Tóm tắt luận án Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng Rầy Nâu với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ******* PHÙNG TÔN QUYỀN NGHIÊN CỨU CHỌN TẠO GIèNG LÚA KHÁNG RẦY NÂU VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA CHỈ THỊ PHÂN TỬ Chuyên nghành: Di truyền và Chọn giống cây trồng Mã số: 62.62.01.11 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2014 Công trình được hoàn thành tại: Viện Di truyền Nông nghiệp Người hướng dẫn khoa học: Thầy hướng dẫn 1: PGS.TS. Vũ Đức Quang Thầy hướng dẫn 2: TS. Lưu Thị Ngọc Huyền Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại: ……… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. Vào hồi giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:…………………………………….. NHỮNG C«ng tr×nh liªn quan ®Õn luËn ¸n Đà ĐƯỢC CÔNG BỐ 1 Phùng Tôn Quyền, Nguyễn Thị Lang, Lưu Thị Ngọc Huyền, Vũ Đức Quang (2010), “Đánh giá tính kháng rầy nâu của một số dòng, giống lúa tại Đồng bằng Sông Hồng và Sông Cửu Long”, Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp Việt Nam, số 1 (14)/2010, tr. 8-13. 2 Đinh Văn Thành, Lại Tiến Dũng, Phan Thị Bích Thu, Lưu Thị Ngọc Huyền, Phùng Tôn Quyền (2011), “Kết quả nghiên cứu đánh giá tính kháng rầy nâu Nilaparvata lugens (Homoptera: Delphacidea)”, Báo cáo tổng kết của Cục trồng trọt, Nhà xuất bản Nông nghiệp, tr. 256-263. 3 Lưu Thị Ngọc Huyền, Phùng Tôn Quyền, Vũ Đức Quang (2013), “Ứng dụng công nghệ chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa thuần kháng rầy nâu”, Tạp chí khoa học và công nghệ nông nghiệp Việt Nam, số 2 (41)/2013, tr. 20- 25. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa (Oryza sativa L.) là một cây lương thực quan trọng ở Việt Nam, đồng thời cũng là nguồn thức ăn quan trọng nhất cho một nửa dân số thế giới. Để đảm bảo năng suất lúa vượt trần, một trong những chiến lược quan trọng là ứng dụng công nghệ sinh học vào việc chọn tạo giống mới đảm bảo nhu cầu lương thực của con người. Rầy nâu (Nilaparvata Lugens Stal) là một trong số các côn trùng gây hại trên lúa làm giảm nghiêm trọng sản lượng lúa trồng ở hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới, nhất là các nước nhiệt đới. Ở nước ta những thiệt hại do rầy nâu gây ra hàng năm làm giảm khoảng 10% sản lượng lúa, đôi khi tới 30% hoặc hơn nữa. Phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử (MAS - Marker-Assisted Seletion) sử dụng các chỉ thị phân tử liên kết với các gen mong muốn vừa nâng cao hiệu quả chọn lọc, vừa rút ngắn thời gian chọn giống. Để góp phần vào công tác chọn giống lúa kháng rầy nâu, thì việc sử dụng chỉ thị phân tử liên kết với các gen kháng rầy nâu được coi là hiệu quả và ưu việt. Vì vậy chúng tôi tiến hành thùc hiÖn ®Ò tµi “ Nghiên cứu chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu với sự trợ giúp của chỉ thị phân tử” 2. Mục tiêu của đề tài : Sử dụng phương pháp chọn giống nhờ chỉ thị phân tử để tạo giống lúa thuần ưu việt, kháng ổn định với quần thể rầy nâu vïng Đồng bằng sông Hồng. 3. Thời gian và địa điểm thực hịên đề tài: - Từ năm 2007 đến năm 2013 - Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Bảo vệ Thực vật, Trung tâm CGCN&KN Thanh Trì - Hà Nội. - Tỉnh Nam Định, Thái Bình, Hà Nam, Hà Nội. 4. Tính mới và những đóng góp của đề tài: - Đây là một trong những nghiên cứu chọn giống lúa kháng rầy nâu bằng chỉ thị phân tử ở Việt Nam, là một phần của đề tài thuộc chương trình CNSHNN của Bộ Nông nghiệp & PTNT. 2 - Trong đề tài này đã qui tụ được 2 gen kháng rầy nâu vào 1 giống lúa, có sử dụng chỉ thị phân tử SSR liên kết với gen kháng. 5. Ý nghĩa của đề tài: - Ý nghĩa khoa học: Sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo ra 2 dòng lúa mang 2 gen kháng rầy nâu. - Ý nghĩa thực tiễn: Dòng lúa KR8 thu được như kết quả của đề tài là dòng triển vọng có thể đưa ra sản xuất. 6. Cấu trúc của luận án: Luận án dày 155 trang được bố cục như sau: Mở đầu 3 trang; Ch­¬ng 1: Tổng quan tài liệu 51 trang; Ch­¬ng 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 23 trang; Ch­¬ng 3: KÕt quả nghiên cứu và thảo luận 57 trang; Ch­¬ng 4: Kết luận và kiến nghị 01 trang; Những công trình đã được công bố 01 trang; Tài liệu tham khảo 19 trang. Có 37 hình, 37 bảng số liệu, 167 tài liệu tham khảo, trong đã có 46 tài liệu tiếng Việt và 121 tài liệu tiếng Anh, 03 bài báo và 2 phụ lục. Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Rầy nâu và đặc tính kháng rầy nâu ở lúa 1.1.1. Đặc tính sinh học của rầy nâu Rầy nâu (Brown planthopper) là một loại côn trùng có tên khoa học là Nilaparvata lugens Stal. 1.1.2. Tình hình và mức độ gây hại lúa trong những năm gần đây tại Việt Nam: Dịch rầy nâu bùng phát trong các năm, đặc biệt năm 2000: hơn 540 nghìn hecta lúa bị nhiễm rầy trong đó có 256 nghìn hecta bị nhiễm nặng. 1.1.3. Đặc tính kháng rầy nâu ở lúa: 1.1.3.1. Cơ chế tính kháng đối với côn trùng Côn trùng (insect) chỉ trở thành sinh vật gây hại (pest) khi con người bắt đầu tiến hành thâm canh trong nông nghiệp. 1.1.3.2. Di truyền tính kháng rầy nâu ở lúa Bằng các thí nghiệm phân tích di truyền và chỉ thị phân tử, các nhà khoa học đã xác định được 1 số gen kháng rầy chính (Bảng 1.1). 3 Bảng 1.1. Các gen kháng rầy nâu và giống chỉ thị mang gen kháng Dòng chỉ thị Gen kháng Trội/Lặn TN1 Không - Mudgo Bph1 Trội ASD7 bph2 Lặn Rathu Heenati Bph3 Trội Babawee bph4 Lặn ARC10550 bph5 Lặn Swarnalata Bph6 Trội T12 bph7 Lặn Chinsaba bph8 Lặn Pokkali Bph9 Trội O. australiensis Bph10 Trội O. officinalis bph11(t) Lặn O. officinalis bph12(t) Lặn O. officinalis Bph6, Bph13 - O. officinalis, Bph14 và Bph15 Trội O. australiensis,. Bph16 - Rathu Heenati Bph17 - O. australiensis O. rufipogon Griff Bph18 bph18(t) - - AS20-1 bph19 - O. minuta O. minuta Bph20, Bph21 Bph20(t) và Bph21(t) - - O. rufipogon Griff bph22(t) và bph23(t) - O. eichingeri, Bph25 Bph25(t) - - O. latifolia O. officinalis Bph 26 Bph26(t) - - Oryza rufipogon Griff Oryza sativa L Bph27 Bph27 (t) - - Tổ hợp lai TN1xGC9, BphZ Trội IS (IR72 x GC9) Bph3+BphZ. - 1.2. Những ứng dụng trong nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống lúa - Chọn giống nhờ chỉ thị phân tử Chọn tạo giống nhờ chỉ thị phân tử (Marker-assisted selection - MAS) cho một tính trạng. Chuyển QTL/gen vào giống mới nhờ chỉ thị phân tử và lai trở lại (Marker-assisted backcrossing - MABC) vào giống mới. - Qui tụ 2 gen kháng rầy nâu vào những dòng lúa ưu việt 4 Hình 2.1. “Sử dụng chỉ thị phân tử để chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu” (Lưu Thị Ngọc Huyền và ctv,2011) 1.3. Nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu tại Việt Nam 1.3.1. Các nghiên cứu xác định chỉ thị phân tử liên kết gen và lập bản đồ gen kháng rầy nâu trong nước Xác định được một số chỉ thị liên kết với gen kháng rầy nâu Thiết lập được 1 bản đồ liên kết cho gen kháng rầy nâu BphZ(t). trên nhiễm sắc thể số 4 Quy tụ gen kháng Bph3 và BphZ(t) tạo ra các dòng IS1.2, IS2.3, RS. Gen BphZ(t).đã được lập bản đồ chi tiết hơn trên NST số 4. 1.3.2. Chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu tại Việt nam Trong những năm gần đây, giống lúa kháng CR203, CR84-1 đã trở nên kháng trung bình và đã có lúc bị cháy rầy. Dòng cho gen (chồng 2 gen) F1 F2 F3 Fn BC1F1 BC2F1 BC3F1 BC4F1 BC2F2 – BC4F4 5 Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Dòng/giống lúa cho gen kháng rầy nâu (donor): Dòng IS1.2 và IS2.3 là 2 dòng đã được qui tụ hai gen kháng rầy nâu Bph3 và BphZ(t). - Giống nhận gen (recipient): Giống lúa IR64 (Tám Điện Biên) - Các chỉ thị phân tử SSR liên kết gen Bph3 và BphZ(t). - Giống chuẩn kháng rầy nâu : Ptb33; - Giống chuẩn nhiễm rầy nâu : TN1 - Giống đối chứng nông sinh học : KD18 Nguồn gốc các dòng/giống lúa và vật liệu nghiên cứu: Dòng/giống lúa cho gen kháng rầy nâu (donor) Dòng IS1.2, IS2.3 và RS là các dòng lúa đã được qui tụ hai gen kháng rầy nâu Bph3 và BphZ(t) Trên cơ sở bản đồ gen Bph3 trên NST số 6 và BphZ(t) trên NST số 4, tiến hành lựa chọn các chỉ thị phân tử liên kết gen kháng rầy nâu. (Lưu Thị Ngọc Huyền và ctv,2003; 2010) Giống nhận gen (recipient): Giống lúa IR64 Hình 2.1. Bản đồ phân tử chi tiết gen kháng rầy nâu Bph3 Hình 2.2. Bản đồ phân tử chi tiết gen kháng rầy nâu BphZ(t) NST số 4 ë lóa Bản đồ LK gen BphZ(t) 6 - Rầy nâu dùng cho nghiên cứu được thu thập từ vùng Đồng bằng sông Hồng và vùng Đồng Tháp Mười. - Các hoá chất dùng trong nghiên cứu được mua từ các hãng GenSet, Pharmacia, Sigma, Boehringer, Promega, BioRad, ... 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp đánh giá khả năng kháng/nhiễm rầy nâu các dòng/giống lúa Đánh giá tính kháng nhiễm rầy nâu theo thang điểm chuẩn của IRRI (5 cấp độ) và thang điểm của Viện BVTV (10 cấp độ) 2.2.2. Lai hồi giao, qui tụ gen kháng rầy từ dòng/giống cho gen vào giống lúa ưu việt Cặp lai được lựa chọn là dòng cho gen kháng rầy (donor) mang gen kháng, giống nhận gen là giống có các đặc điểm ưu việt. 2.2.3. Phương pháp thu thập thông tin các chỉ thị sử dụng trong nghiên cứu. Thu thập thông tin trang 2.2.4. Phương pháp chọn tạo các dòng lúa kháng rầy nâu trên cơ sở sử dụng công nghệ chỉ thị phân tử - Đánh giá và chọn dòng từ thế hệ F2 trở đi đến F6 trên đồng ruộng - Sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử SSR để phát hiện gen kháng rầy nâu - Kiểm tra tính kháng rầy nâu dòng mang gen kháng trong nhà lưới và trên đồng ruộng. 2.2.5. Một số kỹ thuật dùng trong phòng thí nghiệm - Tách chiết ADN và tinh sạch theo phương pháp CTAB - Kỹ thuật PCR: 2.2.6. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng Theo phương pháp của Phạm Chí Thành (1986); 2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu Chương trình IRRISTART 5.0, Excel 2010 và các phương pháp phân tích thống kê khác. 7 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu đánh giá nguồn vật liệu và tập đoàn dòng/giống lúa kháng rầy nâu 3.1.1. Đánh giá phản ứng của một số dòng/giống, năm 2008 Bảng 3.1. Phản ứng của một số dòng giống vật liệu nghiên cứu với quần thể rầy nâu ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long TT Dòng/ giống Gen kháng Thử nghiệm rầy ĐBSH Thử nghiệm rầy ĐBSCL 1 CR203 1 NV NN 2 CR84-1 1 NN NN 3 Khang dân không N NN 4 Q5 không N NN 5 SL12 không NN NN 6 SL15 không N NN 7 ỈR64 không NV N Dòng vật liệu mang gen kháng 8 IS1.2 2 KC KC 9 IS2.3 2 KC KC 10 RS 2 KC KC 11 IS4.8 2 KC KC 12 RS3 2 KC KC 13 RS4 2 KC KC Đối chứng 14 TN1 chuẩn nhiễm NN NN 15 Ptb33 chuẩn kháng KC KC Ghi chó: Kháng cao (KC); Nhiễm nhÑ (NV); Nhiễm (N); Nhiễm nÆng (NN). Tất cả các dòng IS và RS cho gen đều kháng rầy với điểm kháng cao đối với quần thể rầy nâu ở đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. 8 3.1.2. Đánh giá phản ứng của các dòng/giống với quần thể rầy nâu trong nhà lưới, tại Long An và Hà Nội, năm 2011. - Độc tính của rầy nâu tại các tỉnh phía Bắc đang có chiều hướng tăng lên so với các năm trước. - Trong tổng số 144 dòng, giống lúa đánh giá có 45 giống có phản ứng kháng với rầy nâu tại miền Bắc chiếm 29,58% tổng số giống đánh giá. Có 9 giống có phản ứng kháng với rầy nâu tại Mộc hoá- Long an (chiếm 4,2% ). 3.1.3. Kết quả thiết lập các tổ hợp lai trong chọn tạo giống lúa kháng rầy nâu Sơ đồ chọn tạo giống lúa KR8 bằng chỉ thị phân tử F1 BC1F2 F2 BC3F5 BC3F6 BC3F7 - Ở thế hệ F2 chọn được một số cây có đặc tính nông sinh học ưu tú, mang 2 gen kháng rầy nâu (chọn lọc thông qua chỉ thị phân tử) - Tiến hành lai hồi giao giữa các cây F2 trên với IR64 (là cây recurrent) * Chọn giống trên cơ sở lai hồi giao xen kẽ với tự thụ qua các thế hệ từ BC1F2 đến BC3F5 * Tiếp tục chọn dòng đến BC3F7 9 3.2. Kiểm tra gen kháng rầy nâu bằng chỉ thị phân tử 3.2.1. Kết quả tách chiết và tinh sạch ADN tổng số Hình 3.1. Kiểm tra nồng độ và chất lượng ADN của dòng KR8, trên gel agarose 0,8% Kết quả cho thấy ADN có chất lượng tốt, không bị đứt gãy, nồng độ trong khoảng từ 200 – 300ng/l . Dùng cho các nội dung các thí nghiệm tiếp theo. 3.2.2. Kiểm tra kết quả sản phẩm PCR trên gel agarose 1% Hình 3.2. Kết quả điện di sản phẩm phản ứng PCR trên gel agarose 1% với thang chuẩn 1kb ladder. Sản phẩm PCR chỉ có một băng, các băng gọn rõ nét, cho thấy phản ứng PCR thực hiện tốt. 3.2.3. Xác định CTPT trợ giúp trong chọn giống lúa kháng rầy 3.2.3.1. Xác định chỉ thị trợ giúp cho đa hình giữa cây bố mẹ đối với gen Bph3 Giống 1: Q5; 2: KD18; 3: Swa; 4: IR64; 5: IS1.2; 6: SL6; 7: E1; 8: TN1 Hình 3.3. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM588 liên kết gen Bph3) 10 Giống 1: Q5; 2: KD18; 3: Swa; 4: IR64; 5: IS1.2; 6: SL6; 7: E1; 8: TN1 Hình 3.4. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM190 liên kết gen Bph3) 3.2.3.2. Xác định chỉ thị phân tử trợ giúp đối với gen BphZ(t) Giống 1: TN1; 2: IR64; 3: Swa; 4: SL12; 5: KD18; 6: IS1.2; 7: IS2.3; 8: E3-2-1; 9: E3-4-1. Hình 3.5. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM5757 liên kết gen BphZ(t)) Giống 1: Q5; 2:KD18; 3: Swa; 4:IR64; 5:IS1.2; 6:SL6; 7:E1; 8:TN1 Hình 3.6. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM 3367 liên kết gen BphZ(t)) Thứ tự các giếng: Giống 1: Swa; 2: Q5; 3: KD; 4: KD ĐB; 5: DT38; 6: H2; 7: BT; 8: IR64; 9: SL12; 10: IS1.2; 11: IS1.9; 12: IS. 2.1; 13: IS 2.3; 14:S2.5; 15: IS2.6; 16: IS 2.7; 17: IS3.2; 18: IS 4.3; 19: IS5.1 Hình 3.7. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM 3288 liên kết gen BphZ(t)) 11 Giống 1. TN1; 2. SW; 3. BB; 4. KDđb; 5. HL0; 6. HL02; 7. IS1.2; 8. IR64; 9. IR72; 10. Q5 Hình 3.8. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM6997 liên kết gen BphZ(t)) Giống 1. TN1; 2. SW; 3. BB; 4. KDđb; 5. HL01; 6. HL02; 7. IS1.2; 8. IR64; 9. IR72; 10. Q5 Hình 3.9. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM 3735 liên kết gen BphZ(t)) Giống 1. TN1; 2. SW; 3. BB; 4. KDđb; 5. HL01; 6. HL02; 7. IS1.2;8. IR64; 9. IR72; 10. Q5 Hình 3.10. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM5714 liên kết gen BphZ(t)) Giống 1. TN1; 2. SW; 3. BB; 4. KDđb; 5. HL01; 6. HL02; 7. IS1.2; 8. IR64; 9. IR72; 10. Q5 Hình 3.11. Kết quả xác định chỉ thị phân tử cho đa hình giữa cây bố mẹ (Chỉ thị RM5757 liên kết gen BphZ(t)) 12 3.2.4. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu trong các con lai: 3.2.4.1. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu Bph3 trong các dòng BC * Phân tích sự có mặt của gen Bph3 con lai BC1F1 Hình 3.12. Ảnh kết quả sử dụng chỉ thị phân tử SSR (RM588) liên kết gen Bph3 xác định con lai BC1F1 mang gen kháng Giếng số 1: IS1.2 mang gen kháng rầy nâu Bph3 Giếng số 2: Giống nhận gen IR64 Các giếng 6, 7, 8, 11, 13 15, 17, 18, 19, 24, 25, 26: Là các cá thể mang gen kháng, xuất hiện băng của cả IS1.2 và IR64. Các giếng 3, 4, 5, 9, 10, 12, 14, 16, 20, 21, 22, 23: Là các cá thể không mang gen kháng, chỉ mang băng của IR64. * Phân tích sự có mặt của gen Bph3 con lai BC1F2 Hình 3.13. Sử dụng chỉ thị phân tử RM588 liên kết với gen Bph3 để xác định cá thể mang gen kháng ở thế hệ F2 Giếng số 1: IS1.2 mang gen kháng rầy nâu Bph3 Giếng số 2: Giống nhận gen IR64 Giếng 3, 4, 6, 7, 12, 20. Cá thể đồng hợp tử mang gen kháng Giếng 5, 10, 11, 15, 21. Cá thể không mang gen kháng Giếng 8, 9, 13, 14, 16, 17, 18,19. Cá thể dị hợp tử mang gen kháng * Phân tích sự có mặt của gen Bph3 con lai BC 13 Hình 3.14. Kết quả sử dụng chỉ thị RM190 liên kết Bph3 trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng BC Hình 3.15. Kết quả xác định cá thể BC3F3 mang chỉ thị RM588 liên kết gen Bph3 của tổ hợp IR64/IS1.2 3.2.4.2. Phân tích xác định sự có mặt của gen kháng rầy nâu BphZ trong các dòng BC * Phân tích xác định sự có mặt của chỉ thị liên kết gen BphZ(t) trong các con lai BC1F1 Hình 3.16. Kết quả sử dụng chỉ thị phân tử SSR (RM5757) liên kết với gen BphZ(t) xác định con lai BC1F1 mang gen kháng Giếng số 1: IS1.2 mang gen kháng rầy nâu BphZ(t) Giếng số 2: Giống nhận gen IR64 Các giếng 3, 6, 7, 9, 13, 16, 17, 19, 21, 22, 24, 26: Là các cá thể mang gen kháng, xuất hiện băng của cả IS1.2 và IR64 Các giếng 4, 5, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 18, 20, 23, 25: Là các cá thể không mang gen kháng, chỉ mang băng của IR64 * Phân tích xác định sự có mặt của chỉ thị liên kết gen BphZ(t) trong các con lai BC 14 Hình 3.17. Kết quả sử dụng chỉ thị RM3367 liên kết BphZ(t) trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng BC Hình 3.18. Kết quả sử dụng chỉ thị RM3735 liên kết BphZ(t) trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng BC 3.2.4.3. Phân tích xác định cá thể mang gen Bph3 trong quần thể chọn tạo giống Hình 3.19. Kết quả sử dụng chỉ thị RM190 liên kết Bph3 trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng 64R8-1 (KR8) của tổ hợp IR64/IS1.2 (Thế hệ BC3F3) Hình 3.20. Kết quả sử dụng chỉ thị RM588 liên kết gen Bph3 của tổ hợp IR64/IS, trong chọn lọc các cá thể dòng 64R8-2 (KR8-2) mang gen kháng. 15 Hình 3.21. Kết quả sử dụng chỉ thị RM190 liên kết gen Bph3, trong chọn lọc các cá thể của dòng DTR64 mang gen kháng 3.2.4.4. Phân tích xác định cá thể mang gen BphZ(t) trong quần thể chọn tạo gièng Hình 3.22. Kết quả sử dụng chỉ thị RM3735 liên kết BphZ(t) trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng KR8 Hình 3.23. Kết quả sử dụng chỉ thị RM3367 liên kết BphZ(t) trong chọn lọc các cá thể mang gen kháng của dòng KR8 3.3. Khảo sát một số dòng triển vọng ngoài đồng ruộng 3.3.1. Các dòng triển vọng Vụ mùa năm 2010 đã chọn lọc được 27 dòng lúa kháng rầy nâu triển vọng cho đồng bằng sông Hồng, được thể hiện trên bảng 3.2 Bảng 3.2. Các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng triển vọng vụ mùa 2010 (mật độ 50 khóm/m2) TT Dòng/giống Số bông/ khóm Số hạt/bông Tỉ lệ hạt chắc (%) P1000 hạt (g) NSTT (tÊn /ha) 16 1 KD18 (đ/c) 7,5 119 86,8 19,2 6,09 2 DTR64 6,7 139 92,9 22,8 6,00 3 64R2-1-1 6,2 167 84,1 24,8 6,18 4 64R2-1 5,3 188 84,7 23,8 6,17 5 64R2-2 7,3 101 93,4 24,3 6,10 6 64R4-3 5,3 188 84,7 23,8 6,24 7 64R1 5,3 188 83,9 23,8 6,11 8 64R8-1 6,2 158 82,8 23,2 6,10 9 64R8-2 6,2 158 81,9 23,2 6,12 10 64R1-3-5 7,3 101 93,4 24,3 6,12 11 64R1-3-6 5,4 145 85,6 27,2 6,10 12 64R1-4-2 6,0 165 91,0 24,2 6,13 13 64R1-4 -3 5,5 150 81,9 23,6 6,05 14 64R1-4-4 7,3 101 93,4 24,3 6,05 15 64R1-4-5 6,7 190 82,8 24,1 6,06 16 64R1-7- 1 6,0 165 91,0 24,2 6,11 17 64R1-7-2 5,6 182 84,6 24,9 6,10 18 64R1-7-3 6,7 175 70,4 24,1 6,11 19 64R1-7-4 5,3 188 84,7 23,8 6,09 20 64R1-4-1 5,3 164 92,1 24,1 6,10 21 64R1-4-3 5,6 194 90,5 23,6 6,08 22 64R4-4-1 5,6 174 82,8 23,8 6,20 23 64R4-4-3 5,6 182 84,6 24,9 6,20 24 64R4- 4-5 4,5 185 85,1 22,6 6,20 25 64R4-1-1 5,2 184 83,6 22,6 6,14 26 64R4-2-1 4,0 165 84,1 24,2 6,10 27 64R4-16-2 6,1 175 75,4 24,1 6,17 28 64R3-4-16 5,5 187 87,1 22,6 6,06 29 IR64 5,7 102 96,4 22,3 6,10 17 30 IS1.2 6,6 121 73,2 19,5 5,61 31 IS2.3 6,8 120 72,2 18,5 5,60 CV% 5,5 2,1 1,5 0,9 8.90 LSD0,05 0,53 5.42 2.06 0.04 0.03 Như vậy trong điều kiện thực tế sản xuất tại các tỉnh thuộc khu vực vùng sinh thái phía Bắc nước ta ®· lùa chän ®­îc 3 dßng ­u tó lµ : DTR64, KR8-1(KR8) vµ KR8-2. 3.3.2. Kh¶o s¸t ®Æc tÝnh n«ng sinh häc cña 3 dßng ­u tó 3.3.2.1. Kh¶o s¸t ®Æc tÝnh n«ng sinh häc cña 3 dßng ­u tó trong nhµ l­íi Bảng 3.3. Kết quả đánh giá tính kháng/nhiễm rầy nâu năm 2011 TT Dòng/ giống Điểm kháng tại các nguồn rầy Hà Nội Nam Định Nghệ An Đồng Tháp Cần Thơ 1 KR8-1 3 1 3 3 3 1 KR8-2 3 3 3 3 3 2 DTR64 3 3 3 3 3 3 IS1.2 3 1 1 3 3 4 IS2.3 3 1 1 3 3 5 IR64 7 7 7 9 7 6 Ptb 33 1 1 3 3 3 7 TN1 9 9 9 9 9 Bảng 3.4. Kết quả đánh giá tính kháng/nhiễm rầy nâu năm 2012 TT Dòng/ giống Điểm kháng tại các nguồn rầy Hà Nội Nam Định Nghệ An Đồng Tháp Cần Thơ 1 KR8-1 3 1 3 3 3 2 KR8-2 3 3 3 3 3 3 IS1.2 3 1 1 3 3 4 IS2.3 3 1 1 3 3 5 IR 64 7 7 7 7 7 6 Ptb 33 1 1 3 3 3 7 TN1 9 9 9 9 9 Kiểm tra 2 năm 2011 và 2012: 3 dòng KR8, KR8-2 và DTR64 có mức kháng cao từ kháng điểm 1 đến 3. Trong khi đó IR64 bị nhiễm vừa đến nhiễm nặng từ điểm 7 đến điểm 9. 18 3.3.2.2. §¸nh gi¸ mét sè ®Æc tÝnh n«ng sinh häc - Kết quả khảo nghiệm vụ xuân năm 2011, 2012 tại Hà Nội và Hà Nam Bảng 3.5. Độ thuần đồng ruộng và các chỉ tiêu cấu thành năng suất của các dòng/giống, vụ xuân năm 2011, 2012 tại Hà Nội (mật độ 50 khóm/m2) T T Dòng/ giống Độ thuần đồng ruộng Số bông hữu hiệu/khóm Số hạt/ bông Tỉ lệ hạt chắc (%) P1000 hạt(g) NSLT (tÊn/ha) NSTT (tÊn/ha) 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 1 KR8 1 1 4,9 4,5 182 152 91,2 89,3 29,5 29,1 11,21 8,89 7,01 6,48 2 KR8-2 1 1 4,6 4,3 180 150 90,2 89,5 29,7 29,1 10,80 8,40 6,91 6,27 3 DT64R 5 5 5,2 5,5 146 162 88,9 90,7 26,3 27,2 9,48 8,78 5,99 5,83 4 KD18(đ/c) 1 1 6,2 5,2 181 178 91,7 86,7 20,8 19,6 10,72 7,86 6,89 6,20 CV% - - 5,2 7,7 1.0 0.4 0.2 0.2 0.8 1.0 6.5 0.2 0.7 0.3 LSD0,05 - - 0,54 0,75 3.57 1.26 0.42 0.38 0.44 0.53 0.40 0.36 0.88 0.39 19 Bảng 3.6. Độ thuần đồng ruộng và các chỉ tiêu cấu thành năng suất của các dòng/giống, vụ xuân năm 2011, 2012 tại Hà Nam (mật độ 50 khóm/m2) Vô xuân năm 2011; 2012 t¹i khu vùc Hµ Néi vµ Hµ Nam, năng suất của dòng KR8 ®Òu cao hơn KD18 từ 0,12 ®Õn 0,54 tÊn/ha; dòng KR8-2 cao hơn KD18 từ 0,02 ®Õn 0,37 tÊn /ha. DTR64 thì có năng suất kém hơn so với KD18 từ 0,12 ®Õn 0,9 tÊn/ha. Như vậy ở vụ xuân chỉ chọn được dòng KR8 có khả năng kháng rầy, năng suất cao hơn giống KD18. đang trồng phổ biến. TT Dòng/ giống Độ thuần đồng ruộng Số bông hữu hiệu/khóm Số hạt/ bông Tỉ lệ hạt chắc (%) P1000 hạt(g) NSLT (tÊn/ha) NSTT (tÊn/ha) 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 1 KR8 1 1 52 47 185 158 91,2 89,3 29,3 29,5 12,85 9,78 7,15 7,12 2 KR8-2 1 1 48 46 184 157 90,2 89,5 29,2 29,4 11,63 9,50 7,00 6,95 3 DT64R 5 5 55 57 149 162 88,9 90,7 25,3 26,6 9,22 9,41 6,05 6,09 4 KD18(đ/c) 1 1 62 55 185 178 91,7 86,7 20,6 19,8 10,86 8,40 6,88 6,58 CV% - - 0.9 1.9 0.7 0.5 0.5 0.1 0.7 1.1 0.6 3.1 0.4 0.6 LSD0,05 - - 0.1 0.19 2.33 1.73 0.93 0.19 0.35 0.58 1.05 0.14 0.5 0.8 20 Qua kết quả thí nghiệm và kết quả khảo nghiệm VCU thì dòng DTR64 tuy có hình thái đẹp nhưng năng suất thực tế vụ xuân lại thấp hơn KD18, do vậy không gửi đi khảo nghiệm VCU nữa. Dòng KR8 có năng suất cao hơn KD18 nên được gửi đi khảo nghiệm VCU vụ xuân năm 2012 - Kết quả khảo nghiệm vụ mùa 2011, 2012 tại Hà Nội và Hà Nam Bảng 3.7. Độ thuần đồng ruộng và các chỉ tiêu cấu thành năng suất của các dòng/giống, vụ mùa năm 2011, 2012 tại Hà Nội (mật độ 50 khóm/m2) TT Dòng/ giống Độ thuần đồng ruộng Số bông hữu hiệu/khóm Số hạt/ bông Tỉ lệ hạt chắc (%) P1000 hạt(g) NSLT (tÊn/ha) NSTT (tÊn/ha) 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 1 KR8 1 1 4,8 4,9 168 158 82,8 82,8 23,2 23,2 7,76 7,45 6,20 5,94 2 KR8-2 1 1 5,0 5,0 160 156 81,9 81,9 22,9 22,9 7,51 7,33 6,14 5,82 3 DT64R 5 5 5,0 4,5 139 146 85,9 85,9 22,8 22,8 6,84 6,46 5,29 5,38 4 KD18(đ/c) 1 1 5,2 5,0 178 168 86,7 86,7 19,6 19,6 7,86 7,14 6,09 5,65 CV% - - 8.5 4.3 0.3 0.1 0.6 2.8 1.2 1.1 8 3.2 4.40 0.70 LSD0,05 - - 0.85 0.42 1.1 0.41 0.97 4.82 0.53 0.48 0.2 0.05 0.03 0.35 21 Bảng 3.8. Độ thuần đồng ruộng và các chỉ tiêu cấu thành năng suất của các dòng/giống, vụ mùa năm 2011, 2012 tại Hà Nam (mật độ 50 khóm/m2) T T Dòng/ giống Độ thuần đồng ruộng Số bông hữu hiệu/khóm Số hạt/ bông Tỉ lệ hạt chắc (%) P1000 hạt(g) NSLT (tÊn/ha) NSTT (tÊn/ha) 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012 1 KR8 1 1 5,2 4,9 168 152 82,8 82,8 23,2 23,2 8,40 7,16 6,30 6,08 2 KR8-2 1 1 5,0 5,0 160 150 81,9 81,9 22,9 22,9 7,51 7,04 6,20 5,96 3 DT64R 5 5 5,3 4,7 139 146 84,9 83,9 22,8 22,8 7,16 6,59 5,49 5,55 4 KD18(đ/c) 1 1 5,2 5,0 178 158 86,7 86,7 19,6 19,6 7,86 6,71 5,89 5,68 CV% - - 5.2 5.1 0.2 0.4 0.5 0.3 1 1.3 4.9 4.5 0.8 0.3 LSD0,05 - - 0.54 0.51 0.81 1.1 0.81 0.54 0.44 0.56 0.33 0.07 0.03 0.03 22 Như vậy ở vụ mùa tại Hà Nội và Hà Nam, cả 2 năm 2011 và 2012 thì DTR64 đều có năng suất kém đối chứng KD18, dòng 64R8-2 có năng suất cao hơn KD18 không đáng kể. Dòng KR8 đã thừa kế được những đặc tính tốt về năng suất và tính kháng rầy từ 2 giống bố mẹ là IR64 x IS1.2; rất thích hợp để đưa vào sản xuất vụ chiêm xuân và vụ mùa trung, chân đất trũng, bị nhiễm rầy nâu khu vực ĐBSH. 3.3.2.3. Khảo nghiệm VCU dòng KR8, vụ xuân năm 2012 Bảng 3.9. Đặc điểm sinh trưởng của dòng KR8, vụ xuân năm 2012 (Nguån: Trung t©m kh¶o kiÓm nghiÖm gièng, s¶n phÈm c©y trång vµ ph©n bãn Quèc gia) Dòng KR8 ®­îc xÕp vµo nhãm cã thêi gian sinh tr­ëng ng¾n ngµy Bảng 3.10. Độ thuần đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của dòng KR8 trong khảo nghiệm VCU, vụ xuân năm 2012 Dòng/ giống Độ thuần(điểm) Số bông/khóm Số hạt/bông Tỷ lệ hạt lép% KL1000 hạt KD18 1 5,2 178 13,3 19,6 KR8 1 4,5 152 10,7 29,1 CV% - 4.4 2.3 0,5 0.3 LSD0,05 - 0.73 13.1 0,5 0.24 (Nguån: Trung t©m kh¶o kiÓm nghiÖm gièng, s¶n phÈm c©y trång vµ ph©n bãn Quèc gia) Dòng KR8 có độ thuần đồng ruộng cao. Số hạt trên bông thấp hơn KD18 nhưng tỉ lệ hạt lép thấp và khối lượng nghìn hạt cao hơn KD18. Dòng/ giống Sức sống mạ (điểm) Độ dài giai đoạn trỗ (điểm) Độ thoát cổ bông (điểm) Độ cứng cây (điểm) Độ tàn lá (đ) Độ rụng hạt (đ) Chiều cao cây (cm) TGST (ngày) KD18 5 5 1 1 5 5 102 136 KR8 5 5 1 1 5 5 106 142 CV% - - - - - - 0,5 0.1 LSD0,05 - - - - - - 0.45 0.71 23 Bảng 3.11. Mức độ nhiễm sâu bệnh của dòng KR8 trong khảo nghiêm VCU, vụ xuân năm 2012 (đvt : điểm) Dòng/giống Bệnh đạo ôn Bệnh đạo ôn cổ bông Bệnh bạc lá Bệnh khô vằn Bệnh đốm nâu Sâu đục thân Sâu cuốn lá Rầy nâu KD18 0-1 0-1 0-1 1-3 0-1 0-1 0-1 0-1 KR8 0-1 0-1 0-1 1-3 0-1 0-1 0-1 0-1 (Nguån: Trung t©m kh¶o kiÓm nghiÖm gièng, s¶n phÈm c©y trång vµ ph©n bãn Quèc gia) Trong khảo nghiệm quốc gia, do vụ xuân năm 2012 không xuất hiện dịch sâu hại lớn, nên chỉ tiêu mức độ nhiếm sâu bệnh đặc biệt là chỉ tiêu kháng rầy nâu của KR8 tương đương KD18. Bảng 3.12. Năng suất thực thu của dòng KR8 trong khảo nghiệm VCU vụ xuân năm 2012 (tÊn/ha) Dòng/ giống Điểm khảo nghiệm Hưng Yên Hải Dương Hải phòng Thái Bình Thanh Hóa Nghệ An Bắc Giang Hà Tĩnh Trung Bình KD18 (đ/c) 6,92 5,67 6,50 5,38 6,45 6,22 6,70 5,73 6,20 KR8 6,90 5,73 - 5,51 6,88 6,86 7,27 6,23 6,47 CV% 3 3 - 9 8 2 5 1 1 LSD0,05 0.05 0.06 - 0,10 0.40 0.60 0.40 0.30 0.20 (Nguån: Trung t©m kh¶o kiÓm nghiÖm gièng, s¶n phÈm c©y trång vµ ph©n bãn Quèc gia) C¸c TØnh khu vùc B¾c Trung Bé, khu vùc trung du nh­: Thanh Hãa, NghÖ An, Hµ TÜnh, B¾c Giang, n¨ng suÊt gièng KR8 ®Òu cao h¬n gièng KD18 tõ 0,43 ®Õn 0,57tÊn/h. Năng suất thực thu của KR8 cao hơn KD18 trong khảo nghiêm quốc gia vụ xuân 2012, năng suất của KR8 là 6,48 tÊn/ha; trong khi KD18 là 6,2 tÊn /ha. Được thể hiện trong bảng 3.12. Vì vậy giống KR8 đã được Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng và phân bón Quốc gia đưa vào danh sách các giống triển vọng và đề nghị tiếp tục cho khảo nghiệm để công nhận giống quốc gia. 24 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 1. Đánh giá tính kháng rầy nâu của tập đoàn 144 dòng/giống lúa thu thập ở ĐBSH và ĐBSCL. Độc tính của rầy nâu tại các tỉnh phía Bắc đang có chiều hướng tăng lên so với các năm trước. Hầu hết các giống trồng phổ biến bị nhiễm rầy. 2. Đánh giá tính kháng rầy nâu của các dòng/giống mang gen kháng rầy, chọn được dòng IS1.2 kháng cao với quần thể rầy nâu ở ĐBSH và ĐBSCL, mang hai gen kháng rầy Bph3 và BphZ(t), làm dòng cho gen kháng; IR64 làm dòng nhận gen kháng. 3. Chọn tạo một số dòng lúa, trong đó có dòng DTR64 và KR8 mang hai gen kháng rầy nâu thông qua phương pháp lai hồi giao kết hợp với tự thụ, chọn lọc gen kháng phối hợp với đánh giá tính kháng rầy nâu và chọn giống truyền thống. 4. Xác định tính kháng rầy nâu của dòng KR8, bằng phương pháp chuẩn của IRRI với các nguồn rầy nâu thu thập tại Hà Nội, Nam Định, Nghệ An, Đồng Tháp, đạt điểm kháng rầy từ 1 đến 3. 5. Chọn được giống lúa KR8 có năng suất vụ xuân từ 6,48 đến 7,15 tÊn/ha, vụ mùa 5,94 đến 6,30 tÊn/ha. Trong khảo nghiệm quốc gia năng suất trung bình tại 8 tỉnh phía Bắc giống KR8 đạt 6,48 tÊn/ha, trong đó KD18 đạt 6,20 tÊn/ha, như vậy KR8 có năng suất cao hơn KD18 là 9,5%. Giống KR8 đã đạt năng suất cao trong điều kiện thâm canh vụ xuân đạt 7,12 đến 7,15 tÊn/ha; vụ mùa đạt 6,08 đến 6,30 tÊn/ha. 6. Vụ xuân 2012, giống KR8 đã được Trung tâm khảo kiểm nghiệm giống cây trồng và phân bón Quốc gia, đánh giá là giống có triển vọng, kháng rầy nâu. ĐỀ NGHỊ 1. Tiếp tục khảo kiểm nghiệm VCU và DUS giống KR8 để có thể đưa vào sản suất mở rộng cho các tỉnh phía Bắc 2. Nghiên cứu xác định quy trình thâm canh phù hợp giống KR8 25