Đang tải... (xem toàn văn)
ỨNG DỤNG KĨ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO
ỨNG DỤNG KĨ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO 2 2 NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO • 1. Lịch sử ngành di truyền và chọn giống đột biến. • 2. Các tác nhân gây đột biến và cơ chế tác động của chúng đến vật liệu di truyền. • 3. Mục tiêu, định hướng của ngành di truyền và chọn giống đột biến. • 4. Những kết qủa nổi bật của ngành di truyền và chọn giống lúa đột biến ở Việt Nam • 5. Chiến lược phát triển lĩnh vực di truyền và chọn giống lúa ở Việt Nam 3 3 Lịch sử ngành di truyền và chọn giống đột biến 4 • Từ năm 1900 - 1905, nhà bác học người Áo Huygodveri đã phát hiện ra cây đột biến tự nhiên ở cây Oenothera lamarkiana. Ông đã nghiên cứu quy luật phát sinh các đột biến tự nhiên và hình thành nên thuyết đột biến. • Các nghiên của các nhà sinh học từ thế kỉ 19, 20 như Lamark, Darwin, Menden , đã khẳng định các đột biến trong tự nhiên là nguồn biến di phong phú cho quá trình chọn lọc tự nhiên và nhân tạo để hình thành nên các loài mới và giống mới, thích ứng tốt với điều kiện tự nhiên và đáp ứng tốt nhu cầu của con người. • Tuy nhiên đột biến tự nhiên xảy ra với tần số rất thấp từ 1/vạn đến 1/triệu, vì thế làm thế nào để tìm ra các tác nhân nâng cao đột biến tự nhiên nên. • Phương pháp gây đột biến nhân tạo đã được biết đến từ năm 1925 khi Natxon và Philippôp phát hiện rằng tia Roentgen có khả năng gây ra biến dị di truyền ở Nấm Hạ Đẳng. A. Trên thế giới 5 • Nhưng phải sau, các công trình của Muller, Xapegin, Stadle ở trên ruồi dấm và ngô (1926-1935), Xakharop, Rapoport, Gustafson và cs… trên lúa mì, lúa mạch, mạch ba góc (1938- 1940) đã thu được rất nhiều đột biến có giá trị trong nghiên cứu di truyền và chọn giống. Chính những công trình này là cơ sở cho sự ra đời ngành di truyền học phóng xạ làm nền tảng cho sự ra đời ngành chọn biến đột giống phóng xạ. • Ngay từ những năm 1970, Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và Tổ chức nông lương thế giới (FAO) đã tài trợ mở rộng hướng nghiên cứu gây đột biến cải tạo những giống cây nông nghiệp và cây công nghiệp nhiều nước trên thế giới nhằm tạo ra hàng loạt giống mới như: lúa, lúa mỳ, lúa mạch, táo, chanh, mía, chuối và những loại cây trồng khác. A. Trên thế giới 6 • Cho tới tháng 7/2010 (FAO/IAEA Mutant Varieties Database), trên 2970 giống cây trồng đã được tạo ra bằng gây đột biến thực nghiệm trên phạm vi 62 nước. Việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để cải tiến cây trồng đã mang lại hiệu quả cực kỳ to lớn về kinh tế nông nghiệp. Ước tính hàng trăm tỷ đô la và hàng trăm triệu hecta gieo trồng bằng những giống cây trồng được tạo ra từ đột biến. • Những thành tựu to lớn mà gây đột biến thực nghiệm đem lại trên thế giới đó là một số giống cây trồng như: cỏ Bermuda, lê Nhật bản, giống lúa nửa lùn Remei Nhật bản, khoai lang, khoai tây, hoa cúc, hoa hồng với màu sắc khác nhau và hình dạng cánh hoa đa dạng cam không hạt của Ỉran,Vải không hạt A4 của Trung Quốc…. Đặc biệt ở Trung quốc giống lúa đột biến Zhefu 802 được trồng với diện tích lớn nhất thế giới (trên 10,5 triệu hecta) và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất trong thời gian khá dài trên 10 năm. • Một số thành tựu chọn giống đột biến trên thế giới qua các năm được trình bày ở biểu đồ dưới đây: A. Trên thế giới 7 Số lượng giống Năm Hơn 2970 giống cây trồng FAO/IAEA Mutant Varieties Database FAO/IAEA Mutant Varieties Database Số lượng giống cây trồng đã được tạo ra nhờ gây đột biến trên thế giới (Tính đến 7/2010) 8 • Các nghiên cứu di truyền và chọn tạo giống ở việt nam được tiến hành chậm hơn nhiều so với thế giới. • Năm 1966, các nghiên cứu về ảnh hưởng của ria Gamma, nguồn coban 60, DES, DMS đến các biến dị di truyền ở lúa, dâu tằm tại bộ môn Di truyền khoa Sinh Đại Học Tổng Hợp Hà nội (Trịnh Bá Hữu, Phan Phải, Lê Duy Thành). Từ năm 1968 trên đậu Hà Lan của Trần Minh Nam, trên Nigenladamastica của Phan Phải (1969-1972), trên lúa Chân Châu lùn và Trung Quốc 2 của Lê Duy Thành, Trần Duy Quý (1969-1970), tiếp theo là các nghiên cứu trên cây cà chua, táo, lúa ở Viện cây lương thực và thực phẩm (Vũ Tuyên Hoàng và cs 1975-1980). • Các nghiên cứu ảnh hưởng của tia gama của Thái Công Tụng, Nguyễn Văn Mừng (1971-1974)… trên một số cây trồng. B. Ở Việt Nam 9 B. Ở Việt Nam • Sau giải phóng Miền Nam các nghiên cứu chọn tạo giống đột biến phát triển mạnh ở nhiều viện nghiên cứu và các trường Đại học: Đại học Tổng Hợp Hà Nội, Đại học sư phạm Hà nội I,II,Nông nghiệp I, Viện Di truyền Nông Nghiệp, Viện lúa ĐB sông Cửu Long, Viện Khoa Học kĩ thuật Nông Nghiệp Miền Nam, Viện Cây Lương thực và cây thực phẩm, Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt… • Đặc biệt trong những năm gần đây các Viện đi tiên phong và có những thành tựu suất sắc trong nghiên cứu di truyền và chọn giống đột biến ở các cây trồng khác nhau như lúa, ngô, đậu tương, rau hoa: Viện di truyền Nông Nghiệp (Phan Phải, Trần Duy Quý, Nguyễn Hữu Đống, Mai Quang Vinh và các cs., 1984- 2009), Viện Khoa học Nông nghiệp Miền Nam (Đỗ Khăc Thịnh và các cs., 1995-2009), Viện nghiên cứu lúa ĐB sông Cửu Long (Đoàn Văn Ro, Bùi Chí Bửu và các cs., 1990- 2009), Viện Cây Lương thực và thực phẩm (Vũ Tuyên Hoàng và cs., 1990-2009), Trường đại hoc sư pham Hà nội I (Nguyễn Minh Công và cs 1990-2009),Viện Nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt (Lê Xuân Thám và cs, 1998-2009). • Cho đến nay các nhà khoa học Việt nam chọn tạo được hơn 57 các giống đột biến trên các đối tượng lúa, ngô, đậu tương, cà chua, dâu tằm, táo, hoa cúc, hoa hồng…. trở thành nước thứ 4 về chọn giống đột biến của châu Á sau Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ và đứng thứ 8 thế giới sau Trung Quốc,Ấn Độ,Nhật,Liên Xô cũ,Hà Lan, Đức, Mỹ. 10 Các tác nhân gây đột biến và cơ chế tác động của chúng đến vật liệu di truyền [...]... suất cao 15 Bắc thơm Bắc thơm đột biến Phá vỡ tính cảm quang, chất lượng tốt hơn 16 Gây đột biến con lai IR64/Khang dân 18 CL9 17 Nếp đột biến 415/KT90 PD2 Phá vỡ tính cảm quang, chất lượng tốt hơn 2006 (Giống quốc gia) 18 Sóc Trăng (ST) ST3 ĐB Năng suất cao, chất lượng tốt 2006 (giốngKN quốc gia) 19 IR64 VNĐ 95-20 Năng suất cao, chất lượng tốt Được công nhận giống quốc gia năm 1999 Cải thiện chất lượng. .. ở giống lúa đột biến Giống STT Nguồn gốc Đột biến Tính trạng được cải tiến nhờ đột biến Năm được công nhận tiến bộ khoa học kỹ thuật 1 C4-63 DT10 Năng suất cao, chịu lạnh, chịu sâu bệnh 1990 (Giống quốc gia) 2 C4-63 DT11 Chất lượng tốt, ngon cơm hơn DT10 1995 (Giống quốc gia) 3 DT10/CR203 DT13 chất lượng cơm khá hơn DT10, năng suất cao 1998 (Giống quốc gia) 4 A8 A20 Chịu hạn, chịu phèn mặn, chất lượng. .. được cải tiến ở giống lúa đột biến 9 DT10/ OM80 DT17 Năng suất cao, chất lượng tốt 1999 (Giống tạm thời) 10 DV2/ nếp 415 DT21 Phá vỡ tính cảm quang, năng suất 2000 (Giống quốc gia) 11 Tám thơm Hải hậu Tám thơm đột biến Phá vỡ tính cảm quang, ngắn ngày 2000 (giống quốc gia) 12 DT21Dai loan DT22 Năng suất cao, chất lượng tốt 2002 (Giống tạm thời) Năng suất cao, cứng cây, chống đổ 2007 (Giống tạm thời)... của nhà chọn giống • Lai tạo kết hợp chọn lọc • Gây tạo đột biến kết hợp chọn lọc • Kỹ thuật sinh học: chuyển gen tạo ra các cơ thể có tính trạng mới GMO (Genetics Modified Organism) 15 Mục tiêu, định hướng của ngành di truyền và chọn giống đột biến 16 Mục tiêu cải tiến giống cây trồng • • • • Tạo ra nguồn gene khởi đầu đa dạng để phục vụ các nghiên cứu lí thuyết về di truyền học và chọn tạo giống cây... nhanh và hiệu quả - Tạo được giống mới trong một thời gian ngắn, đặc biệt đối với loại cây sinh sản vô tính - Thay đổi một hoặc một vài tính trạng mà không làm ảnh hưởng tới những tính trạng còn lại của cây trồng - Nâng cao hiệu quả công tác chọn tạo giống so với các phương pháp chọn giống cổ điển và hiện đại Những kết qủa nổi bật của ngành di truyền và chọn giống lúa đột biến 19 • Trong báo cáo này,... giống lúa mới được tạo ra bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo Các giống đột biến Chiếu xạ (1) Phương pháp xủ lý đột biến Kết hợp (1 ) Hóa chất( 2) và 2 DT10 20 Kr đối với hạt khô M2: 0,025% NEU1 + DT11 20 Kr đối với hạt khô M2: 0,025% NEU + A20 20 Kr đối với hạt khô 0,015% NMU2 CM1 20 Kr đối với hạt khô CM6 20 Kr đối với hạt khô DT33 20 Kr đối với hạt khô DT36 Kết hợp 1 và lai tạo Chiếu xạ callus... phèn mặn, chất lượng tốt 1993 (Giống quốc gia) 5 Chiêm bầu CM1 Chịu phèn mặn, đổi màu hạt tử đỏ sang trắng, chín 1999 (Giống quốc gia) sớm 6 Chiêm bầu CM6 Chịu phèn mặn, màu hạt, chất lượng, mùi thơm 2000 (Giống tạm thời) 7 CR203 DT33 Năng suất cao hơn giống gốc 20%, chịu được bệnh 1994 (Giống quốc gia) bạc lá 8 VN-01/ bố BG-902 (F6) DT36 Năng suất cao, kháng sâu 2002 (Giống tiến bộ bệnh KHKT) Bảng... trường (ở lúa CM1), có đột biến thay đổi màu sắc của hạt gạo làm tăng tính thương phẩm trên thị trường như trường hợp giống lúa Chiêm bầu địa phương hạt gạo đỏ, năng suất thấp, ở giống đột biến CM1 và CM6 hạt gạo chuyển sang màu trắng làm tăng giá trị thương phẩm (Bảng 1; 2,3); Hình 5,6) Hình 5: Các kiểu đột biến tính trạng ở cây lúa Hình 6: Các kiểu đột biến tính trạng ở cây lúa Bảng 1 Các giống lúa mới... Hình 2: Sơ đồ kĩ thuật chọn đột biến truyền thống ở cây trồng sinh sản hữu tính 24 (lúa, ngô, đậu tương) Hình 3: Bộ NST lúa O.sativa L 25 Hình 4: Các kiểu đột biến NST ở hậu kì nguyên phân 26 • Những tính trạng được cải tiến thông qua đột biến thường là năng suất, giảm chiều cao, chống chịu, sâu, bệnh (đối với lúa: DT10, DT11, ); phá vỡ tính cảm quang (tám thơm đột biến, DT21); Chất lượng (ở lúa CM6);... NEU, EI, DES, DMS với các nồng độ 0,01; 0,015; 0,025; 0,030% trong thời gian từ 18 -24h ở hạt khô hoặc hạt nảy mầm • Từ năm 1980 đến nay, chúng tôi thu được rất nhiều các đột biến mang những đặc điểm nông sinh học quý như kiểu cây cây cải tiến, các yếu tố cấu thành năng suất cao như cấu trúc bông, khối lượng 1000 hạt tăng cao, chất lượng gạo cao, dẻo thơm Đặc biệt nhiều đột biến chín sớm cấy được hai . ỨNG DỤNG KĨ THUẬT HẠT NHÂN TRONG CHỌN TẠO GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO 2 2 NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO • 1. Lịch sử ngành di truyền và chọn giống đột biến. • 2. Các tác nhân gây đột biến. cao hiệu quả công tác chọn tạo giống so với các phương pháp chọn giống cổ điển và hiện đại. 19 Những kết qủa nổi bật của ngành di truyền và chọn giống lúa đột biến • Trong báo cáo này, chúng. cách tự phát đáp ứng những tiêu chí của nhà chọn giống. • Lai tạo kết hợp chọn lọc. • Gây tạo đột biến kết hợp chọn lọc. • Kỹ thuật sinh học: chuyển gen tạo ra các cơ thể có tính trạng mới GMO