Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ XUÂN PHƢƠNG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thái Nguyên - 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LÊ XUÂN PHƢƠNG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHỊU MẶN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHỈ THỊ PHÂN TỬ CHO VÙNG VEN BIỂN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Mã số: 60 42 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. LÊ HÙNG LĨNH Thái Nguyên - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Hùng Lĩnh, sự giúp đỡ của các cán bộ tại Bộ môn Sinh học phân tử - Viện Di truyền nông nghiệp. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014 Tác giả luận văn Lê Xuân Phƣơng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sỹ này, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Hùng Lĩnh - Trưởng Bộ môn sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông Nghiệp, người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn chỉnh luận văn của mình. Bên cạnh đó, tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu, nhiệt tình của tập thể cán bộ thuộc: 1. Bộ môn Sinh học phân tử - Viện Di truyền Nông nghiệp 2. Khoa Khoa học sự sống, Đại học Khoa học Thái Nguyên Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên, khích lệ, chia sẻ những khó khăn cùng tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Thái Nguyên, ngày 19 tháng 9 năm 2014 Tác giả luận văn Lê Xuân Phƣơng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1. Dự báo mức gia tăng trung bình toàn cầu của nhiệt độ không khí và mực nước biển theo các kịch bản biến đổi khí hậu khác nhau 9 Bảng 2.1. Thông tin về các chỉ thị phân tử trên NST1 29 Bảng 2.2. Thành phần dinh dưỡng của môi trường Yoshida 35 Bảng 2.3. Đánh giá tiêu chuẩn cải tiến (SES) qua quan sát mức hại của mặn ở giai đoạn mạ (IRRI, 1997) 37 Bảng 3.1. Kết quả thanh lọc mặn sau 2 tuần của các giống 43 Bảng 3.2. 478 44 Bảng 3.3. Kết quả thanh lọc mặn sau 2 tuần của các dòng 50 Bảng 3.4 2013 tại Giao Thủy, Nam Định 51 Bảng 3.5. Năng suất và các yếu tố cấu tăng năng suất của các dòng tham g 2013 53 Bảng 3.6. 2014 tại Giao Thủy, Nam Định 55 Bảng 3.7. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất các dòng tham gia thí nghiệm tại Giao Thủy, Nam Định 2014 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình trang Hình 1.1. Dự báo sự thay đổi của mực nước biển đến năm 2100 6 Hình 1.2. Diễn biến nhiệt độ ở quy mô toàn cầu và khu vực 6 Hình 1.3. Diễn biến của nhiệt độ (a) và lượng mưa (b) ở Việt Nam 11 trong 50 năm 11 Hình 1.4. Diễn biến của mực nước biển tại trạm hải văn Hòn Dấu 12 Hình 2.1. Vị trí các chỉ thị trên NST1 và Locus gen Saltol 28 Hình 2.2. Sơ đồ phương pháp MABC ……………… ……………………33 3.1. 6 (P1) và FL478 (P2) 46 Hình 3.2. 1 F 1 47 Hình 3.3. 1 F 1 48 Hình 3.4. 1 F 2 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Nội dung 1 ANLT An ninh lương thực 2 BĐKH Biến đổi khí hậu 3 CNSH Công nghệ sinh học 4 Cs Cộng sự 5 CTAB Cetyl trimethyl amonium bromide 6 EB Extraction buffer 7 ENSO El Nino Southern Oscillation 8 FAO Tổ chức lương thực thế giới 9 IPCC Uỷ ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu của Liên hiệp quốc 10 IRRI The International Rice Research Institute - Viện Nghiên cứu lúa quốc tế 11 MABC Marker assisted backcrossing - Chọn giống hồi giao nhờ chỉ thị phân tử 12 MAS Marker assisted selection - Chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử 13 NST Nhiễm sắc thể 14 PCR Polymerase Chain Reaction - Phản ứng trùng hợp chuỗi 15 QTL/QTLs Quantitative Trait Loci(s) - Locus kiểm soát tính trạng số lượng 16 SSR Simple Sequence repeat - Sự lặp lại của trình tự đơn giản 17 TBE Tris - Bric Acid - EDTA 18 TE Tris - EDTA 19 TGST Thời gian sinh trưởng 20 WB Ngân hàng thế giới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cám ơn ii Danh mục bảng iii Danh mục hình iv Danh mục các từ viết tắt v Mục lục vi MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 3. Nội dung Nghiên cứu 2 4. Ý nghĩa của đề tài 3 4.1. Ý nghĩa khoa học 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4 5.1. Đối tượng nghiên cứu 4 5.2. Phạm vi nghiên cứu 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5 1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới và Việt Nam 5 1.1.1. Tình hình của BĐKH trên Thế giới 5 1.1.2. Ảnh hưởng của BĐKH tại Việt Nam 10 1.2. Nghiên cứu di truyền và chọn giống lúa chịu mặn 13 1.2.1. Cơ sở di truyền tính chống chịu mặn ở cây lúa 13 1.2.2. Ứng dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa chịu mặn 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii 1.2.3. Nghiên cứu lập bản đồ QTL/gen Saltol chịu mặn từ giống lúa Pokkali 18 1.2.4. Ứng dụng phương pháp chọn tạo giống bằng chỉ thị phân tử trong tạo giống lúa chịu mặn 19 1.2.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn trong nước 23 Chƣơng 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. Vật liệu nghiên cứu 28 2.2. Địa điểm nghiên cứu 30 2.3. Nội dung nghiên cứu 30 2.4. Phương pháp nghiên cứu 30 2.4.1. Phương pháp lai hữu tính giữa giống lúa cho và nhận gen 30 2.4.2. Phương pháp chọn lọc nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) 32 2.4.3. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng 34 2.4.4. Phương pháp thử độ mặn nhân tạo 34 2.4.5. Phương pháp tách chiết DNA và phân tích di truyền chỉ thị phân tử 37 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43 3.1. Kết quả đánh giá xác định vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọi tạo giống lúa chịu mặn 43 3.1.1 Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn của các giống lúa trong điều kiện nhân tạo 43 3.1.2. Kết quả ịnh vật liệu bố mẹ 44 3.2. Kết quả chọn tạo dòng lúa chịu mặn từ tổ hợp lai TL6/FL478 45 3.2.1. Kết quả kiể ữa FL478 và TL6 . 45 ử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen chịu mặn trong quần thể BC 1 F 1 . 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii 3.2.3. Sử dụng chỉ thị phân tử xác định các cá thể mang locus gen chịu mặn trong quần thể BC 1 F 2 48 3.3. Đánh giá vật liệu sử dụng trong nghiên cứu và chọn tạo giống lúa chịu mặn 49 3.3.1. Đánh giá tính chịu mặn của các dòng lúa chọn tạo trong điều kiện nhân tạo. . 49 3.3.2. Đánh giá các đặc tính nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất và khả năng chịu mặn của các dòng được tạo ra mang QTL/Saltol trong vụ mùa 2013. . 51 3.3.3. Đánh giá các đặc tính nông sinh học, yếu tố cấu thành năng suất và khả năng chịu mặn của các dòng được tạo ra mang QTL/Saltol trong vụ xuân 2014 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 1. Kết luận 59 2. Kiến nghị 59 Tài liệu tham khảo 60 [...]... chọn giống nhờ chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa có năng suất cao, có khả năng chống chịu mặn là một vấn đề cấp thiết Vì vậy chúng tôi xây dựng đề tài: Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phương pháp chỉ thị phân tử cho vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng 2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Sử dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử chọn tạo giống lúa chịu mặn đáp ứng nhu cầu giống lúa cho vùng. .. 23 Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) chuyển gen chịu mặn vào giống lúa trồng đại trà trong sản xuất, với phương pháp này chỉ mất ba năm trong khi phương pháp truyền thống có thể tới 10 đến 15 năm [12] Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử là kỹ thuật hiệu quả, rút ngắn thời gian và rẻ tiền so với phương pháp chọn giống truyền thống Bởi vì, chọn giống nhờ chỉ thị phân tử cho. .. giống nhờ chỉ thị phân tử Xác định các dòng chịu mặn triển vọng phục vụ công tác phát triển giống lúa chịu mặn cho sản xuất 4 Ý nghĩa của đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học Ứng dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa chịu mặn giúp chọn lọc nhanh và chính xác nguồn gen chịu mặn ở các thế hệ chọn tạo giống, nhờ vậy có thể rút ngắn thời gian chọn lọc trên đồng ruộng, giảm số lượng... nhiều đặc tính nông sinh học quý khác - Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ chọn tạo ra một số dòng /giống lúa chịu mặn cho các vùng ven biển Đồng bằng Sông Hồng nơi chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đối khí hậu - Bổ sung thêm cơ sở lý luận trong công tác chọn tạo giống lúa bằng chỉ thị phân tử nhưng vẫn kế thừa các phương pháp chọn giống truyền thống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/... vùng ven biển Đồng bằng Sông Hồng ứng phó với tác động biến đổi khí hậu 3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đánh giá vật liệu bố mẹ trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn - Ứng dụng chỉ thị phân tử xác định cá thể mang locus gen Saltol Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3 - Đánh giá và trồng thử nghiệm các dòng chịu mặn được chọn tạo bằng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân. .. thuật hạt nhân trong cải tạo một số giống lúa địa phương vùng Đồng bằng ven biển Bắc Bộ Kết quả gây đột biến nguồn Coban (Co 60) đã tạo ra những biến dị có lợi cho chọn giống Các giống lúa CM1, CM5, là những giống tạo ra cho vùng mặn, kết hợp được những đặc tính chống chịu mặn, kháng đổ ngã, kháng bệnh và cho năng suất cao [1] Tuy nhiên phần lớn các giống lúa có khả năng chịu mặn tốt thì năng suất lại... cứu lập bản đồ QTL/gen Saltol chịu mặn từ giống lúa Pokkali Giống Pokali là giống lúa chịu mặn điển hình, Pokali đã và đang được các nhà chọn giống trên thế giới chọn là giống cho gen chịu mặn trong chương trình chọn giống của mình Những nghiên cứu đã xác định được rõ những đặc điểm sinh thái học cũng như mức độ phân tử về khả năng chịu mặn của giống Pokali Khả năng chịu mặn được thể hiện ở cả hai khả... cùng một quần thể phân ly, còn đối với chỉ thị phân tử, hiệu ứng lấn át hoặc cộng tính rất hiếm gặp Ngày nay, phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử là một phương tiện hữu hiệu trợ giúp đắc lực cho chọn giống truyền thống nhằm khắc phục những trở ngại mà công tác chọn giống truyền thống rất khó giải quyết Sự phát triển của công nghệ chỉ thị phân tử đã giải phóng các nhà chọn giống khỏi một lượng... xác định các cá thể mang gen trong quần thể phân ly thay cho chọn lọc đánh giá kiểu hình Bằng phương pháp này cho phép tạo được giống mới mang một hay một vài tính trạng mong muốn một cách nhanh chóng và chính xác Nhược điểm của phương pháp MAS là giống mới được tạo ra không còn giữ được đặc tính quý của giống ban đầu Phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử và lai trở lại (MABC) có thể khắc phục... thể Bằng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (Marker assisted backcrossing - MABC), các nhà chọn giống các nước pháp triển trên thế giới đã thành công mang lại kết quả trong việc tạo ra các giống lúa vừa có năng suất cao, vừa có khả năng chống chịu với các điều kiện phi sinh học bất lợi như ngập chìm, mặn và chống chịu sâu bệnh Những giống lúa này có thể giúp cho các vùng bờ biển . Saltol chịu mặn từ giống lúa Pokkali 18 1.2.4. Ứng dụng phương pháp chọn tạo giống bằng chỉ thị phân tử trong tạo giống lúa chịu mặn 19 1.2.5. Tình hình nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn. nghiên cứu của đề tài Sử dụng phương pháp chọn giống bằng chỉ thị phân tử chọn tạo giống lúa chịu mặn đáp ứng nhu cầu giống lúa cho vùng ven biển Đồng bằng Sông Hồng ứng phó với tác động biến. khả năng chống chịu mặn là một vấn đề cấp thiết. Vì vậy chúng tôi xây dựng đề tài: Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phương pháp chỉ thị phân tử cho vùng ven biển Đồng bằng sông Hồng . 2. Mục