vi khuẩn gây bệnh bạc lá ñem lây nhiễm 39 Bảng 3.2. Danh mục các giống lúa tham gia thí nghiệm 40 Bảng 4.1. Tình hình sinh trưởng ở giai ñoạn mạ của các giống lúa 52 Bảng 4.2. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng của các giống lúa 55 Bảng 4.3. ðặc ñiểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm 61 Bảng 4.4. Chiều cao cây và khả năng ñẻ nhánh của các giống lúa 65 Bảng 4.5. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống 69 Bảng 4.6. Một số ñặc tính chất lượng gạo của các giống lúa 72 Bảng 4.7. Khả năng chống chịu với một số sâu bệnh hại chính của các giống 75 Bảng 4.8. Chiều dài vết bệnh lây nhiễm nhân tạo với các chủng vi khuẩn 78 Bảng 4.9. ðánh giá khả năng kháng, nhiễm bệnh bạc lá với các chủng vi khuẩn79 Bảng 4.10. Kết quả chạy PCR tìm gen kháng bệnh bạc lá 83 Bảng 4.11. Giới thiệu một số giống triển vọng 87 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… vii DANH MỤC HÌNH Hình 4.1: Kết quả lây nhiễm nhân tạo của giống 100138 81 Hình 4.2. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa4 85 Hình 4.3. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen xa - 5 85 Hình 4.4. Kết quả ñiện di xác ñịnh gen Xa – 7 86 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism ALP Amplicon Length Polymorphism CCC Chiều cao cây CNSH Công nghệ sinh học ðHNN HN ðai học Nông Nghiệp Hà Nội EGMS Enviroment Sensitive Genic Male Sterile F.T Fertile Temperature IRRI International rice research instute MAS Marker Assisted Selection NST Nhiễm sắc thể NSTN Năng suất tiềm năng PCR Polymerase chain reaction PGMS Photoperoid sensitive Genic Male Sterile RAPD Random Amplified Polymorpism DNA RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism S.T Sterile Temperature SSR Single Sequence Repeat, Microsatellite TGMS Thermosensitive Genic Male Sterile TGST Thời gian sinh trưởng Viện DTNN Viện di truyền Nông Nghiệp Viện KHKTNNVN Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Việt Nam Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp …………………… 1 I. MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới (lúa mì, lúa, ngô). Ngoài ñược sử dụng làm lương thực thì sản phẩm phụ của lúa gạo còn có vai trò quan trọng trong ngành chế biến cũng như cho ngành chăn nuôi. Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt ñới gió mùa nên rất thích hợp cho cây lúa phát triển. Từ lâu, cây lúa ñã trở thành cây lương thực chủ yếu và có ý nghĩa quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. ðể từ m bột nước nông nghiệp lạc hậu trở thành nước xuất khẩu gạo thứ hai thế giới thì ngoài những ñiều kiện tự nhiên thuận lợi cùng kinh nghiệm sản xuất lúa nước từ lâu ñời của người dân cần phải kể ñến sự phát triển vượt bậc về khoa học nông nghiệp trong ñó, công tác giống và bảo vệ thực vật chiếm một vị trí hết sức quan trọng. Hiện nay việc nâng cao năng suất và sản lượng lúa vẫn ñược xem là chiến lược của nhiều vùng sản xuất lúa. Tuy nhiên, một trong những nguyên nhân cơ bản làm giảm năng suất và sản lượng lúa hàng năm là sâu bệnh. Trong ñó, bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây hại nặng. Bệnh bạc lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra, là một trong những bệnh nhiệt ñới nguy hiểm nhất ñối với cây lúa miền Bắc Việt Nam. Bệnh gây hại hại trên nhiều giống khác nhau, ñặc biệt là các giống lúa thuần và lúa lai nhập nội từ Trung Quốc . Các biện pháp phòng trừ như biện pháp canh tác, chế ñộ bón phân hợp lý, biện pháp hoá học… ñều cho hiệu quả không cao. Biện pháp phòng chống hữu hiệu nhất là chọn giống kháng bệnh. Muốn chọn tạo giống kháng bệnh bạc lá lúa thành công và bền vững thì trước hết phải có nguồn vật liệu phong phú. ðể sử dụng nguồn vật liệu này một cách hiệu quả chúng ta phải ñánh giá ñược các ñặc ñiểm nông sinh học cũng như khả năng chứa gen kháng của chúng. Hiện nay ñã có nhiều gen kháng [...]... năng ch a gen kháng nh m xây d ng cơ s d li u v ngu n gen ph c v công tác ch n t o gi ng lúa kháng b nh b c lá - Tuy n ch n ñư c m t s m u gi ng lúa có năng su t cao, ch t lư ng t t và ch a gen kháng b nh b c lá (Xa4, xa5, Xa7) 1.3 Yêu c u - ðánh giá các ñ c ñi m nông sinh h c quan tr ng, năng su t và ch t lư ng c a các m u gi ng lúa - ðánh giá kh năng kháng b nh b c lá c a các m u gi ng lúa nghiên... Năm 1978, Sidhu và ctv ñã phân tích gen c a 74 gi ng lúa cho k t qu như sau: Gen Xa – 4: 18 gi ng lúa, gen Xa – 4b: 20 gi ng lúa, gen xa – 5: 32 gi ng lúa Theo Sudhi, kh năng kháng b nh b c lá c a các gi ng lúa DV85, DV86 và DZ 78 ñư c quy ñ nh b i 2 Xa – gen liên k t: xa – 5 và Xa7 Trong th i kỳ lúa ñ nhánh n u cây lúa ñư c chăm sóc c n th n thì tính kháng c a gen l n xa – 5 có th ñư c th hi n vào... mang gen kháng b c lá (Nguy n Văn Vi t và c ng s , 2006) [50] Năm 2005, TS Phan H u Tôn và c ng s ñã ng d ng k thu t PCR phát hi n 4 gen kháng b c lá t 500 gi ng lúa ñ a phương, k t qu thu ñư c 56 gi ng ch a gen Xa – 4, 36 gi ng ch a gen xa – 5, 16 gi ng ch a Xa -7, không có gi ng nào chưa gen Xa – 21 Gi ng t thơm N46 năng su t cao, ch t lư ng g o ngon ch a gen kháng b nh b c lá ñang là gi ng lúa ñư... ng ch a ña gen s kháng b nh b n v ng hơn gi ng ch a ñơn gen Do v y ngư i ta chú tr ng t i vi c ch n gi ng ch a ña gen kháng, gi ng có tính kháng ngang hơn là gi ng có tính kháng d c Ngư i ta có th chia tính kháng sâu b nh thành hai nhóm: * Tính kháng ngang, kháng d c - Tính kháng d c (vertical resistance) còn ñư c g i là tính kháng chuyên bi t ñ i v i nòi, tính kháng không ñ ng nh t , tính kháng ch t... nghi m kh o sát kh năng kháng b nh b c lá lúa c a các gi ng IR20, IR22, IR1529 – 680 – 3 ñã xác ñ nh ñư c m t gen kháng tr và ñ t tên là Xa – 4 các gi ng lúa IR 1330 – 3 – 2 và Pelita 1/1 có tính kháng b c lá m nh quy t ñ nh b i gen tr i Xa – 4, ngư c l i gi ng lúa Chinsurah Boro II ñư c quy t ñ nh b i gen l n xa – 5 Gen tr i Xa – 4 còn Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông... m t các tr c ti p ho c gián ti p b i các gen không ñ c Ngư i ta cho r ng nh ng gen kháng s mã hoá các “elicitor” ñ i v i t ng “elicitor” riêng bi t (Staskawicz và CTV, 1995) [40] Vào nh ng năm 80, Vi n nghiên c u lúa qu c t (IRRI) ñã xác ñ nh b n ch t di truy n tính kháng b nh b c lá lúa là do gen quy ñ nh Cơ ch ch ng b nh b c lá là cơ ch kháng ch ñ ng Theo thuy t ' 'gen ñ i gen' ' (Flor, 1956): N u... nghiên c u tính kháng tr i c a các gi ng lúa khác nhau khi lây b nh nhân t o vi khu n gây b nh b c lá, phát hi n gi ng DZ192 và BJ1 có kh năng kháng b nh b c lá và có ch a gen kháng b nh [29] Năm 1973, Murty và ctv ñã kh o sát kh năng kháng b nh b c lá c a các gi ng lúa Sigadis, TKM6, BJ1, Wase Aikoku 3, PI 215936, Zenith và B589 A4 – 18 – 1 ñã ch ra r ng các gi ng lúa này có ít nh t 3 gen kháng các nhóm... tính kháng không b n v ng - Tính kháng ngang (horizontance resistance) còn ñư c g i là tính kháng toàn ph n, tính kháng ñ ng nh t, tính kháng ña gen S khác nhau gi a tính kháng ngang và tính kháng d c: Tính kháng d c Tính kháng ngang Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 22 - S chuyên tính c a nòi cho ph n ng - S không chuyên tính c a nòi cho ph n kháng. ..ñư c phát hi n, v i 3 gen Xa4, xa5 và Xa7 là các gen có ý nghĩa quan tr ng trong vi c ch n t o gi ng lúa kháng b nh, b i chúng có kh năng kháng ñư c h u h t các ch ng vi khu n gây b nh mi n b c Vi t Nam (Phan H u Tôn và Bùi Tr ng Th y, 2004) Trên cơ s ñó, chúng tôi ti n hành nghiên c u ñ tài: “ðánh giá ngu n gen ph c v ch n t o gi ng lúa kháng b nh b c lá 1.2 M c ñích - ðánh giá ñư c các ñ c ñi m... k thu t PCR, ngư i ta có th tìm ki m nh ng gen kháng chính, nh ng gen như v y có th nhanh chóng ñư c phân l p và ñánh d u phân t Nh v y, s ph i h p l i các gen kháng s giúp cho tính kháng tr nên n ñ nh hơn Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p …………………… 23 2.2.8 Tình hình nghiên c u b nh b c lá lúa Ngay t khi b nh b c lá lúa phát sinh và gây h i ñ u tiên (Nh t B n)