§å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, suốt thời gian thực tập nỗ lực thân nhận giúp đỡ động viên nhiều từ thầy cô, bạn bè gia đình Trước hết, cho xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo TS Đoàn Duy Thanh, thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt trình thực tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cán Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ tế bào thực vật – Viện Di Truyền Nông Nghiệp nhiệt tình tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành tốt đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy giáo, cô giáo khoa Công nghệ sinh học môi trường – trường Đại học Phương Đông giúp đỡ suốt thời gian học tập Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè luôn bên cạnh quan tâm, động viên giúp đỡ thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2014 Thịnh Đặng Minh Thịnh §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT CHỮ CÁI VIẾT TẮT ADP: Asian Development Bank- Ngân hàng Phát triển châu Á Bộ NN & PPNT: Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn CMS: Cytoplasmic Male Sterile- Dòng bất dục đực tế bào chất CLRRI: Cuu Long Delta Rice Research Institute- Viện lúa đồng sông Cửu Long ĐBSCL: Đồng sông Cửu Long ĐC: Đối chứng EGMS: Environment sensitive Genic Male Sterile- Bất dục đực di truyền cảm ứng với điều kiện môi trường FAO: Food and Agricuture Organization- Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc GA3: Gibberellic acid IRRI: International Rice Research Institute- Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế MAS: Maker Aisted Selection - Chọn giống nhờ trợ giúp thị phân tử MS: Male Sterile- Bất dục đực NMS: Nuclear Male Sterile- Bất dục đực gen nhân NST: Nhiễm sắc thể PGMS: Photoperiod sensitive Genic Male Sterile- Bất dục đực di truyền cảm ứng với quang chu kỳ TGMS: Thermosensitive Genic Male Sterile- Bất dục đực di truyền cảm ứng với nhiệt độ TGST: Thời gian sinh trưởng §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT UNDP: United Nations Development Programme- Chương trình phát triển Liên Hợp Quốc ƯTL: Ưu lai WA: Wide Abortive -Bất dục đực dạng dại DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Đặc điểm cấu trúc hoa dòng bất dục đực tạo Bảng 3.2 : Đặc điểm trỗ hoa dòng bất dục đực Bảng 3.3: Đặc điểm hình thái dòng bất dục đực Bảng 3.4: Các yếu tố cấu thành suất dòng bất dục đực Bảng 3.5: Tỷ lệ kết hạt dòng bất dục đực lai thử Bảng 3.6: Tỷ lệ hạt phấn hữu thụ dòng bất dục đực TGMS giai đoạn phân hoá đòng §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1: Tỷ lệ thò vòi nhụy dòng bất dục đực Biểu đồ 3.2: Thời gian trỗ hoa dòng bất dục đực Biểu đồ 3.3: Chiều cao cây, dài dài đòng dòng bất dục đực Biểu đồ 3.4: Số bông/khóm dòng bất dục đực Biểu đồ 3.5: Số hạt/bông dòng bất dục đực Biều đồ 3.6: Tỷ lệ kết hạt dòng bất dục đực Biều đồ 3.7: Diễn biến nhiệt độ trung bình ngày nghiên cứu khu vực Hà Nội §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp §Æng Minh ThÞnh Khoa CNSH & MT MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Cây Lúa (Oryza sativa) Hình 1.2: Sơ đồ sản xuất lúa lai hai dòng (TGMS) Hình 3.3: Minh họa ảnh hưởng nhiệt độ đến chuyển hóa tính dục dòng bất dục đực Ảnh 3.1: Hình ảnh vòi nhụy thò lúa bất dục đực Ảnh 3.2: Hình ảnh hạt lai thử Ảnh 3.3: Hình ảnh dòng lúa TG9(4) Ảnh 3.4: Bao phấn rỗng không hạt phấn dòng TG9 Ảnh 3.5: Hạt phấn bất dục không nhuộm màu dung dịch (I2 + KI) 0,1% Ảnh 3.6: Dòng TGMS xuất hạt phấn hữu thụ gặp nhiệt độ lạnh – hạt phấn bắt màu với dung dịch (I2 + KI) 0,1% §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT MỞ ĐẦU Lúa (Oryza sativa) lương thực quan trọng loài người, với gần 2/3 dân số giới nước Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ La Tinh sử dụng lúa gạo loại lương thực chính, chủ yếu lúa sản xuất Châu Á chiếm 90% lúa giới Lúa gạo đóng góp vai trò quan trọng việc đảm bảo an ninh lương thực ổn định xã hội nước Châu Á mà toàn giới Tuy nhiên, nhân loại có nguy thiếu hụt lương thực dân số tăng nhanh chóng, bên cạnh sản xuất lương thực bị ảnh hưởng nhiều biến đổi khí hậu bão, lũ lụt, hạn hán; diện tích gieo trồng ngày thu hẹp đô thị hóa, công nghiệp hóa Vì vậy, chọn tạo giống có suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh nhiệm vụ cấp thiết nhà khoa học quốc gia giới Phương pháp truyền thống giúp tạo giống lúa có suất cao, làm lên cách mạng xanh, giải vấn đề lương thực cho nhân loại.Tuy nhiên suất lúa đến giới hạn “trần suất” Để giải suất vượt trần lúa, nhà chọn tạo giống lúa có xu hướng sử dụng ưu lai, tạo lúa theo mô hình lý tưởng, cải thiện máy quang hợp C3 lúa theo đường C4 (ở mía, ngô) kỹ thuật di truyền Trong đó, ưu lai lựa chọn đem lại hiệu cao, với suất cao lúa từ 15-20% [21], phương pháp đơn giản đỡ tốn so với phương pháp lại Để sử dụng tượng ưu lai vào sản xuất, nhà khoa học tạo lúa bất dục đực để sản xuất hạt lai F1 quy mô lớn mà khử đực Việt Nam tiếp cận công nghệ lúa lai từ năm 1991 chậm sau Trung Quốc gần 30 năm Diện tích trồng lúa lai đạt 595 nghìn vào năm 2011 [20] Trong sản xuất lúa lai vấn đề mấu chốt định phải tạo dòng mẹ có di truyền đa dạng với tính trạng bất dục đực, thích nghi với thụ phấn §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT chéo có tiềm cho suất cao Việc ứng dụng công nghệ tạo dòng đơn bội kép kỹ thuật Invitro qua nuôi cấy lúa lai hai dòng rút ngắn trình chọn tạo dòng bất dục đực mang gen TGMS (dòng bất dục đực di truyền cảm ứng với nhiệt độ), làm phong phú nguồn vật liệu cho chọn tạo giống lúa lai nước ta Tuy nhiên dòng bất dục đực TGMS tạo kỹ thuật Invitro cần phải có đặc điểm như: Có đặc điểm nông sinh học tốt, cấu trúc hoa thích nghi với thụ phấn chéo tỷ lệ thò vòi nhụy, độ dài thò vòi nhụy, ngưỡng chuyển đổi tính dục theo nhiệt độ phù hợp với vai trò dòng mẹ để tạo tổ hợp lúa F1 có ưu lai Vì tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm dòng lúa bất dục đực tạo từ nuôi cấy bao phấn lúa F1 mang gen TGMS” Mục tiêu đề tài: Thông qua việc đánh giá dòng lúa bất dục đực tạo kỹ thuật đơn bội đặc tính nông sinh học, tính trạng bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với nhiệt độ (TGMS), đặc điểm cấu trúc hoa phù hợp với tư cách dòng mẹ bất dục sản xuất lúa lai Để từ tìm dòng có đặc điểm tốt để sử dụng làm mẹ tạo hạt lúa lai F1 §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu lúa Hình 1.1: Cây Lúa (Oryza sativa) Lúa (Oryza sativa L.) năm loại lương thực giới, với ngô (Zea Mays L.), lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) khoai tây (Solanum tuberosum L.); có nguồn gốc vùng nhiệt đới cận nhiệt đới khu vực đông nam Châu Á Châu Phi Hai loài lúa hoá lúa Châu Á (Oryza sativa) lúa Châu Phi (Oryza glaberrima) [8] Cây lúa trồng Oryza sativa L loài thân thảo, sinh sống hàng năm Thời gian sinh trưởng giống dài, ngắn khác từ 60- 250 ngày Về phương diện thực vật học, lúa trồng lúa dại hình thành thông qua trình chọn lọc nhân tạo lâu dài Phân loại lúa người ta dựa vào đặc tính khác lúa:Phân loại lúa theo hệ thống phân loại thực vật: Ngành: Angiospermae – Thực vật có hoa Lớp: Monocotyledoneae – Lớp mầm Bộ: Poales (Graminales) – Hòa thảo có hoa Họ: Poaceae (Gramineae) – Hòa thảo Họ phụ: Pooideae – Hòa thảo ưa nước §Æng Minh ThÞnh MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Chi: Oryza – lúa Loài: Oryza sativa – lúa trồng châu Á, Oryza glaberrima – lúa trồng châu Phi Chi Oryza có khoảng 20 loài phân bố chủ yếu vùng nhiệt đới ẩm Châu Phi, Nam Đông Nam Châu Á, Nam Trung Quốc, Nam Trung Mỹ phần Châu Úc (Chang, 1976 theo De Datta, 1981) Loài lúa trồng năm có tổng số nhiễm sắc thể 2n=24 Hiện nay, nhà chọn tạo giống phân loại lúa theo hệ thống sau: Theo loại hình sinh thái địa lí, theo đặc tính thực vật học, theo điều kiện môi trường canh tác, theo đặc tính hình thái lúa,… 1.2 Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam giới 1.2.1 Sản xuất lúa gạo giới Lúa lương thực quan trọng cho gần 2/3 dân số giới Cây lúa loài thực vật có diện tích phân bố rộng, kéo dài từ vĩ độ 40 độ Nam đến 50 độ Bắc Khoảng 90% diện tích trồng lúa giới tập trung châu Á, lại châu Phi, châu Mỹ, châu Âu, châu Đại Dương Diện tích trồng sản lượng lúa có xu hướng tăng lên năm gần Theo quan FAO đánh giá năm 2011, sản lượng lúa đạt đến 721 triệu hay 481 triệu gạo, tăng 24 triệu so với năm 2010 [15] Năm 2011, dân số giới tiêu thụ 450 gạo Dự kiến đến năm 2020, dân số giới tiêu thụ khoảng 490 triệu gạo khoảng 650 triệu vào năm 2050 (Roderick cộng , 2012) Điều cho thấy nhu cầu tiêu thụ gạo người tương lai ngày tăng, góp phần vào đảm bảo vững an ninh lương thực giới 1.2.2 Sản xuất lúa gạo Việt Nam Cây lúa lương thực mục tiêu phát triển nông nghiệp Việt Nam để đảm bảo vững an ninh lương thực quốc gia xuất Cây lúa chiếm 50% diện tích đất nông nghiệp 60% diện tích đất gieo trồng năm Sản xuất lúa gạo tập trung chủ yếu đồng sông Hồng 10 §Æng Minh ThÞnh 10 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Như thí nghiệm nghiên cứu đặc điểm nở hoa dòng bất dục đực giống TG9(4) nói ưu điểm thời gian trỗ so với dòng bất dục lại 3.3 Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học dòng bất dục đực Thí nghiệm 3: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học dòng bất dục đực Các đặc điểm nông sinh học đặc điểm bên hay gọi đặc trưng hình thái dòng bất dục cho ta nhìn tổng quát ngoại hình dòng có thích hợp với yêu cầu đặt nghiên cứu hay không Kết đánh giá đặc trưng hình thái dòng bất dục đực tạo thể bảng 3.3 biểu đồ 3.3 sau: Bảng 3.3: Đặc điểm hình thái dòng bất dục đực Cao Dài Dài Dài cổ TG9(1) (cm) 56 (cm) 14.5 đòng (cm) 43 (cm) 4.5 TG9(2) 58 12.5 24 TG9(3) 71 18.5 19 4.5 TG9(4) 64 17 22.5 TG9(5) 67 17 32 4.5 TG9(ĐC) 73 17 27 Giống Biểu đồ 3.3: Chiều cao cây, dài dài đòng dòng bất dục đực Chiều cao đặc tính hình thái quan trọng nhà chọn giống quan tâm Trong trình canh tác biết chiều cao bố trí mùa vụ thích hợp để tránh ảnh hưởng khí hậu thời tiết Chiều cao cao dễ đổ ngã, từ bảng 3.3 qua biểu đồ 3.3 ta thấy tất giống thí nghiệm có chiều cao thấp so với giống đối chứng Cây cao lại giống đối chứng 73cm, giống đối chứng có giống TG9(3) cao 71cm, thấp TG9(1) cao 56 cm TG9(2) cao 58cm khả gây đổ ngã 34 §Æng Minh ThÞnh 34 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Chiều dài lúa: Chiều dài lúa đóng vai trò quan trọng không việc tạo nên suất giống lúa nói nên khả cho số hạt lúa đó, lúa dài khả cho số hạt lớn lúa ngắn Qua biểu đồ 3.3 ta nhận thấy có giống TG9(1), TG9(2) có chiều dài nhỏ giống đối chứng Peiai 64s Còn lại tất giống khác dài giống đối chứng Giống TG9(3), TG9(4) TG9(5) có chiều dài cao có tiềm tạo suất cho lúa Lá đòng góp phần quan trọng quang hợp tạo tinh bột cho hạt Sau lúa trổ đòng dài bông, diện tích đòng lớn góc đòng hẹp, giữ màu xanh lân trổ đặc tính tốt giống lúa, giúp đòng nhận ánh sáng tốt, hiệu quang hợp cao, làm giảm tỉ lệ hạt lép, tăng suất, theo kết ghi nhận bảng 3.3 biểu đồ 3.3 cho thấy chiều rộng chiều dài đòng giống: Đối với chiều dài đòng biến động từ 21- 45cm, giống dài giống TG9(1) dài 43cm, giống TG9(5) dài 32 cm ngắn giống TG9(3) dài 19 cm Tuy nhiên, biểu đồ 3.3 cho ta thấy giống TG9(1) đòng lại dài nhiều so với lúa tương ứng gây trở ngại cho trình thụ phấn chéo cản trở phấn rơi vào vòi nhụy thò ngoài, để khắc phục ta phải công cắt ngắn đòng Ngoài có giống TG9(3) TG9(4) có chiều dài đòng dài chiều dài tương ứng điều giúp cho vòi nhụy nhận phấn dễ dàng Tóm lại: Qua nghiên cứu đặc điểm nông sinh học cho thấy dòng lúa bất dục đực tạo có đặc điểm nông sinh học quý có chiều cao thân thấp, cứng nên chống đổ ngã tốt Trong giống TG9(3), TG9(4) TG9(5) có chiều dài cao có tiềm tạo suất cho lúa 3.4 Kết nghiên cứu yếu tố cấu thành suất dòng bất dục đực Thí nghiệm 4: Nghiên cứu yếu tố cấu thành suất 35 §Æng Minh ThÞnh 35 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Lúa lai có ưu suất cao bố mẹ lúa từ 15 - 20% gieo cấy diện tích ruộng Do để có tổ hợp lúa lai tốt sau bố mẹ sử dụng để tạo lai cần có đặc điểm tốt cụ thể đối tượng nghiên cứu dòng mẹ đề tài phải có đặc điểm tốt để kết hợp với dòng bố tạo ưu lai cao Đánh giá tiêu cấu thành suất để tiềm năng suất lúa ƯTL lai F1 sau Năng suất lúa nhiều yếu tố cấu thành, yếu tố tăng suất lúa cao Yếu tố cấu thành suất chủ yếu đánh giá tiêu số bông/khóm, số hạt/bông Thông thường có 150 hạt, tỷ lệ hạt 75% Sau thí nghiệm ta thu số liệu bảng 3.4 biểu diễn rõ qua biểu đồ 3.4 đây: Bảng 3.4: Các yếu tố cấu thành suất dòng bất dục đực Giống Số bông/khóm Số hạt/bông Số hạt cổ Số hạt trỗ TG9(1) TG9(2) TG9(3) TG9(4) TG9(5) TG9(ĐC) 11 14 12 127 124 146 182 170 166 19 29 20 21 26 21 108 95 126 161 144 145 Biểu đồ 3.4: Số bông/khóm dòng bất dục đực Qua biểu đồ 3.4 bảng số liệu 3.4 ta nhận thấy hầu hết số khóm đối tượng nghiên cứu vượt số so với giống đối chứng (9 bông), có giống có số bông/khóm thấp TG9(4) (8 bông) TG9(5) (7 bông) Trong có giống có số trội so với giống lại TG9(2) (14 bông) Như giống có tiềm cho giống lúa lai sau có suất cao dựa số lượng nhiều, điều cho thấy giống có khả đẻ nhánh nhiều, số lượng nhánh lúa hữu hiệu cao 36 §Æng Minh ThÞnh 36 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Biểu đồ 3.5: Số hạt/bông dòng bất dục đực Ngoài số lượng lúa ảnh hưởng đến suất lúa, có yếu tố ảnh hưởng đến suất số lượng hạt lúa Cũng theo nghiên cứu thể biểu đồ 3.5 số liệu bảng 3.4 ta có nhận xét sau: Hầu hết giống có số lượng hạt cao số hạt thông thường lúa 150 hạt Trong có ba giống TG9(1), TG9(2) TG9(3) thấp giống đối chứng Peiai 64s (có 166 hạt) thấp chút so với số lượng hạt lúa thông thường Còn lại giống TG9(4) TG9(5) vượt mức giống đối chứng Peiai 64s, có số hạt 182 170 hạt có ý nghĩa việc tạo suất cao lúa lai sau Trọng lượng 1000 hạt (g): đặc tính di truyền giống lúa ba yếu tố cấu thành suất Trong thí nghiệm ta cân cho 50 hạt đại diện lấy tỷ lệ Khi cho dòng bất dục đực chọn làm thí nghiệm lai thử với giống bố lúa Japonica lúa Đỏ ta thu kết bảng 3.5 biểu đồ 3.6 đây: 37 §Æng Minh ThÞnh 37 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Bảng3.5 : Tỷ lệ kết hạt dòng bất dục đực lai thử Giống TG9(1) TG9(2) TG9(3) TG9(4) TG9(5) TG9(ĐC) Số hạt kết/bông 47 15 23 112 107 78 Tổng số hạt kết/khóm 117 76 81 216 223 196 * Tỷ lệ hạt kết (%) 37,0 12,1 15,6 61,5 62,9 46,9 Trọng lượng 1000 hạt (g) 25,5 24,4 24,7 24,2 24,6 24,2 Ghi chú: * : Tỷ lệ kết hạt (hay tỷ lệ hạt chắc)% = (số hạt kết/bông : số hạt/bông) × 100 % Biểu đồ 3.6: Tỷ lệ kết hạt dòng bất dục đực Dựa vào bảng 3.5 biểu đồ 3.6 ta thấy có số giống chọn thí nghiệm có tỷ lệ kết hạt thấp giống đối chứng TG9(1), TG9(2) TG9(3) có tỷ lệ hạt thấp 37%, 12,1% 15,6%, hai giống lại TG9(4) TG9(5) cao giống đối chứng Số hạt kết giống tham gia thí nghiệm có biến động từ 15 đến 112 hạt, giống cao giống TG9(4) với 112 hạt kết giống thấp giống TG9(2) có 15 hạt kết Tổng số lượng hạt kết khóm cho biết suất lúa có nhánh có số lượng hạt lúa, đạt cao giống TG9(5) có 223 hạt kết Trọng lượng 1000 hạt dòng bất dục đực nghiên cứu nhìn chung có trọng lượng cao giống đối chứng, đặc biệt giống TG9(1) Ảnh 3.2: Hình ảnh hạt lai thử 38 §Æng Minh ThÞnh 38 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Qua bảng 3.5 bảng 3.1 ta nhận thấy giống có tỷ lệ thò vòi nhụy cao thường cho tỷ lệ hạt kết cao giống TG9(4) có tỷ lệ thò vòi nhụy 63,9% với tỷ lệ hạt kết 61,5%, giống TG9(5) tỷ lệ thò vòi 28,5% có tỷ lệ hạt kết 62,9% Các dòng bất dục đực với tỷ lệ kết hạt cao có ý nghĩa chọn tạo giống Ảnh 3.3: Hình ảnh dòng lúa TG9(4) Giống TG9(4) qua nghiên cứu cho thấy giống có đặc điểm tốt tiềm cho suất cao số lượng tương đối nhiều, số hạt kết bông, có tỷ lệ hạt kết nhiều 3.5 Kết nghiên cứu tính bất dục hữu dục dòng bất dục đực với nhiệt độ Thí nghiệm 5: Nghiên cứu tính bất dục hữu dục dòng bất dục đực cảm ứng với nhiệt độ Dòng bất dục đực TGMS bất dục đực gặp nhiệt độ trung bình ngày cao 250C hữu dục gặp nhiệt độ trung bình ngày thấp 24 0C Quá trình chuyển hóa bất dục đực – hữu dục sau (Theo Liu Yi Bai cộng sự,1997) [2]: 150C 240C Biểu bất dục Hữu dục 250C Bán bất dục 400C Bất dụcTGMS Bất dục sinh lý hữu dục sinh lý BLT 39 §Æng Minh ThÞnh FT ST 39 BUT MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Hình 3.3: Minh họa ảnh hưởng nhiệt độ đến chuyển hóa tính dục dòng bất dục đực với nhiệt độ [2] Ghi chú: BLT: Biological lower temperature: Nhiệt độ giới hạn sinh học FT: Fertile temperature: Nhiệt độ gây hữu dục ST: Sterile temperature: Nhiệt độ gây bất dục BUT: Biological upper temperature: Nhiệt độ giới hạn sinh học Khi nhiệt độ trung bình ngày xuống thấp nhiệt độ giới hạn sinh học (dưới 150C), bị bất dục sinh lý Khi nhiệt độ tăng lên diễn biến khoảng từ nhiệt độ giới hạn (dưới 15 0C) đến nhiệt độ tới hạn gây hữu dục (240C) dòng bất dục đực TGMS hữu dục Khi nhiệt độ trung bình ngày diễn biến khoảng từ điểm nhiệt độ tới hạn gây hữu dục (240C) đến điểm nhiệt độ tới hạn gây bất dục (250C) thời kỳ cảm ứng dòng bất dục đực TGMS trở nên bất dục Ta tìm hiểu đặc điểm bất dục dựa vào thời điểm trỗ sử dụng phương pháp nhuộm hạt phấn để xác định khoảng thời gian chuyển hóa tính dục lúa Khi lúa trỗ tiến hành kiểm tra toàn hạt phấn giống nghiên cứu Thời điểm tiến hành nghiên cứu nhuộm hạt phấn lần thứ tiến hành tháng năm 2013 lúc nhiệt độ thời điểm nghiên cứu khu vực Hà Nội có nhiệt độ trung bình ngày 26 0C – 350C Kết nhuộm hạt phấn dung dịch (I2 + KI) 0,1% quan sát kính hiển vi soi ta nhận thấy tất giống nghiên cứu bất dục hoàn toàn bất dục theo kiểu không tạo hạt phấn có bao phấn rỗng (ảnh 3.4) Ngoài ra, bao phấn có hạt hạt phấn hạt phấn bất dục không bị nhuộm màu dung dịch (I2 + KI) 0,1% (ảnh 3.5) 40 §Æng Minh ThÞnh 40 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Ảnh 3.4: Bao phấn rỗng không hạt phấn dòng TG9 Ảnh 3.5: Hạt phấn bất dục không nhuộm màu dung dịch (I2 + KI) 0,1% Khi ta tiếp tục tiến hành theo dõi giống vào trỗ hoa vào tháng 11 tháng có nhiệt độ thấp có nhiệt độ trung bình ngày 140C - 300C ta nhận thấy giống tạo hạt phấn có hạt phấn bất dục hạt phấn hữu dục Do nghiên cứu có tượng chuyển hoá tính dục dựa vào độ cảm ứng với thời kỳ phân hoá đòng khác với nhiệt độ khác cho tỉ lệ hạt phấn hữu thụ hạt phấn bất dục với tỉ lệ khác Dựa vào số liệu nhiệt độ khu vực Hà Nội trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia, ta có biểu đồ 3.7 biểu diễn thay đổi nhiệt độ trung bình ngày thời điểm tiến hành thí nghiệm nghiên cứu sau: Biều đồ 3.7: Diễn biến nhiệt độ trung bình ngày nghiên cứu khu vực Hà Nội Theo đồ thị 3.7 số liệu thu thập nhiệt độ ngày nghiên cứu ta nhận thấy thay đổi nhiệt độ theo chiều xuống biểu đồ 3.7 Khi nhiệt độ cao 250C bất dục hoàn toàn, thực nghiệm nhuộm hạt phấn lần thứ tháng kết quan sát lúa không kết hạt sau 41 §Æng Minh ThÞnh 41 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT chứng minh cho nhận định Khi có thay đổi nhiệt độ thấp 25 0C giống lúa bắt đầu cảm ứng theo chiều hướng phục hồi tính hữu dục cách tạo trở lại hạt phấn hữu thụ kết nhuộn hạt phấn dung dịch (I2 + KI) 0,1% thấy xuất hạt phấn hữu thụ Ảnh 3.6: Dòng bất dục đực TGMS xuất hạt phấn hữu thụ gặp nhiệt độ thấp – hạt phấn bắt màu với dung dịch (I2 + KI) 0,1% Các giống lúa nay, có thời gian sinh trưởng khoảng 120 ngày vụ mùa chung Từ gieo hạt giai đoạn sinh trưởng 55-60 ngày, sau bước vào giai đoạn gọi lúa “con gái”, sau giai đoạn “con gái” bước vào giai đoạn phân hóa đòng khoảng 20 ngày bao gồm bước, sau trỗ chín khoảng 30 ngày, tổng cộng khoảng 120 ngày Khi nhiệt độ tác động vào giai đoạn nhiệt độ cao bất dục, nhiệt độ thấp hạt phấn hữu dục Khi tiến hành nhuộm hạt phấn dòng theo dõi ta thu bảng sau: Bảng 3.6: Tỷ lệ hạt phấn hữu thụ dòng bất dục đực TGMS giai đoạn phân hoá đòng 42 Giống Giai đoạn phân hoá đòng Tỷ lệ hạt phấn hữu thụ (%) TG9(1) Bước TG9(2) Bước 7-8 0-10 TG9(3) Bước 4-6 5-20 TG9(4) Bước 3-5 60-75 TG9(5) Bước 4-6 68-76 TG9(ĐC) Bước 3-5 53-65 §Æng Minh ThÞnh 42 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Từ bảng 3.6 ta thấy dòng TGMS phân hoá đòng bước 3-6 cho tỷ lệ hạt phấn hữu thụ cao, bước cho tỷ lệ hạt phấn hữu thụ 50%, bước dòng TGMS bất dục hoàn toàn cho tỷ lệ hạt phấn hữu thụ 0% Giống TG9(1), TG9(2) TG9(3) có hạt phấn bất dục có hạt phấn tỷ lệ hữu thụ ít, nhiên giống sau kết hạt điều chứng tỏ lúa đòng gian đoạn non dễ bị tác động nhiệt độ thấp tạo hạt phấn hữu thụ Dòng TG9(4), TG9(5) TG9(ĐC) có tỷ lệ hạt phấn hữu thụ cao thời điểm tỷ lệ hạt thu lớn Tóm lại: Các dòng nghiên cứu có thời kỳ chuyển hoá từ bất dục sang hữu dục từ ngày 31 tháng10 trở đi, phân hoá đòng bước 3-6 thu hạt tự thụ giống Đối với dòng bất dục đực TGMS không nên nhân dòng vào thời điểm khu vực Hà Nội lúa trỗ gặp nhiệt độ thấp tỷ lệ kết hạt thấp, ta nên áp dụng với việc nghiên cứu chuyển hoá tính dục nhân lấy hạt với số lượng dòng bất dục đực TGMS chọn tạo Muốn cho hạt phấn bất dục hoàn toàn để tiến hành sản xuất lúa lai ta phải cho lúa phân hoá đòng vào thời điểm có nhiệt độ trung bình ngày lớn 25 0C tức vào khoảng tháng 10 trở CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Các dòng bất dục đực TGMS tạo kỹ thuật nuôi cấy bao phấn có đặc điểm phù hợp với tư cách làm dòng mẹ sản xuất hạt lai F1 do: • Các dòng bất dục đực TGMS có tỷ lệ thò vòi nhuỵ tương đối cao(31-64%) cấu trúc hoa thích hợp cho việc giao phấn Trong đáng ý dòng TG9(1) TG9(4) có tỷ lệ thò vòi nhuỵ cao giống đối chứng TG9(ĐC)-Peiai 64s • Các dòng bất dục đực TGMS có tính trạng tốt như: Chiều cao thân thấp (khoảng 60-70 cm) chống đổ ngã, suất hạt cao (có số hạt/bông số bông/khóm cao tiêu biểu giống TG9(4) có 182 hạt/bông với 43 §Æng Minh ThÞnh 43 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT bông/khóm), độ dài trỗ lớn giống TG9(4) dài 17 cm, thời gian trỗ ngắn • Khả tạo hạt lai F1 lai thử dòng bất dục đực TGMS khác Trong đáng ý dòng TG9(4) cho tỷ lệ kết hạt cao 62,9% cho thấy khả suất tạo hạt lai F1 cao • Các dòng bất dục đực TGMS có tính chuyển đổi tính dục phản ứng với nhiệt độ Với ngưỡng chuyển đổi hữu dục bất dục điều kiện tự nhiên cảm ứng nhiệt độ 250C bất dục hoàn toàn theo kiểu không tạo hạt phấn, ngưỡng trở lại trạng thái hữu dục để tạo hạt dòng lúa 4.2 Kiến nghị Có thể sử dụng dòng TG9(4) để tiến hành lai thử tạo F1 tìm tổ hợp cho ưu lai Tiếp tục nghiên cứu đánh giá tính ổn định mặt di truyền tính trạng dòng bất dục đực TGMS tạo PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng nhiệt độ ngày đêm tháng 8,9,10,11 năm 2013 khu vực Hà Nội [19]: Ngày/Tháng 01-Thg8 02-Thg8 03-Thg8 04-Thg8 05-Thg8 06-Thg8 07-Thg8 08-Thg8 09-Thg8 10-Thg8 11-Thg8 12-Thg8 44 T0 thấp T0 cao 26-29 25-27 23-26 24-27 26-29 26-28 23-26 22-25 23-26 24-26 25-28 25-28 31-34 31-34 25-28 28-31 31-34 31-34 29-32 25-28 25-28 28-31 30-33 32-35 §Æng Minh ThÞnh Ngày/Tháng 01-Thg10 02-Thg10 03-Thg10 04-Thg10 05-Thg10 06-Thg10 07-Thg10 08-Thg10 09-Thg10 10-Thg10 11-Thg10 12-Thg10 44 T0 thấp T0 cao 21 – 24 21-24 22 – 25 23-26 22 – 25 22 – 25 21 – 24 20 – 23 20 – 23 22 – 25 22 – 25 23 – 26 24 – 27 28 – 31 29 – 32 31 – 34 30 – 33 29 – 32 29 – 32 30 – 33 30 – 33 30 – 33 29 – 32 30 – 33 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp 13-Thg8 14-Thg8 15-Thg8 16-Thg8 17-Thg8 18-Thg8 19-Thg8 20-Thg8 21-Thg8 22-Thg8 23-Thg8 24-Thg8 25-Thg8 26-Thg8 27-Thg8 28-Thg8 29-Thg8 30-Thg8 31-Thg8 01-Thg9 02-Thg9 03-Thg9 04-Thg9 05-Thg9 06-Thg9 07-Thg9 08-Thg9 09-Thg9 10-Thg9 11-Thg9 12-Thg9 13-Thg9 14-Thg9 15-Thg9 16-Thg9 17-Thg9 18-Thg9 19-Thg9 20-Thg9 21-Thg9 22-Thg9 23-Thg9 45 Khoa CNSH & MT 25-28 26 – 29 25-28 24 – 27 25-28 24 – 26 24 – 27 24 – 27 24 – 27 24-27 24-27 24 – 27 24 – 27 24 – 26 23 – 26 23 – 26 26 – 29 25 – 27 24 – 27 24 – 27 24 – 27 24 – 26 22 – 25 21 – 24 21 – 24 22 – 25 23 – 26 22 – 25 24 – 27 23 – 26 23 – 26 23 – 26 24 – 27 23 – 26 23 – 26 23 – 26 25 – 28 24 – 27 24 – 27 24 – 27 24 – 27 24 – 27 §Æng Minh ThÞnh 32-35 33 – 36 32-35 30 – 33 31 – 34 30 – 33 30 – 33 29 – 32 28 – 31 32 – 35 32 – 35 28 – 31 28 – 31 28 – 31 31 – 34 32 – 35 32-35 32-35 30 – 33 30 – 33 28 – 31 28 – 31 26 – 29 24 – 27 24 – 27 26 – 29 26 – 29 27 – 30 30 – 33 28 – 31 26 – 29 27 – 30 30 – 33 30 – 33 31 – 34 27 – 30 30 – 33 31 – 34 29 – 32 30 – 33 32 – 35 31 – 34 13-Thg10 14-Thg10 15-Thg10 16-Thg10 17-Thg10 18-Thg10 19-Thg10 20-Thg10 21-Thg10 22-Thg10 23-Thg10 24-Thg10 25-Thg10 26-Thg10 27-Thg10 28-Thg10 29-Thg10 30-Thg10 31-Thg10 01-Thg11 02-Thg11 03-Thg11 04-Thg11 05-Thg11 06-Thg11 07-Thg11 08-Thg11 09-Thg11 10-Thg11 11-Thg11 12-Thg11 13-Thg11 14-Thg11 15-Thg11 16-Thg11 17-Thg11 18-Thg11 19-Thg11 20-Thg11 21-Thg11 22-Thg11 23-Thg11 45 22 – 24 23 – 26 20 – 23 20 – 23 19 – 22 19 – 22 19 – 22 20 - 23 19 – 22 21 – 24 21 – 24 21 – 24 18 – 21 17 – 20 17 – 20 21 – 24 20 – 23 22 – 25 22 – 25 22 – 25 21 – 23 17-19 19 – 22 19 – 22 20 – 23 22 – 25 22 – 25 22 – 25 20 – 23 19 – 22 20 – 23 19 – 22 18 – 20 19 – 22 18 – 21 19 – 22 18 – 21 18 – 21 17 – 20 17 – 20 18 – 20 19 – 21 30 – 32 30 – 33 27 – 30 24 – 27 21 – 24 20 – 23 21 – 24 25 - 28 26 – 29 26 – 29 26 – 29 26 – 29 26 – 29 26 – 29 26 – 29 25 – 27 25 – 27 26 – 29 27 – 30 27 – 30 28 – 30 29-31 27 – 30 27 – 30 27 – 30 27 – 30 26 – 29 26 – 29 26 – 29 22 – 25 25 - 28 25 - 28 24 – 27 23 – 26 23 – 26 23 – 26 25-28 22 – 25 21 – 24 19 – 22 20 – 22 21 – 23 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp 24-Thg9 25-Thg9 26-Thg9 27-Thg9 28-Thg9 29-Thg9 30-Thg9 46 Khoa CNSH & MT 23 – 26 19 – 22 20 – 23 20 – 23 22 – 25 22 – 25 22 – 25 §Æng Minh ThÞnh 26 – 29 23 – 26 23 – 26 25 – 28 29 – 32 29 – 32 28 – 31 24-Thg11 25-Thg11 26-Thg11 27-Thg11 28-Thg11 29-Thg11 30-Thg11 46 19 - 21 21 - 24 17 – 20 21 – 24 17 – 20 24 – 27 14 – 17 20 – 23 14 – 16 17 – 19 14 – 17 18 – 21 15 – 17 21 – 23 Nguồn: www.thoitiet.net MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Dương Văn Chín Lúa ưu lai vùng nhiệt đới ẩm cận xích đạo vấn đề an ninh lương thực, Viện Nghiên cứu Lúa Đồng sông Cửu Long, ngày 28 tháng 08 năm 2007 [2] Nguyễn Công Tạn, Ngô Thế Dân, Hoàng Tuyết Minh, Nguyễn Thị Trâm, Nguyễn Trí Hoàn Quách Ngọc Ân, 2002 Lúa lai Việt Nam Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội, 326 trang [3] Nguyễn Ngọc Đệ, 2008 Giáo trình lúa, 244 trang [4] Phan Thanh Kiếm, 2006 Giáo trình giống trồng Nhà xuất Nông nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 285 trang [5] Bùi Huy Đáp, 1980 Cây lúa Việt Nam Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [6] Đinh Văn Lữ, 1978 Cơ sở khoa học kỹ thuật việc tăng suất trồng Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Tài liệu tiếng Anh [7] Dat Tran, 2004 Hybrid rice for food security Food and Agriculture Oganization [8] Gurdev S Khush, 1997 Origin, dispersal, cultivation and variation of rice Kluwer Academic Publishers, Plant Molecular Biology 35: 25–34 [9] Mandal K.G., Wanjari R.H., Ghosh P.K., Adhikari T., and Rao N.H., 2006 Rice in India- Present status and strategies to boost its production through hybrids Journal of Sustainable Agriculture, Vol.28, No.1, pp: 19-39 [10] Manuel G.G., Ediberto D.R., Leocadio S.S., Frisco M.M., John C.D., and Lea D.R.A.(2004) Commercializing hybrid rice technology in the Philippines http://www.crri.nic.in [11] M.T.Lopez & S.S.Virmani, 2000 Development of TGMS lines for developing tow-line rice hybrid for the tropics Plant Breeding, Genetics and 47 §Æng Minh ThÞnh 47 MSSV: 510301030 §å ¸n tèt nghiÖp Khoa CNSH & MT Biochemistry Division, International Rice Reseach Institate The Philippines V.114, pp 211-215 [12] Zhou H, Liu Q, Li J, Jang D, Zhou L, Wu P, Lu S, Li F, Zhu L, Liu Z, Chen L, Liu YG, Zhang C, 2012 Photoperiod-and thermo-sensitive genic male sterility in rice are caused by a point mutation in a novel noncoding RNA that produces a small RNA Cell Res [13] Roderick M Rejesus cộng sự, 2012 Forecasting Global Rice Consumption Department of Agricultural and Resource Economics, North Carolina State University Tài liệu Internet [14] https://sites.google.com/site/kysuhodhinhhai/cay-trong-bien-dhoi-gen/c4rice-cay-lua-cua-tuong-lai - Phát triển dòng siêu lúa C4- Kỹ sư Hồ Đình Hải [15] http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/vi-vn/25/88582/Khuyen-nong/Luagao-the-gioi-2011-2012.html [16] http://www.baomoi.com/2013 Nam-kho-cua-nganh-luagao/45/12787824.epi [17] http://www.vinanet.com.vn/tin-thi-truong-hang-hoa-vietnam.gpprint.222080.gpside.1.asmx [18] http://vaas.vn/kienthuc/caylua/10/051_nangsuat.htm [19] http://www.thoitiet.net [20] http://www.agpps.com.vn/angiang/tintuc.php?idTin=3537 [21] http://www.khoahoc.com.vn/doisong/ung-dung/18382_nang-suat-cua-lualai-viet-nam-cao-hon-lua-thuan-tu-15-20.aspx 48 §Æng Minh ThÞnh 48 MSSV: 510301030 ... tính dục theo nhiệt độ phù hợp với vai trò dòng mẹ để tạo tổ hợp lúa F1 có ưu lai Vì tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu đặc điểm dòng lúa bất dục đực tạo từ nuôi cấy bao phấn lúa F1 mang gen. .. hạt/bông…) dòng bất dục đực Nghiên cứu khả thụ phấn chéo tạo hạt lai F1 dòng bất dục đực • phép lai thử Nghiên cứu chuyển đổi tính bất dục hữu dục dòng bất dục đực với nhiệt độ 2.3 Phương pháp nghiên cứu. .. phấn để nhận phấn từ bố cần lai Hiện nay, nghiên cứu lúa lai bao gồm lúa lai hai dòng lúa lai ba dòng thường sử dụng dòng bất dục đực để tạo lai F1 Kiểu bất dục phổ biến trồng bất dục đực tế bào