Thạc Sĩ Đánh giá một số dòng lúa chọn lọc thế hệ R3, R4 có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước

1. Đặt vấn đề

MỞ ĐẦU

Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực ngắn ngày thuộc họ hoà thảo có giá trị kinh tế, giá trị dinh dưỡng khá cao và giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu cây trồng của nước ta hiện nay. Thống kê năm 1998 cho thấy, cả nước có 7362400 ha đất trồng lúa và sản lượng thóc đạt 29,14 triệu tấn, bình quân năng suất đạt 35,58 tạ/ha [18].
Tuy nhiên, cây lúa chịu ảnh hưởng lớn của chế độ nước, điều kiện nhiệt độ và nhiều yếu tố bất lợi khác của môi trường (mặn, phèn ). Trong những yếu tố bất lợi, hạn hán được xem là nhân tố chính làm giảm năng suất lúa. Ở Việt Nam hàng năm diện tích lúa nước bị khô hạn lên tới 0,4 triệu ha [17]. Trong 130 triệu ha đất trồng lúa trên thế giới thì có tới 26 triệu ha đất bị hạn nặng gây ảnh hưởng đến năng suất [3]. Để nâng cao và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện khô hạn nhằm làm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra bằng việc xác định và chọn tạo ra những giống lúa có khả năng chịu hạn đã trở thành một trong những vấn đề cấp thiết hiện
nay.

Để tạo được giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt thích nghi với các vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau và đa dạng nguồn gen, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để cải thiện giống thông qua phương pháp chọn dòng biến dị soma. Chọn dòng tế bào thực vật là một hướng mới cho cải tạo giống cây trồng, khắc phục những hạn chế của phương pháp truyền thống. Kỹ thuật nuôi cấy in vitro tạo ra những biến đổi về kiểu gen và kiểu hình, vì vậy có thể chọn lọc được các dòng tế bào khác nhau về đặc điểm sinh lý, sinh hóa theo định hướng của người thực nghiệm. Phương pháp này cho phép thu được những dòng và giống có khả năng chống chịu cao với các điều kiện bất lợi của môi trường [3]; [7]; [14]; [18]; [20].
Sự ra đời và phát triển các kỹ thuật sinh học phân tử như PCR, RT-PCR, RFLP, SSR, các kỹ thuật tách dòng và đọc trình tự gen . đã và đang được ứng dụng trong phân tích genom ở thực vật. Các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại giúp các nhà nghiên cứu chọn giống phân tích và đánh giá bộ gen của thực vật một cách

nhanh chóng, xác định sự thay đổi của các dòng chọn lọc ở mức độ phân tử; tách dòng và chuyển các gen có giá trị kinh tế để nâng cao chất lượng và khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi [12]. Các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại đã trở thành công cụ đắc lực trong lĩnh vực chọn giống cây trồng góp phần vào sự phát triển bền vững nền nông nghiệp, đảm bảo nhu cầu lương thực và chất lượng thực phẩm cho con người.
Xuất phát từ những cơ sở trên, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu: “Đánh giá một số dòng lúa chọn lọc thế hệ R3, R4 có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước”.
2. Mục tiêu nghiên cứu

- Chọn được một số dòng lúa triển vọng có nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước để giới thiệu khảo nghiệm giống.
- Phân lập và giải trình tự gen liên quan đến tính trạng chiều cao cây của một trong các dòng chọn lọc.



MỤC LỤC




Trang


MỞ ĐẦU 9

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 11

1.1. Giới thiệu về cây lúa . 11

1.1.1. Nguồn gốc và phân loại 11

1.1.2. Đặc điểm nông sinh học của cây lúa 11

1.1.3. Giá trị kinh tế 12

1.1.4. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và ở Việt Nam 13

1.2. Hạn và cơ chế chịu hạn . 13

1.2.1. Khái niệm vê hạn 13

1.2.2. Tác hại của hạn đối với cây lua . 14

1.2.3. Cơ sở sinh ly, sinh hoa và phân tử của tính chịu hạn ở cây lua 14

1.3. Ứng dụng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật trong chọn dòng tế bào . 19

1.3.1. Cơ sở khoa học của chọn dòng tế bào thực vật . 19

1.3.2. Hệ thống nuôi cấy sử dụng trong chọn dòng tế bào soma 19

1.3.3. Các phương pháp chọn dòng tế bào 20

1.3.4. Thành tựu nuôi cấy mô tế bào chọn dòng chống chịu ngoại cảnh bất lợi . 21

1.3.5. Đánh giá các chỉ tiêu sinh lý, hóa sinh và sinh học phân tử các dòng được
22 hình thành qua nuôi cấy mô tế bào .

1.4. Một số nghiên cứu về gen ức chế sinh tổng hợp giberellin ở cây lúa . 23

Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHưƠNG PHÁP . 26

2.1. Vật liệu, thiết bị, hóa chất và địa điểm nghiên cứu . 26

2.2. Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1. Phương pháp trồng và theo dõi ngoài đồng ruộng . 28

2.2.2. Phương pháp hóa sinh 28

2.2.3. Phương pháp nuôi cấy in vitro . 30

2.2.4. Đánh giá nhanh khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây mạ . 32

2.2.4. Phương pháp sinh học phân tử 33

2.2.5. Phương pháp xử lý kết quả và tính toán số liệu . 37

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 38

3.1. Đặc điểm nông học các dòng lúa chọn lọc ở thế hệ R3, R4 và giống gốc có
39
nguồn gốc từ mô sẹo chịu mất nước .

3.2. Phân tích hóa sinh các dòng chọn lọc . 45

3.2.1. Hàm lượng protein, lipit và đường tan trong hạt các dòng chọn lọc 45

3.2.2. Đánh giá phổ điện di protein dự trữ hạt 46

3.2.3. Hàm lượng axit amin liên kết trong hạt 47

3.3. Đánh giá khả năng chịu hạn của các dòng chọn lọc ở thế hệ R4 51

3.4. Phân lập và giải trình tự gen GA2ox1 ức chế sinh tổng hợp gibberellin 60

3.4.1. Kết quả tách chiết ADN tổng số của dòng chọn lọc R4.05 60

3.4.2. Nhân gen GA2ox1 bằng kỹ thuật PCR . 61

3.4.3. Biến nạp vector tái tổ hợp vào tế bào khả biến và chọn dòng plasmit tái tổ
62 hợp mang gen GA2ox1

3.4.4. Tách chiết plasmit tái tổ hợp . 63

3.4.5. Kết quả đọc trình tự nucleotit đoạn gen GA2ox1 . 66

3.4.6. So sánh trình tự nucleotit của gen GA2ox1 giữa dòng R4.05 với các giống
66
đã công bố .

3.4.7. So sánh trình tự axit amin giữa dòng R4.05 với các giống đã công bố . 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . 72

CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75