BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI      HOÀNG VIỆT CƯỜNG ƯU THẾ LAI VỀ CÁC ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC LIÊN QUAN ðẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ T Ổ HỢP LÚA LAI F1 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VĂN CƯỜNG 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 ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Hoàng Việt Cường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ của các cá nhân và tập thể. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phạm Văn Cường –Bộ môn Cây Lương Thực, Khoa Nông học, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, người ñã hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài và hoàn chỉnh luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Nông học, Viện ðào tạo Sau ñại học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, ñặc biệt là các thầy, cô giáo trong Bộ môn Cây lương thực ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. ðể hoàn thành luận văn này tôi còn nhận ñược sự ñộng viên, khích lệ của gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn những tình cảm cao quý ñó. Hà Nội, ngày 25 tháng 04 năm 2010 Tác giả luận văn Hoàng Việt Cường 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 chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục ñồ thị ix 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1 Biến ñổi khí hậu – thách thức với vấn ñề sử dụng nước cho sản xuất nông nghiệp 3 2.2 Hạn hán ảnh hưởng trực tiếp ñến sản xuất lúa gạo Thế giới và Việt Nam 4 2.3 ðặc ñiểm chống chịu hạn của cây lúa 8 2.4 Ưu thế lai và dòng bất dục ñực nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS) ở cây lúa 13 2.4.1 Ưu thế lai và những biểu hiện ưu thế lai ở cây lúa 13 2.4.2 Dòng bất dục ñực gen nhân mẫn cảm nhiệt ñộ (TGMS) ở cây lúa 21 2.5 Ưu thế lai về khả năng chống chịu hạn của cây lúa 22 2.6 Chọn lọc tính trạng chống, chịu hạn ở cây lúa. 23 3 NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 Nội dung 1: Ưu thế lai về các ñặc ñiểm quang hợp và nông học liên quan ñến khả năng chịu hạn của các con lai F1 ở giai ñoạn trỗ 29 3.1.1 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 29 3.1.2 Phương pháp nghiên cứu 30 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… iv 3.2 Nội dung 2: ƯTL về các ñặc tính của rễ trong ñiều kiện hạn giai ñoạn nảy mầm các con lai F1. 32 3.2.1 Vật liệu, thời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu 32 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu 33 3.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 34 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 4.1 Một số chỉ tiêu quang hợp và nông học và ưu thế lai về các chỉ tiêu này ở F1, dòng bố mẹ tại các giai ñoạn khác nhau khi xử lý hạn ở thờikỳ trỗ 35 4.1.1 Cường ñộ quang hợp và ưu thế lai về cường ñộ quang hợp 35 4.1.2 Cường ñộ thoát hơi nước và ưu thế lai về cường ñộ thoát hơi nước 39 4.1.3 Hiệu suất sử dụng nước và ưu thế lai về hiệu suất sử dụng nước 43 4.1.4 ðộ nhạy khí khổng và ưu thế lai về ñộ nhạy khí khổng 47 4.1.5 Hàm lượng CO2 trong gian bào và ưu thế lai về hàm lượng CO2 trong gian bào 51 4.1.6 ðộ dẫn của tế bào thịt lá và ưu thế lai về ñộ dẫn của tế bào thịt lá 55 4.1.7 Chỉ số SPAD (hàm lượng Chlorophyll) và ưu thế lai về chỉ số SPAD của các con lai F1 và dòng bố mẹ 59 4.1.8 ðộ cuộn, ñộ thiếu bão hòa của lá ñòng và ưu thế lai về ñộ cuộn, ñộ thiếu hụt bão hòa 63 4.1.9 Thế năng giữ nước trong thân chính và ưu thế lai về thế năng giữ nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 66 4.1.9 Thế năng giữ nước trong thân chính và ưu thế lai về thế năng giữ nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 66 4.1.10 Mối quan hệ giữa CðQH và một số chỉ tiêu sinh lý 68 4.2 Ưu thế lai về một số chỉ tiêu nông học của lúa lai F1 71 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… v 4.2.1 Chiều cao cây và ưu thế lai về chiều cao cây của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 71 4.2.2. Số nhánh ñẻ và ưu thế lai về số nhánh trên khóm của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 75 4.2.3 Số lá trên thân chính và ưu thế lai về số lá trên thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các giai ñoạn sinh trưởng 78 4.2.4 Khối lượng chất khô tích lũy và ưu thế lai về khối lượng chất khô tích lũy của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 81 4.2.5 Các yếu tố cấu thanh năng suất, năng suất cá thể và ưu thế lai về các yếu tố cấu thanh năng suất, năng suất cá thể của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo tại giai ñoạn trỗ 85 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 96 5.1 Kết luận 96 5.2 ðề nghị 97 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CER: Cường ñộ quang hợp Gs: ðộ nhạy khí khổng Ci: Hàm lượng CO 2 trong gian bào Tr: Cường ñộ thoát hơi nước Gm: ðộ dẫn của tế bào thịt lá WUE: Hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp SPAD: Chỉ số SPAD – Một chỉ số tương quan thuận với hàm lượng Chlorophyll trong lá. IRRI: Viện nghiên cứu Lúa quốc tế FAO: Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực thế giới TGMS: Dòng bất dục ñực gen nhân mẫn cảm với nhiệt ñộ ƯTL: Ưu thế lai Hm: Ưu thế lai vượt trung bình bố mẹ hay Ưu thế lai giả ñịnh Hb: Ưu thế lai vượt dòng bố hay Ưu thế lai thực Hs: Ưu thế lai vượt ñối chứng hay Ưu thế lai chuẩn STT: Số thứ tự Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích lúa chịu ảnh hưởng của hạn ở châu Á (triệu ha) 5 2.2 Thiệt hại do hạn hán gây ra hàng năm tại một số nước trên thế giới 7 4.1 Cường ñộ quang hợp của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong các giai ñoạn xử lý hạn 36 4.2 Ưu thế lai về cường ñộ quang hợp của các con lai F1 trong các giai ñoạn xử lý hạn 38 4.3 Cường ñộ thoát hơi nước của các con lai F1 và dòng bố mẹ 40 4.4 Ưu thế lai về cường ñộ thoát hơi nước của các con lai F1 trong các giai ñoạn xử lý hạn 42 4.5 Hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng 44 4.6 Ưu thế lai về hiệu suất sử dụng nước trong quang hợp của các THL lai F1 46 4.7 ðộ nhạy khí khổng của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng 48 4.8 Ưu thế lai về ñộ nhạy khí khổng của các con lai F1 50 4.9 Hàm lượng CO 2 trong gian bào của các con lai F1 và dòng bố mẹ 52 4.10 Ưu thế lai về hàm lượng CO 2 trong gian bào của các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 54 4.11 ðộ dẫn tế bào thịt lá của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứngtrong ñiều kiện hạn nhân tạo 56 4.12 Ưu thế lai về ñộ dẫn tế bào thịt lá của các con lai F1 58 4.13 Chỉ số SPAD của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 60 4.14 Ưu thế lai về chỉ số SPAD của các con lai F1 62 4.15 ðộ cuộn và ñộ thiếu hụt bão hòa của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 63 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… viii 4.16 Ưu thế lai về ñộ cuộn và ñộ thiếu hụt bão hòa của các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 65 4.17 Thế nước trong thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 67 4.18 Ưu thế lai về thế nước trong thân chính của các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 68 4.19 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các thời kỳ sinh trưởng 73 4.20 Ưu thế lai về chiều cao cây của các con lai F1 qua các thời kỳ sinh trưởng 74 4.22 Ưu thế lai về số nhánh ñẻ của các con lai F1 qua các thời kỳ sinh trưởng 77 4.23 ðộng thái ra lá trên thân chính của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các thời kỳ sinh trưởng 79 4.24 Ưu thế lai về số lá trên thân chính của các con lai F1 qua các thời kỳ sinh trưởng 80 4.25 Khối lượng chất khô tích lũy của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 82 4.26 Ưu thế lai về khối lượng chất khô tích lũy của các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 84 4.27 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 85 4.28 Ưu thế lai về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 89 4.29 Tỷ lệ ñâm xuyênñâm xuyên của rễ mầm ở các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng trong ñiều kiện hạn nhân tạo 94 4.30 Ưu thế lai về khả năng ñâm xuyên của rễ mầm ở các con lai F1 trong ñiều kiện hạn nhân tạo 95 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………… ix DANH MỤC ðỒ THỊ STT Tên ñồ thị Trang 1 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và cường ñộ thoát hơi nước (CðTHN) tại giai ñoạn hạn ở các công thức hạn -60KPa (A) và không xử lý hạn (B) 69 2 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và ðộ dẫn tế bào thịt lá (Gm) ở các công thức hạn và ñối chứng không xử lý hạn (B) 70 3 ðồ thị tương quan giữa cường ñộ quang hợp (CðQH) và ðộ nhạy khí khổng (GS) tại giai ñoạn hạn ở các công thức hạn - 60KPa (A) và không hạn (B) 71 4 ðồ thị tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các con lai F1, dòng bố và giống ñối chứng khi hạn giai ñoạn trỗ 91 5 ðồ thị tương quan giữa năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các con lai F1 và dòng bố, giống ñối chứng khi không xử lý hạn giai ñoạn trỗ 92 [...]... nh, ưu th lai th c và ưu th lai chu n: - Ưu th lai gi ñ nh: Hm (%) = (( F1- 1/2(P1 +P2 )) / 1/2(P1 +P2) x 100 Hm: Ưu th lai gi ñ nh hay ưu th lai trung bình F1 : S ño trung bình c a tính tr ng con lai F1 P1: S ño trung bình c a tính tr ng P1 P2: S ño trung bình c a tính tr ng P2 - Ưu th lai th c: Hb (%) = (F1 – Pb)/Pb x 100 Hb (%): Ưu th lai th c F1: S ño c a tính tr ng Pb: S ño tính tr ng con lai F1. .. con lai F1 thu ñư c b ng cách lai gi a b , m khác nhau v m t di truy n, chúng t ra hơn h n b , m v sinh trư ng, s c s ng, sinh s n, ch t lư ng, kh năng thích ng và m t s ñ c trưng, ñ c tính tính khác Vi c s d ng ưu th lai F1 trong s n xu t ñ i trà, nh m tăng thu nh p và hi u qu kinh t ñư c g i là khai thác ưu th lai Có th phân ra các d ng th hi n ưu th lai: Ưu th lai sinh s n; ưu th lai các cơ quan. .. lai v các ñ c tính nông sinh h c liên quan ñ n kh năng ch u h n c a m t s t h p lúa lai F1 1.2 M c tiêu nghiên c u - ðánh giá bi u hi n ƯTL v m t s ñ c ñi m quang h p và nông h c liên quan ñ n kh năng ch u h n c a lúa lai F1 và dòng b m - ðánh giá ƯTL v các ñ c tính c a r trong ñi u ki n h n giai ño n n y m m c a các con lai F1 và dòng b m - Xác ñ nh m t s t h p lai có ƯTL và năng su t t t trong... n; ưu th lai các cơ quan b ph n sinh dư ng và ưu th lai th hi n tính ch ng ch u ñ i v i các tác ñ ng c a các y u t môi trư ng ð ñ nh lư ng m c ñ th hi n ưu th lai c a các tính tr ng, ngư i ta phân ưu th lai thành các trư ng h p sau: - Ưu th lai th c: Con lai F1 vư t hơn d ng b m t t nh t theo tính tr ng nghiên c u (v chi u dương ho c chi u âm) - Ưu th lai chu n: Con lai F1 vư t hơn giá tr c a m t gi... (Pandey, 2007) Lúa lai là bư c ñi ñ t phá trong công tác gây t o gi ng lúa, t o ra phương pháp có hi u qu ñ tăng năng su t S d ng r ng rãi ưu th lai (ƯTL) vào s n xu t ñã góp ph n làm tăng năng su t nhi u lo i cây tr ng ñ c bi t là cây lúa v i năng su t cao và kh năng ch ng ch u cao hơn so v i lúa ñ a phương và lúa c i ti n Lúa lai F1 có ưu th lai v ña s các tính tr ng so v i lúa thu n như sinh trư ng... ñem so sánh - Ưu th lai trung bình: Con lai F1 vư t hơn giá tr trung bình c a các gi ng b m Như v y, ưu th lai là m t hi n tư ng sinh h c t ng h p th hi n các ưu vi t theo nhi u tính tr ng con lai F1 khi ti n hành lai b m ñư c phân bi t theo ngu n g c, ñ xa di truy n, ñi u ki n sinh thái S th hi n ưu vi t c a tính tr ng con lai F1 ñem l i ích cho ti n hoá và cho t o gi ng nh ng ñi u ki n sinh thái và... lai F1 b ho c m cao nh t - Ưu th lai chu n: Hs (%) = ( F1- S)/S x 100 Hs (%): Ưu th lai chu n F1: S ño c a tính tr ng S: S ño c a tính tr ng Nh ng bi u hi n ưu th lai con lai F1 gi ng chu n cây lúa ñư c ñánh giá thông qua các tính tr ng v s lư ng cũng như ch t lư ng: Ưu th lai v tính tr ng chi u cao cây: Chi u cao cây ph thu c vào b m chúng, do ñó v chi u cao c a con lai F1 có th âm ho c dương ho c... u c a Sarker và cs (2001) ch ng minh r ng lúa lai F1 cho năng su t cao hơn b m c a chúng là do có lư ng ch t khô tích lũy cao hơn t t c các th i kỳ sinh trư ng Ưu th lai v quang h p ñư c xác ñ nh là ñ c tính v sinh lý ñóng góp kh i lư ng ch t khô tích lũy r t cao c a lúa lai F1 (Ph m Văn Cư ng và cs, 2003, 2004) Lúa lai F1 t dòng TGMS cho ưu th lai v cư ng ñ quang h p, ñ d n khí kh ng và hi u su t s... y, con lai F1 ưu th lai thư ng xu t hi n dương và xu t hi n hi u ng c ng và tr i, Các nhà khoa h c Trung Qu c ñã nghiên c u cư ng ñ hô h p, cư ng ñ quang h p lúa lai và ñã phát hi n lúa lai có di n tích lá l n, hàm lư ng di p l c t cao hơn, nên hi u su t quang h p, cư ng ñ quang h p cao hơn lúa thu n kho ng 30- 40% Ngư c l i, cư ng ñ hô h p c a lúa lai th p hơn lúa thu n t 5- 27%, vì v y kh năng tích... cơ b n cho m t n n nông nghi p s ch và n n nông nghi p sinh thái b n v ng Nghiên c u tính ch ng ch u b nh ñ o ôn c a cây lúa các nhà khoa h c cho r ng: tính ch ng b nh ñ o ôn c a cây lúa là do 12 gen tr i khác nhau là Pi-1; Pi-2, Pi-3… ñi u khi n , Vi c t o ra các gi ng lúa thu n kháng ñư c b nh ñ o ôn m t cách n ñ nh g p nhi u khó khăn hơn so v i các gi ng lúa lai; vì con lai F1 tính tr ng kháng ñ . lai về các ñặc tính nông sinh học liên quan ñến khả năng chịu hạn của một số tổ hợp lúa lai F1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - ðánh giá biểu hiện ƯTL về một số ñặc ñiểm quang hợp và nông học liên. TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI      HOÀNG VIỆT CƯỜNG ƯU THẾ LAI VỀ CÁC ðẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC LIÊN QUAN ðẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA MỘT SỐ T Ổ HỢP LÚA LAI F1 LUẬN. cây của các con lai F1 và dòng bố mẹ tương ứng qua các thời kỳ sinh trưởng 73 4.20 Ưu thế lai về chiều cao cây của các con lai F1 qua các thời kỳ sinh trưởng 74 4.22 Ưu thế lai về số nhánh