Thạc Sĩ Nghiên cứu khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố mẹ lúa lai

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng bố mẹ lúa lai
Mô tả bị lỗi font vài chữ, file tài liệu thì bình thường

MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn i
Mục lục ii
Danh mục các chữviết tắt và ký hiệu iv
Danh mục bảng v
Danh mục hình vii
1 MỞ ðẦU 1
1.1 ðặt vấn ñề 1
1.2 Mục ñích và yêu cầu 3
2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1 Hiện tượng ƯTL 4
2.2 Hệthống lúa lai 6
2.3 Chỉthịphân tửvà ứng dụng trong chọn tạo giống lúa lai 24
2.4 Tình hình nghiên cứu và kết qu ảchọn tạo lúa lai trong và ngoài nước 31
2.5 Chọn tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá 35
3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44
3.1 Nội dung nghiên cứu 44
3.2 Vật liệu nghiên cứu 44
3.3 Các ñiều kiện phục vụnghiên cứu 47
3.4 Phương pháp nghiên cứu 48
4 KẾT QUẢ- THẢO LUẬN 55
4.1 Khảo sát một sốtính trạng nông sinh học 55
4.1.1 Thời gian sinh trưởng (TGST) 55
4.1.2 Chiều cao cây 55
4.1.3 Chiều dài và chiều rộng lá ñòng 58
4.1.4 Sốnhánh tối ña và sốnhánh hữu hiệu 59
4.1.5 Thời gian từcấy ñến trỗ 60
4.1.6 Thời gian nởhoa 61
4.2 Nghiên cứu khảnăng kháng bệnh bạc lá lúa của các dòng bốmẹvới
các chủng vi khuẩn ñang gây bệnh phổbiến ởmiền bắc Việt Nam 61
4.2.1 Phản ứng của các dòng ñẳng gen với các chủng vi khuẩn lây nhiễm 62
4.2.2 Phản ứng của các dòng bốmẹvới các chủng vi khuẩn lây nhiễm 62
4.3 Kết quảtiến hành phản ứng PCR xác ñịnh gen TMS 65
4.3.1 Xác ñịnh gen TMS trên các dòng TGMS 66
4.3.2 Chọn lọc cá thểchứa gen tms2 trên quần thểphân ly F2 70
4.4 Kết quảtiến hành phản ứng PCR xác ñịnh gen Xa4 VÀ Xa7 76
4.4.1 Kết quảchạy PCR xác ñịnh gen Xa4 77
4.4.2 Kết quảchạy PCR xác ñịnh gen Xa7 78
4.5 Khảo sát ƯTL thực một sốtính trạng chủyếu của con lai F1 so
với bốtương ứng 79
4.5.1 Khảo sát ƯTL thực vềchiều cao cây cuối cùng của con lai F1 so
với bốtương ứng 80
4.5.2 Thời gian sinh trưởng 81
4.5.3 Khảo sát ƯTL thực vềcác yếu tốcấu thành năng suất 82
4.6 Một sốcá thểF2 chứa gen tms2 kháng bệnh bạc lá và tổhợp lai
F1 triển vọng 89
5 KẾT LUẬN VÀ ðỀNGHỊ 91 5.1 Kết luận 91
5.2 ðềnghị 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 93
PHỤLỤC 99

1. MỞ ðẦU
1.1 ðặt vấn ñề
Ngày nay, biến ñổi khí hậu cùng với sựgia tăng mạnh mẽvềdân sốvà
quá trình ñô thịhoá ngày càng cao ñã làm cho diện tích ñất nông nghiệp ngày
càng giảm. Trước thực trạng ñó, vấn ñềan ninh lương thực ñược ñặt ra hàng
ñầu. Nhưng ñể ñảm bảo an ninh lương thực cho hiện tại và tương lai thì phải
tăng năng suất lúa gạo. Một trong những hướng ñểtăng năng suất lúa gạo là
sửdụng ưu thếlai.
Hiện nay chúng ta ñang sửdụng hai hệthống lúa lai: hệthống lúa lai 2
dòng sửdụng hiện tượng bất dục ñực di truyền nhân và lúa lai 3 dòng sửdụng
hiện tượng bất dục ñực tếbào chất và nhân. Muốn chọn tạo lúa lai thành công
thì phải có nhiều dòng bốmẹ ñểtừ ñó tạo ra ñược tổhợp cho ưu thếlai cao.
Hiện nay, các nhà khoa học trên thếgiới ñã xác ñịnh ñược nhiều dạng bất dục
ñực tếbào chất, trong ñó bất dục ñực dạng dại “WA”(Wild Abortion) ñược sử
dụng rộng rãi và thành công nhất trong các chương trình sản xuất lúa lai ở
Trung Quốc (theo Nguyễn ThịTrâm). Tuy nhiên, do việc sửdụng rộng rãi bất
dục ñực tếbào chất dạng dại WA nên dẫn tới hiệu ứng ñồng tếbào chất, dễbị
sâu hại. Mặt khác phải sửdụng tới ba dòng trong sản xuất hạt lai F1 nên giá
thành hạt lai cao. Trước thực trạng ñó, các nhà khoa học ñã phát hiện ra hiện
tượng bất dục ñực di truyền nhân ởlúa và ứng dụng trong sản xuất. ðó là hệ
thống lúa lai hai dòng.
ðểchọn tạo lúa lai hai dòng thành công, trước hết cần phải có nhiều
dòng TGMS, từ ñó mới tạo ra ñược tổhợp cho ưu thếlai cao. ðồng thời phải
xác ñịnh ñược các dòng TGMS này mang gen tms gì. Hiện nay, các nhà khoa
học ñã tìm ñược 6 gen TGMS (tms1, tms2, tms3, tms4, tms5 và tms6) mỗi gen
có ngưỡng nhiệt ñộchuyển hoá hữu dục và bất dục khác nhau trong ñó gen
tms2có ngưỡng chuyển hóa hữu dục ổn ñịnh ( theo Chen R Z et al. Chinese
Science Bulletin, July 2009, Vol 54, no 14)). Nhiều nhà chọn giống ñã sử
dụng các gen TGMS này lai chuyển vào các dòng, giống lúa có triển vọng ñể
tạo ra các dòng TGMS mới, có khảnăng phối hợp cao, tạo ra nhiều tổhợp lai
mới cho ưu thếlai cao.
Tuy nhiên, chỉnâng cao năng suất là chưa ñủ, nhu cầu vềgiống lúa lai
hiện nay phải là những giống không những cho năng suất cao, chất lượng tốt
mà còn kháng ñược nhiều loài sâu bệnh cao. Mặt khác, nước ta có khí hậu
nhiệt ñới là ñiều kiện thuận lợi cho nhiều loại sâu bệnh hại phát triển. Trong
ñó, bệnh bạc lá nguyên nhân do vi khuẩn Xanthomonas oryzaegây nên, là
một bệnh ñặc biệt nguy hiểm ñối với cây lúa, ñặc biệt là ñối với lúa lai. Do
vậy, công tác chọn tạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá ñã trởthành mối quan
tâm của nhiều nhà khoa học hiện nay.
ðểtạo giống lúa lai kháng bệnh bạc lá thì việc ñầu tiên cần phân biệt
ñược dòng bốmẹlúa lai nào có khảnăng kháng ñược bao nhiêu chủng và xác
ñịnh khảnăng chứa các gen kháng bệnh. ðểxác ñịnh ñược gen kháng bệnh
có thể sử dụng phương pháp lây nhiễm nhân tạo sử dụng những chủng vi
khuẩn ñặc trưng hoặc bằng kỹthuật chỉthịphân tửADN.
Hiện nay các nhà khoa học ñã tìm ra ñược 29 gen ñơn kháng các
chủng (Races) vi khuẩn Xanthomonas oryzae gây bệnh bạc lá khác nhau, kí
hiệu từ Xa1 ñến Xa29. ðồng thời ñã xác ñịnh ñược các gen kháng Xa7, Xa21
(trội) và xa5(lặn) ñều có tính kháng cao ñối với hầu hết các nhóm chủng vi
khuẩn Xanthomonas oryzae gây bệnh bạc lá. Do ñó cần chuyển các gen
kháng này vào các dòng bốmẹnhằm tạo ra các tổhợp lai kháng bệnh bạc lá
bền vững.
Mặt khác, nhờsựphát triển của Công nghệsinh học người ta ñã ñịnh vị
lập bản ñồcác gen trên từng nhiễm sắc thểvà xác ñịnh các chỉthịphân tửliên
quan ñến gen. Các chỉthịliên kết chặt với các tính trạng kiểu hình nên có thể
xác ñịnh ñược các tính trạng dựa trên sựcó mặt của các gen mong muốn với
ñộchính xác cao. Tác giảM.T.Lopez và Cs (2003) ñã sửdụng chỉthịPCR xác
ñịnh ñược marker RM11 liên kết ch ặt với gen tms2 là 5 cM Nhờ ñó ñã rút
ngắn ñược thời gian cũng nhưcông sức ñểchọn tạo giống lúa lai kháng bệnh
bạc lá. Từthực tiến trên, chúng tôi tiến hành ñểtài: “Nghiên cứu khảnăng
kháng bệnh bạc lá của các dòng bốmẹlúa lai.”
1.2 Mục ñích và yêu cầu
1.2.1 Mục ñích
- Xác ñịnh khả năng kháng bệnh bạc lá của các dòng b ốmẹlúa lai ph ục v ụ
cho công tác ch ọn tạo giố ng lúa lai kháng bệnh bạc lá.
- Ch ọn tạo ñượ c dòng TGMS m ới kháng b ệnh b ạc lá .
1.2.2 Yêu cầu
- Khảo sát một số ñặc ñiểm nông sinh học của các dòng TGMS, CMS
và các dòng bố.
- Nghiên cứu khảnăng kháng bệnh bạc lá lúa của các dòng bốmẹlúa
lai với từng chủng vi khuẩn gây bệnh ñang phổbiến ởmiền bắc Việt Nam.
- Ứng dụng kỹthuật PCR ñểxác ñịnh gen tms ởcác dòng TGMS.
- Sàng lọc gen tms2 ởcác quần thểphân ly F2
bằng PCR.
- Sàng lọc gen kháng bệnh bạc lá Xa4 và Xa7 ởcác cá thểF2 mang
gen tms2.
- Khảo sát ƯTL thực của con lai F1
so với dòng bốtương ứng.

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Hiện tượng ƯTL
2.1.1 Khái niệm về ƯTL
ƯTL (heterosis)là một thuật ngữdùng ñểchỉtính hơn hẳn của con lai F
1
so với bốmẹchúng vềcác tính trạng hình thái khảnăng sinh trưởng, sức sống,
sức sinh sản, khảnăng chống chịu và thích nghi, năng suất chất lượng hạt và
các ñặc tính khác. Việc sửdụng rộng rãi giống lai F
1
vào sản xuất ñã góp phần
làm tăng năng suất nhiều loại cây trồng, ñặc biệt là các cây lương thực, thực
phẩm làm tăng thu nhập cho ng ười nông dân, tăng hiệu quả sản xuất nông
nghiệp( trích theo Nguyễn Công Tạn, 2002) [14].
2.1.2 Cơsởdi truyền của ƯTL
Cơsởdi truy ền của hiện tượng ƯTL vẫn ñang là vấn ñềgây tranh cãi trong
suốt quá trình phát triển lịch sửcủa di truy ền học. Một sốgiảthuy ết ñã ñược nêu
ra trong thếkỷ XX ñểgiải thích hiện tượng ƯTL và ñã ñược nhiều người th ừa
nhận như:
Giảthuyết tính trội:
Theo giảthuy ết này thì tính trội ñược hình thành trong quá trình tiến
hoá của sinh vật. Các gen trội có lợi lấn át gen lặn có hại gây hậu quảxấu. Có
nghĩa là gen trội át chếtác ñộng của gen lặn tương ứng cùng locus trên NST
tương ñồng. Ví dụ: Khi lai AABBCC với aabbcc con lai F
1
có kiểu gen
AaBbCc nên có ƯTL rõ rệt.
Giảthuyết siêu trội:
Giảthuy ết này cho rằng nhiều tính trạng có lợi cho sựsinh trưởng do
gen trội kiểm soát còn gen lặn tương ứng có tác dụng ngược lại. Tính dịhợp tử
của một allen ởmột vịtrí nhất ñịnh sẽsản sinh ra các vật chất có ảnh hưởng
ñến sức sống vượt xa của các loài mang allen ñồng hợp tử và do tác ñộng

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt.
1. Bùi Chí Bửu, Nguyễn ThịLang (1995), Ứng dụng Công nghệsinh học
trong cải tiến giống lúa. NXB Nông Nghiệp.
2. Nguyễn Văn ðồng (1995), Nghiên cứu phát hiện và lập bản ñồphân tử
một gen bất dục ñực nhân nhạy cảm với nhiệt ñộ ởlúa, nhằm phục vụ
chương trình chọn tạo lúa lai hai dòng thương phẩm. Luận án tiến sĩ
khoa học nông nghiệp, Viện Khoa học KỹThuật Việt Nam.
3. Nguyễn Văn Hoan (2000), Lúa lai và kỹ thuật thâm canh. NXB Nông
Nghiệp.
4. Nguyễn văn Hoan (2004), Giống lúa lai hai dòng cực ngắn ngày Việt Lai
20. Báo cáo khoa học ban trồng trọt và bảo vệthực vật.
5. Nguyễn Văn Hoan (2006), Cẩm nang cây lúa. NXB Lao ðộng Hà Nội.
6. Nguyễn Trí Hoàn (2005), Báo cáo kết quả khu vực hoá giống lúa lai
HYT83. Báo cáo triển khai trồng trọt và bảo vệthực vật.
7. Nguyễn Văn Hiển (chủ biên) (2000), Chọn giống cây trồng. tr141-153,
NXB Giáo dục, Hà Nội.
8. Lê ðình Lương, Phan CựNhân (1997), Kỹthuật PCR cơsởdi truyền học.
9. Hoàng Tuyết Minh (2002), Lúa lai hai dòng. NXB Nông Nghiệp.
10. Nguyễn Hồng Minh (2004), Giáo trình di truyền học. NXB Nông Nghiệp.
11. Lã Tuấn Ngh ĩa, Vũ ðức Quang, Trần Duy Quý (2004), Cơsởlý thuy ết và ứng
dụng Công nghệgen trong chọn giống cây trồng. NXB Nông Nghi ệp.
12. Trần Duy Quý (2000), Cơsởduy truyền học và công nghệsản suất lúa
lai. NXB Nông Nghiệp.
13. Nguyễn Khắc Quỳnh (2009), Lúa lai vẫn ñược thếgiới lựa chọn và theo
ñuổi. Báo Nông Nghiệp Việt Nam.
14. Nguyễn Công Tạn (2002), Lúa lai ởViệt Nam. NXB Nông Nghiệp
15. Khuất Hữu Thanh (2003), Cơsởdi truyền phân tửvà kỹthuật gen. NXB
Khoa Học kỹthuật Hà Nội.
16. Chu ThịThơm, Phan ThịLài, Nguyễn Văn Tó (2006), Ứng dụng công
nghệtrong sản xuất lúa. NXB Lao ðộng.
17. Bùi Trọng Thuỷ, Phan Hữu Tôn, A. Yoshimura, N.Furuya, S. Taura
(2004),ðánh giá khả năng kháng nhiễm bệnh bạc lá của 9 dòng,
giống lúa lai Trung Quốc với 7 chủng vi khuẩn Xanthomonas oryzae
pv. Oryzae phổbiến ởmiền Bắc Việt Na. Tài liệu online.
18. Bùi Trọng Thuỷ, Phan Hữu Tôn (2004), Khảnăng kháng bệnh bạc lá của
các dòng lúa chỉthị(Tester) chứa ña gen kháng với một sốchủng vi
khuẩn Xanthomonas oyzae pv oyzae gây bệnh bạc lá lúa phổbiến ở
miền Bắc Việt Na. Tài liệu online.
19. Phan Hữu Tôn (2004), Chiến lược chọn tạo giống lúa chống bệnh bạc lá
ởmiền Bắc Việt Nam. Tài liệu online.
20. Phan Hữu Tôn (2005), Công nghệ sinh học ứng dụng trong chọn tạo
giống cây trồng. NXB Nông Nghiệp.
21. Phan Hữu Tôn (2005), Phân bố, ñặc ñiểm gây bệnh các chủng vi khuẩn
bạc lá lúa và phát hiện nguồn gen kháng bằng kỹthuật PCR,tạp chí
Khoa học công nghệvà phát triển nông thôn 20 năm ñổi mới, tập1,
tr.311-325.
22. Trần Ngọc Trang (2001), Giống lúa lai Trung Quốc và kỹ thuật gieo
trồng.NXB Nông Nghiệp Hà Nội.
23. Nguyễn ThịTrâm (2000), Chọn giống lúa lai. NXB Nông Nghiệp.
24. Nguyễn ThịTrâm (2002), Lúa ƯTL, Cây lúa Việt Nam thếkỷXX. NXB
Nông Nghiệp.