Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, luận văn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN TẤN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM CAO SẢN PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN TẤN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM CAO SẢN PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 62 62 05 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. NGUYỄN THỊ TRÂM 2. GS.TSKH. TRẦN DUY QUÝ HÀ NỘI – 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình luận án nào trước ñây. Toàn bộ các thông tin trích dẫn trong luận án ñã ñược chỉ rõ xuất xứ. Tác giả luận án TRẦN TẤN PHƯƠNG Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. ii LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn: Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Khoa Nông học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống, Viện ðào tạo Sau ðại học, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Nghiên cứu lúa ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành luận án. Ban Giám ñốc Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Sóc Trăng, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Sóc Trăng ñã tạo ñiều kiện, cấp phát kinh phí trong suốt thời gian học tập. PGS. TS. Nguyễn Thị Trâm, GS. TSKH. Trần Duy Quý ñã trực tiếp hướng dẫn và tạo ñiều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập ñể tôi hoàn thành luận án này. KS. Hồ Quang Cua, Phó Giám ñốc Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Sóc Trăng, ñã nhiệt tình hỗ trợ, tư vấn nhiều ý kiến quý báu trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận án. Vợ và hai con của tôi, bạn bè thân hữu ñã tạo ñiều kiện và luôn ñộng viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Các ñồng nghiệp trong ngành Nông nghiệp và PTNT và ngành Khoa học và Công nghệ tỉnh Sóc Trăng ñã quan tâm theo dõi, ñộng viên tôi trong suốt thời gian học tập. Các cộng tác viên và kỹ thuật viên tại ấp Mang Cá, xã ðại Hải, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng ñã giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian làm thí nghiệm. Tác giả luận án TRẦN TẤN PHƯƠNG Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu và các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng viii Danh mục hình xiii MỞ ðẦU 1 1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 2 Mục tiêu nghiên cứu 2 3 Nội dung nghiên cứu 2 4 Những ñóng góp mới của luận án 2 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5 1.1 Tài nguyên di truyền và nhu cầu giống lúa thơm chất lượng cao 5 1.2 ðặc ñiểm di truyền một số tính trạng ở lúa 6 1.2.1 ðặc ñiểm di truyền của một số tính trạng chất lượng hạt lúa 6 1.2.2 Các chỉ tiêu về chất lượng hạt gạo 19 1.2.3 Một số ñặc ñiểm nông học và năng suất 26 1.3 Phương pháp và kết quả chọn tạo giống lúa thơm 31 1.3.1 Chọn dòng thuần từ các giống ñịa phương 31 1.3.2 Lai và chọn lọc quần thể phân ly 31 1.3.3 Chọn lọc từ quần thể ñột biến 33 1.3.4 Ứng dụng chỉ thị phân tử và sắc kế khí ñể chọn tạo giống 34 1.3.5 Các phương pháp ñánh giá mùi thơm 38 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. iv CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.1 Vật liệu 43 2.2 Các thí nghiệm và phương pháp bố trí 43 2.2.1 Thí nghiệm 1 43 2.2.2 Thí nghiệm 2 44 2.2.3 Thí nghiệm 3 46 2.2.4 Thí nghiệm 4 49 2.2.5 Thí nghiệm 5 50 2.3 Một số phương pháp chung 51 2.3.1 Phương pháp ñánh giá mùi thơm theo cảm quan 51 2.3.2 Phương pháp phân tích hàm lượng 2-AP trong gạo 52 2.3.3 Phương pháp xác ñịnh gen thơm 52 2.3.4 Các phương pháp ñánh giá khác 53 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 Nghiên cứu ñặc ñiểm của tập ñoàn lúa thơm và không thơm làm bố mẹ 54 3.1.1 ðặc ñiểm nông sinh học của các dòng/giống lúa bố mẹ 54 3.1.2 ðặc ñiểm chất lượng của các dòng/giống lúa bố mẹ 56 3.2 Nghiên cứu ñặc ñiểm di truyền tính thơm, chiều dài hạt và thời gian sinh trưởng của các tổ hợp lai ñơn 64 3.2.1 ðặc ñiểm di truyền tính thơm 64 3.2.2 ðặc ñiểm di truyền chiều dài hạt gạo và thời gian sinh trưởng 66 3.3 ðánh giá kết quả chọn giống lúa theo ñịnh hướng gạo thơm hạt dài ở các sơ ñồ lai 3 ñến 7 bố mẹ 72 3.3.1 ðánh giá các thế hệ phân ly về thời gian sinh trưởng, kiểu hình thâm canh và mùi thơm của 5 tổ hợp lai từ F 2 ñến F 7 74 3.3.2 ðánh giá hiệu quả chọn lọc ở một số sơ ñồ lai cụ thể 82 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. v 3.4 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc theo các sơ ñồ lai 96 3.4.1 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc trong tổ hợp lai 3 (Tép Hành ñột biến/ST3//ST1) 96 3.4.2 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc trong tổ hợp lai 3 (Tám thơm ñột biến T3/ST3//ST1) 102 3.4.3 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc trong tổ hợp lai tích lũy 4 bố mẹ 106 3.4.4 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc trong tổ hợp lai tích lũy lai 6 bố mẹ 112 3.4.5 Thời gian sinh trưởng, năng suất, chất lượng của các dòng chọn lọc trong tổ hợp lai tích lũy lai 7 bố mẹ 116 3.5 ðặc ñiểm nông sinh học, năng suất chất lượng của một số dòng lúa thơm triển vọng mới chọn tạo 123 3.5.1 Các chỉ tiêu nông sinh học 124 3.5.2 Các yếu tố cấu thành năng suất 125 3.5.3 Các chỉ tiêu phẩm chất 131 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 147 1. Kết luận 147 2. ðề nghị 149 Danh mục công trình ñã công bố có liên quan ñến luận án 150 Tài liệu tham khảo 152 Phụ lục 179 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 2-AP 2-Acetyl-1-Pyrroline ASA Allele specific amplification bp Base pair Cặp base (ñơn vị tính) ðB ðột biến ðBSCL ðồng bằng sông Cửu Long ðBTG ðộ bền thể gel ðX ðông Xuân EAP External Antisense Primer Mồi ngoài (mồi ngược) ESP External Sense Primer Mồi ngoài (mồi xuôi) GCA General Combining Ability Khả năng kết hợp chung HC Hương Cốm (Tên giống lúa) HL Hàm lượng HS Hoa Sữa (Tên giống lúa) HT Hè Thu IFAP Internal Fragrant Antisense Primer Mồi trong (mồi xuôi) INSP Internal Non-fragrant Sense Primer Mồi trong (mồi ngược) IRRI Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế KDM105 Khao Dawk Mali 105 (Tên giống lúa) KHTC Kiểu hình thâm canh KL Khối lượng NSLT Năng suất lý thuyết NST Nhiễm sắc thể NSTT Năng suất thực thu PCR Polymerase chain reaction (phản ứng chuỗi trùng hợp) ppb phần tỷ (ñơn vị tính) Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. vii ppm phần triệu (ñơn vị tính) QTL Quantitative trait loci (Locút của gen ñiều khiển tính trạng số lượng) RLFP Restriction fragment length polymorphism SCA Khả năng kết hợp riêng (Special Combining Ability) SES Standard evaluation system for rice SPME-GC Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography Vi chiết xuất trên pha rắn ghép với sắc ký khí SPME-GCMS Solid Phase Microextraction-Gas Chromatography Mass Spectrum Vi chiết xuất trên pha rắn ghép với sắc ký khí khối phổ SSR Simple Sequence Repeat Sự ña hình chiều dài các ñoạn cắt giới hạn TGST Thời gian sinh trưởng TT1 Tám Thơm Hải Hậu TT1 (Tên giống lúa) Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp …………………………. viii DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Mười alen ñược phát hiện kiểm soát mùi thơm của các giống lúa 10 1.2 Tiêu chuẩn chọn giống lúa thơm Basmati 20 1.3 Kiểu gen kiểm soát di truyền hàm lượng amylose 21 1.4 Kiểu gen kiểm soát di truyền nhiệt hóa hồ 24 1.5 Kiểu gen kiểm soát di truyền ñộ bền thể gel 25 1.6 Biến thiên các tính trạng phẩm chất theo mùa vụ tại Cần Thơ 26 1.7 Hai cặp mồi ñược sử dụng trong phân tích PCR 35 1.8 So sánh kết quả ñánh giá mùi thơm bằng phương pháp nhai hạt gạo và phương pháp phân tích hàm lượng 2-AP 40 1.9 So sánh kết quả ñánh giá mùi thơm bằng phương pháp ngửi và phương pháp phân tích hàm lượng 2-AP 41 1.10 Ảnh hưởng của các tổ hợp lai khác nhau lên sự phục hồi tính thơm ở thế hệ F 3 trong chọn tạo giống lúa thơm 42 1.11 Tỷ lệ phân ly mùi thơm ở F 3 ñến F 5 chọn lọc theo phương pháp phả hệ của 39 tổ hợp lai thơm/không thơm 42 2.1 Phân nhóm thời gian sinh trưởng ñể chọn khóm ở các thế hệ phân ly 48 3.1 ðặc ñiểm nông sinh học của các dòng/giống lúa bố mẹ trong vụ ðông Xuân 2004-2005. 55 3.2 ðánh giá một số chỉ tiêu chất lượng của các dòng/giống lúa bố mẹ trong vụ ðông Xuân 2004-2005 57 3.3 ðiểm ñánh giá mùi thơm trên lá của các dòng/giống lúa bố mẹ 60 3.4 Kết quả kiểm tra alen badh 2.1 bằng chỉ thị phân tử ở các giống lúa thơm 62 3.5 Tần suất phân ly tính thơm ở thế hệ F 2 của các tổ hợp lai thuận nghịch 65 . BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN TẤN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM CAO SẢN PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU LUẬN ÁN. HÀ NỘI – 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI TRẦN TẤN PHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIỐNG LÚA THƠM CAO SẢN PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT