Báo Cáo Kết quả khoa học công nghệ đề tài tạo giống lúa thơm bằng chỉ thị phân tử

CHƯƠNG TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC NÔNG NGHIỆP
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Mục lục ( báo cáo dài 124 trang)


Mục Trang
I. Mở đầu 13
II. Mục tiêu của đề tài 19
III. Cách tiếp cận 19
IV. Vật liệu và phương pháp 19
V. Kết quả và thảo luận 26
1. Xây dựng tập đoàn giống lúa bố mẹ cho lai tạo và đánh giá độ thơm, năng suất, chất lượng, khả năng chống chịu 26
2. Sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen thơm nhằm đánh giá nguồn gen di truyền liên quan tới mùi thơm ở các giống lúa và xác định chỉ thị phân tử cho đa hình đối với các cặp bố mẹ. 29
3. Nghiên cứu lai tạo giữa các nguồn gen đã được thu thập để tạo ra các tổ hợp lai F1 sử dụng trong nuôi cấy bao phấn, hạt phấn 34
4. Ứng dụng công nghệ đơn bội để tạo hàng loạt các dòng thuần khác nhau với sự kết hợp đa đạng các đặc tính di truyền 35
5. Nghiên cứu quy trình sử dụng chỉ thị phân tử phục vụ cho chọn cá thể và dòng thuần mang gen thơm 36
6. Nghiên cứu sử dụng chỉ thị phân tử trong lai quy tụ gen thông qua back-cross 46
7. Sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với gen thơm để chọn các cá thể và dòng đơn bội kép mang gen thơm 49
8. Xây dựng vườn tập đoàn dòng trên quy mô lớn để chọn các dòng theo mục tiêu; Sử phương pháp chọn giống và đánh giá thông
thường kết hợp với chỉ thị phân tử để chọn các dòng lúa thơm mang những đặc tính nông học tốt 54
9. So sánh, khảo nghiệm các dòng lúa thơm triển vọng 64
VI. Kết luận và đề nghị 77
VII. Tài liệu tham khảo 80
VIII Phụ lục
1 Phụ lục 1: Qui trình ứng dụng chọn tạo giống lúa thơm bằng chỉ thị phân tử và công nghệ đơn bội 83
2 Phụ lục 2: Các bảng biểu 87
3 Phụ lục 3: Hình ảnh các dòng lúa thơm triển vọng 113

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính cấp thiết của đề tài
Một trong những mục tiêu quan trọng của ngành sản xuất lúa gạo ở Việt Nam đến năm 2020 đã được chính phủ đặt ra là: nâng cao chất lượng và tính cạnh tranh, phục vụ tốt nhu cầu tiêu dùng và xuất khẩu. Chính vì vậy, nghiên cứu chọn tạo và phát triển các giống lúa chất lượng cao phục vụ cho sản xuất là một trong những yêu cầu cấp thiết đối với các tổ chức nghiên cứu chọn tạo giống lúa ở Việt Nam hiện nay. Ở nước ta hiện nay nhu cầu sử dụng lúa gạo chất lượng cao ngày một tăng. Do sản xuất trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu nên các công ty lương thực vẫn phải nhập khẩu gạo chất lượng cao từ các nước như Thái Lan, Căm-Pu-Chia . Dự báo trong tương lai, nếu không phát triển các giống lúa có chất lượng cao thì Việt Nam chỉ có thể xuất khẩu các loại gạo có chất lượng thấp, nhưng lại phải nhập khẩu các loại gạo chất lượng cao từ nước ngoài, như vậy thì giá trị và hiệu quả sản xuất lúa gạo của ta là rất thấp. Chính vì vậy, tăng diện tích các giống lúa chất lượng cao là hướng đi tất yếu trong sản xuất lúa gạo của ta trong hiện tại và tương lai Vấn đề khó khăn đầu tiên trong việc mở rộng diện tích các giống lúa chất lượng cao ở Việt Nam là giống. Bộ giống lúa chất lượng cao cho sản xuất tại các vùng miền của ta hiện nay còn rất đơn điệu, khả năng thích ứng kém, chất lượng chưa hẳn cao, năng suất thấp và đặc biệt là khả năng chống chịu kém với một số sâu bệnh hại chính như rầy nâu, bệnh đạo ôn, bạc lá vi khuẩn do vậy nên sản xuất mang tính rủi ro cao, hiệu quả thấp. Hiện tại, ở các tỉnh phía Nam, người dân vẫn phải gieo trồng các giống lúa chất lượng có nguồn gốc từ Thái như Khaodatmali, Jasmin mặc dù những giống lúa này chưa thực sự phù hợp với điều kiện sinh thái của Việt Nam. Tại các tỉnh phía Bắc, các giống lúa chất lượng cao được trồng vẫn chủ yếu là các giống cổ truyền như Tám thơm, Dự , là các giống dài ngày, chống chịu sâu bệnh kém và năng suất thấp; các giống lúa được nhập nội từ Trung Quốc như Bắc thơm số 7, Hương thơm số 1 ., là những giống lúa ngắn ngày, có thể trồng được cả 2 vụ nhưng năng suất không cao, khả năng chống chịu sâu bệnh kém đặc biệt là bệnh bạc lá vi khuẩn. Chính vì vậy, các giống lúa có năng suất cao, nhưng chất lượng thấp hoặc trung bình như KD, Q5, Xi23 vẫn chiếm ưu thế trong sản xuất.
Việc chọn tạo ra các giống lúa với các chỉ tiêu về chất lượng như mùi thơm, nhiệt hoá hồ, hàm lượng amylose . thường là khó hơn các chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất. Một trong những tiêu chí quan trọng đối với chất lượng lúa gạo là mùi thơm.
Cho đến nay việc chọn tạo giống lúa thơm, chất lượng thường chủ yếu dựa vào phương pháp lai tạo và phân tích thông thường. Tuy nhiên do mùi thơm thường bị tác động bởi điều kiện môi trường nên việc phân tích thưòng phải tiến hành trên nhiều vụ cho những dòng giống muốn lựa chọn. Việc làm này không những tốn kém về tiền bạc mà còn cả về thời gian. Hơn nữa, hầu hết việc đánh giá những đặc tính chất lượng bằng phương pháp phân tích thông thường chỉ tiến hành được khi đã thu hoạch lúa và cần tới ít nhất một vài gam hạt. Đây là một trở ngại chính cho công tác chọn giống khi mà các cá thể hay dòng đánh giá, phân tích còn cho số lượng hạt ít và cần phải được gieo cấy ngay trong vụ tiếp theo.
Chương trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và Phát triển nông thôn đến năm 2020” đã được Chính phủ giao cho Bộ NN&PTNT chủ trì thực hiện theo Quyết định số 97/2007/QĐ-TTg ngày 29 tháng 6 năm 2007 là chìa khoá để mở ra một hướng mới trong nghiên cứu, đó có việc ứng dụng công nghệ cao trong nghiên cứu chọn tạo các giống cây trồng nói chung và giống lúa chất lượng nói riêng. Nằm trong khuôn khổ của chương trình này, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm được Bộ NN&PTNT giao cho chủ trì thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm bằng chỉ thị phân tử và công nghệ đơn bội” giai đoạn 2007 - 2010.