Luận án Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa giữa hai loài phụ Indica và Japonica

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯  
NGUYỄN HỒNG HẠNH  
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC  
CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA MỚI DO LAI XA GIỮA  
HAI LOÀI PHỤ INDICA VÀ JAPONICA  
LUẬN ÁN TIẾN SĨ  
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2020  
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯  
NGUYỄN HỒNG HẠNH  
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC  
CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA MỚI DO LAI XA GIỮA  
HAI LOÀI PHỤ INDICA VÀ JAPONICA  
Chuyên ngành:  
Khoa học cây trồng  
Mã số:  
9 62 01 10  
1. GS.TS. Phạm Văn Cường  
2. PGS. TS. Nguyễn Văn Hoan  
Người hướng dẫn khoa học:  
HÀ NỘI - 2020  
LỜI CAM ĐOAN  
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên  
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy  
bất kỳ học vị nào.  
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám  
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.  
Hà Nội, ngày  
tháng  
năm 2020  
Tác giả luận án  
Nguyễn Hồng Hạnh  
i
 
LỜI CẢM ƠN  
Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh  
đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân.  
Lời đầu tiên cho phép nghiên cứu sinh được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn  
chân thành tới GS.TS. Phạm Văn Cường và PGS. TS. Nguyễn Văn Hoan đã tận tình  
hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình  
học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.  
Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Học viện, Ban Chủ nhiệm  
Khoa Nông học, Ban Quản lý đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các thầy cô giáo bộ  
môn Cây lương thực, bộ môn Phương pháp thí nghiệm và Thống kê sinh học, Trung tâm  
Nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên  
cứu sinh học tập và nghiên cứu.  
Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Trường Đại học Kyushu và đại học Nagoya, Dự án  
JICA - DCGV Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã cung cấp nguồn vật liệu và thiết bị phục  
vụ nghiên cứu. Nghiên cứu sinh cũng cảm ơn Trạm Giống Cây trồng Đô Thành – Yên  
Thành – Nghệ An và Trung tâm Giống cây trồng Vật nuôi Thủy sản – Phường Chiềng Cơi  
– Sơn La đã giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm tại tỉnh Nghệ An, Sơn La.  
Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các  
anh chị em, bạn bè - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập  
và hoàn thành luận án này.  
Một lần nữa nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu  
của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh.  
Hà Nội, ngày tháng năm 2020  
Tác giả luận án  
Nguyễn Hồng Hạnh  
ii  
 
MỤC LỤC  
iii  
 
iv  
DANH MỤC GIẢI THÍCH TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT  
Chữ viết tắt  
Thuật ngữ  
ANUE  
Nitrogen use efficiency for agronomy - Hiệu suất sử dụng đạm  
nông học  
BNUE  
Nitrogen use efficiency for biomass - Hiệu suất sử dụng đạm trong  
sinh khối  
CGR  
Crop Growth Rate - Tốc độ tích lũy chất khô  
Chromosome Segment Subtitution Line - Dòng mang một đoạn  
nhiễm sắc thể thay thế  
CSSL  
HI  
Harvest index - Chỉ số thu hoạch  
International Rice Research Institute - Viện nghiên cứu lúa Quốc tế  
Marker Assisted Selection - Ứng dụng công nghệ sinh học  
Leaf area index - Chỉ số diện tích lá  
New Plant Type - Kiểu cây mới  
IRRI  
MAS  
LAI  
NPT  
NSC  
NSCT  
NST  
P1000  
PNUE  
Ngày sau cấy  
Năng suất cá thể  
Nhiễm sắc thể  
Khối lượng 1000 hạt  
Photosynthetic Nitrogen use efficiency - Hiệu suất sử dụng đạm  
trong quang hợp  
QTLs  
Quantitative trait loci - Di truyền tính trạng số lượng  
Soil and plant analyzer development - Chỉ số đánh giá hàm lượng  
diệp lục trong lá  
SPAD  
TGST  
TSC  
Thời gian sinh trưởng  
Tuần sau cấy  
UTL  
Ưu thế lai  
vi  
 
DANH MỤC BẢNG  
TT  
Tên bảng  
Trang  
vii  
 
DANH MỤC HÌNH  
TT  
Tên hình  
Trang  
ix  
 
x
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN  
Tên tác giả: Nguyễn Hồng Hạnh  
Tên luận án: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa  
giữa hai loài phụ indica và japonica.  
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng  
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam  
Mục tiêu nghiên cứu  
Mã số: 9 62 01 10  
Mục tiêu tổng quát  
Đánh giá đặc điểm sinh trưởng, giải phẫu và sinh lý của các dòng lúa mới tạo ra  
do lai giữa một giống indica IR24 và một giống japonica Asominori so với bố mẹ, từ đó  
cung cấp các thông tin phục vụ cho công tác chọn giống và canh tác lúa.  
Mục tiêu cụ thể  
- Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các dòng lúa  
được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica Asominori nhằm tìm ra  
đặc điểm nông sinh học tốt để phục vụ nghiên cứu  
- Đánh giá được sự khác biệt về đặc điểm hình thái giải phẫu, quang hợp và vận  
chuyển sản phẩm quang hợp đến năng suất của dòng lúa mới so với bố mẹ  
- Bước đầu xác định lượng phân bón và mật độ cấy thích hợp cho dòng lúa mới  
Phương pháp nghiên cứu  
- Nội dung nghiên cứu: (1) Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất  
lượng của các dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24 và giống japonica  
Asominori. (2) Nghiên cứu đặc điểm hình thái giải phẫu, quang hợp và vận chuyển sản  
phẩm quang hợp của các dòng lúa triển vọng dưới các mức đạm bón khác nhau. (3)  
Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác đối với dòng lúa mới.  
- Đối tượng nghiên cứu: 24 dòng lúa được tạo ra do lai giữa giống indica IR24  
và giống japonica Asominori (trong đó 23 dòng nhập nội từ Nhật Bản và 1 dòng được  
tạo ra từ dự án JICA-DCGV).  
- Phương pháp nghiên cứu:  
+ Phương pháp bố trí thí nghiệm ngoài đồng ruộng và trong chậu vại  
xii  
 
+ Chỉ tiêu phân tích: (1) Chỉ tiêu giải phẫu rễ, lóng gốc, lóng cổ bông. (2) Cường  
độ quang hợp và hàm lượng carbohydrate không cấu trúc trong thân + bẹ lá và bông lúa.  
(3) Chỉ tiêu phân tích chất lượng gạo.  
Kết quả chính và kết luận  
1) Kết quả đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng các dòng lúa được tạo ra  
do lai xa giữa giống indica IR24 và giống japonica Asominori tại 3 vùng sinh thái cho  
thấy dòng 2 dòng lúa triển vọng DCG66 và IAS66 có một số đặc điểm nông học tốt như  
DCG66 có đường kính lóng gốc và lóng cổ bông to, số hạt/bông lớn; dòng IAS66 thì đẻ  
nhánh gọn, bộ lá xanh, góc là đòng nhỏ. Hai dòng lúa này cho năng suất thực thu khá ổn  
định ở cả 3 vùng sinh thái với năng suất trung bình của DCG66 là 68,5 - 71,2 tạ/ha  
trong vụ xuân và 60,2 - 64,5 tạ/ha trong vụ mùa; IAS66 đạt 51,8 - 60,1 tạ/ha trong vụ  
xuân và 47,1 - 52,3 tạ/ha trong vụ mùa. Dòng lúa DCG66 có hàm lượng amylose cao  
(30%), nhiệt hóa hồ thấp phù hợp cho làm mì gạo.  
2) Hai dòng lúa DCG66 và IAS66 có số bó mạch lớn ở lóng cổ bông vượt 17,9 và  
14,9% so với đối chứng IR24. Ngoài ra, dòng DCG66 còn có tổng diện tích bề mặt rễ,  
tổng số bó mạch ở lóng gốc lớn hơn cả IAS66 và IR24.  
Hai dòng lúa triển vọng này cũng có cường độ quang hợp ở giai đoạn trỗ cao hơn  
IR24 dưới mức đạm bón cao, nhưng dòng DCG66 còn có hàm lượng carbohydrate tích  
lũy ở thân và bẹ cao trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín so  
với hơn IR24 và Asomori dưới mức đạm bón trung bình. Từ đó dẫn tới dòng lúa mới  
DCG66 có năng suất cá thể vượt so đối chứng IR24 và hiệu quả sử dụng đạm nông học  
(ANUE) cũng cao nhất đạt 46,4 g/cây ở mức đạm bón trung bình (1g/chậu).  
3) Xác định được mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp  
với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa DCG66, cho năng suất thực thu đạt  
69,5 trong vụ mùa và 70,7 tạ/ha trong vụ xuân tại Hà Nội.  
xiii  
THESIS ABSTRACT  
PhD candidate: Nguyen Hong Hanh  
Thesis title: Study on agro-biological characteristics of new rice lines derived from a  
wide cross between indica and japonica sub-species.  
Major: Crop science  
Code: 9 62 01 10  
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)  
Research Objectives  
The study aimed to evaluate agro-biological, morphological, anatomical and  
physiological characteristics of the new rice lines derived from a cross between indica  
and japonica sub-species contributing to breed the new high-yielding rice variety and  
providing useful information for rice cultivation.  
Materials and Methods  
- Research Contents: (1) Evaluating growth, grain yield and quality characteristics  
of rice lines derived from a cross between indica IR24 and japonica Asominori. (2)  
Evaluating morphological, anatomical and photosynthetical characteristics of two  
promising rice lines compared to its parents cultivars under three different levels of  
nitrogen fertilizer. (3) Research on cultivation techniques for the best new rice line.  
- Materials: 24 rice lines derived from a cross between indica IR24 and japonica  
Asominori (in which 23 lines were imported from Japan and 1 line was breeded from  
JICA-DCGV project)  
- Research methods:  
+ Methods of field experiment  
+ Mesurements: (1) Anatomical characteristics including root, basal internode and  
panicle neck internode. (2) Methods of analysis of non-structured carbohydrate (NSC)  
content in stems + leaf sheaths and panicle. (3) Method of rice quality analysis for food  
processing.  
Main findings and conclusions  
1) The results of evaluation on growth, grain yield and quality of some rice lines  
derived from a cross between indica IR24 variety and japonica Asominori variety  
showed that two promising rice DCG66 and IAS66 had good agronomical  
characteristics. DCG66 had big diameter of basal and peduncle internode and large  
xiv  
 
number of spikelets per panicle. IAS66 was green leaves, compact tillers and small flag  
leaf angle. These two rice lines could adapt with three ecological regions by giving  
stable high yield with the average yield of DCG66 and IAS66 range from 68.5 to 71.2  
quintals/ha, 51.8 to 60.1 quintals/ha in the spring season and from 60.2 to 64.5  
quintals/ha, 47.1 to 52.3 quintals/ha in autumn season, respectively. In addition, DCG66  
had high amylose, low gelatinization temperature and cooking loss starch that could  
have been suitable for making rice noodles.  
2) The number of large peduncle vascular bundles of two promising rice lines  
DCG66, IAS66 were 17.9% and 14.9% greater than that of IR24 respectively. Besides,  
the total number of basal internode vascular bundles and root surface area of DCG66  
were greater than that of its parents and IAS66.  
Photosynthesis rate of both promising rice lines had higher value than that of IR24  
at heading stage, but non-structure carbohydrate (NSC) content of DCG66 was higher in  
stem + leaf sheaths before heading and in panicle at maturing stage than that of IR24  
and Asominori under medium nitrogen application level. These above characteristics  
could make DCG66 had high grain yield and agronomic nitrogen use efficiency  
(ANUE) under medium nitrogen level (1g/pot) with 46.4 g/plant.  
4) Determining the fertilizer level of 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O per ha  
in combination with the density of 40 seedling/m2 was suitable for DCG66 new rice line  
in Gia Lam, Hanoi, yielded 69.5 and 70.7 quintals/ha in autumn season 2017 and spring  
season 2018 in Hanoi, respectively.  
xv  
 
PHẦN 1. MỞ ĐẦU  
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI  
Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng  
nhất, là thực phẩm chính của hơn một nửa quốc gia trên thế giới, do đó sản xuất  
luá gạo cần phải tăng thêm 70% vào năm 2050 để đáp ứng nhu cầu tăng dân số  
(Godfray et al., 2010). Tuy nhiên, tăng sản lượng cần đạt được dưới sức ép của  
biến đổi khí hậu, của tốc độ đô thị hóa và dịch bệnh. Do vậy, rất cần thiết để phát  
triển giống lúa cho năng suất cao, thích nghi với điều kiện biến đổi khí hậu để  
giải quyết vấn đề an ninh lương thực (Qian et al., 2016; Zeng et al., 2017).  
Cải thiện năng suất lúa trong suốt 50 năm qua nhờ sự đóng góp từ việc cải  
thiện cấu trúc kiểu cây (Fischer and Edmeades, 2010), biến đổi đặc tính hình thái,  
giải phẫu (Wu et al., 2011) và rút ngắn thời gian sinh trưởng. Ngoài ra, cải thiện  
các đặc tính sinh lý như kéo dài hoạt động quang hợp bộ lá trong suốt quá trình  
trỗ (Sharma et al., 2013), tích lũy sản phẩm đồng hóa trước trỗ (Fu et al., 2011)  
và vận chuyển về hạt sau trỗ (Yoshinaga et al., 2013b) để làm tăng sức chứa.  
Một hướng tiếp cận khác nữa là cải thiện biện pháp kỹ thuật canh tác để tăng sức  
chứa thông qua tăng số bông trên đơn vị diện tích hoặc tăng kích thước bông  
(Katsura et al., 2007) hoặc tăng cả hai bởi tăng lượng đạm bón ở giai đoạn sớm  
và mật độ cấy (Ao et al., 2008).  
Lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica ở lúa là bước tiến lớn trong cải  
thiện năng suất lúa do chúng có sự đa dạng nguồn gene trong các đặc điểm giải  
phẫu, sinh lý và nông học (Liu et al., 2016; Tao et al., 2016). Gần đây, dựa trên  
trên nền tảng kiến thức về gene, lai xa kết hợp sử dụng chỉ thị phân tử để tạo dòng  
lúa mới mang một đoạn nhiễm sắc thể (CSSLs) không chỉ là công cụ hữu ích để  
xác định gene quy định đặc điểm nông học có giá trị một cách chính xác và hiệu  
quả (Zeng et al., 2017) mà còn được sử dụng để tạo nguồn vật liệu cho chọn giống  
do giảm vấn đề bất dục và mang tính trạng mong muốn (Zamir, 2001).  
Dự án JICA – DCGV tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã phát triển  
được một số dòng lúa mới được chọn từ quần thể phân ly của dòng mang một  
đoạn nhiễm sắc thể thay thế do lai xa giữa indica IR24 và japonica Asominori có  
năng suất cao nên việc đánh giá tổng thể đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm  
sinh lý để tạo năng suất của dòng lúa mới trong điều kiện trồng khác nhau so với  
1
 
bố mẹ, từ đó nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác cho dòng lúa này đạt hiệu  
quả cao để phục vụ sản xuất là hết sức cần thiết.  
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU  
1.2.1. Mục tiêu tổng quát  
Đánh giá đặc điểm nông sinh học, hình thái, giải phẫu và sinh lý của các  
dòng lúa mới tạo ra do lai giữa indica và japonica, từ đó cung cấp các thông tin  
phục vụ cho công tác chọn giống và canh tác lúa.  
1.2.2. Mục tiêu cụ thể  
- Đánh giá được đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng của các  
dòng lúa được tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống japonica  
Asominori nhằm tìm ra đặc điểm nông sinh học tốt để phục vụ nghiên cứu  
- Đánh giá được các đặc điểm hình thái giải phẫu, đặc điểm quang hợp và  
vận chuyển sản phẩm quang hợp đến năng suất của các dòng lúa mới so với bố mẹ.  
- Bước đầu xác định mức mật độ cấy và liều lượng phân bón thích hợp cho  
dòng lúa mới  
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU  
- Đặc điểm nông sinh học thực hiện trên 24 dòng lúa được tạo ra do lai  
giữa một giống indica IR24 và một giống japonica Asominori.  
- Ba mức đạm trong thí nghiệm trong chậu là mức không bón (0g  
nito/chậu), mức trung bình (1g nito/chậu) và mức cao (2g nito/chậu).  
- Ba mức tổ hợp phân bón cho thí nghiệm đồng ruộng tại Hà Nội là 90N +  
90P2O5 + 70 K2O kg/ha, 110N + 110P2O5 + 90K2O kg/ha, 130N + 130P2O5  
+110K2O kg/ha.  
- Ba vùng trồng đại diện cho 3 vùng sinh thái Sơn La (đại diện cho vùng  
miền núi phía Bắc), Hà Nội (đại diện cho vùng đồng bằng sông Hồng) và Nghệ  
An (đại diện cho vùng Bắc Trung Bộ).  
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI  
- Dòng lúa mới DCG66 tạo ra do lai xa giữa giống india IR24 và giống  
japonica Asominori có năng suất cao là do bộ rễ lớn, số lượng bó mạch ở lóng gốc  
2
     
cao ở giai đoạn trỗ, hàm lượng carbohydrate không cấu trúc tích lũy ở thân + bẹ  
trước trỗ và tinh bột vận chuyển về bông cao ở giai đoạn chín cao trên nền trung  
bình các mức đạm bón.  
- Xác định mức phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp  
với mật độ cấy 40 khóm/m2 là phù hợp cho dòng lúa mới DCG66 tại Hà Nội.  
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI  
1.5.1. Ý nghĩa khoa học  
- Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học về  
ưu thế đặc điểm hình thái, giải phẫu và quang hợp của các dòng lúa được tạo ra  
do lai xa giữa hai loài phụ indica và japonica  
- Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và nghiên  
cứu khoa học trong các Trường Đại học, cơ sở nghiên cứu về cây lúa.  
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn  
- Xác định được DCG66 là dòng lúa mới triển vọng có năng suất 71,0 tạ/ha  
(vụ xuân 2018), có thời gian sinh trưởng ngắn, số hạt/bông lớn, năng suất và hàm  
lượng amylose cao (30%) phù hợp cho chế biến mì gạo.  
- Xác định được lượng phân bón 110 kg N + 110 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha  
kết hợp với mật độ cấy 40 khóm/m2 phù hợp dòng lúa mới DCG66 tại Hà Nội.  
3
     
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 200 trang myanh 23860 Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa mới do lai xa giữa hai loài phụ Indica và Japonica", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_dac_diem_nong_sinh_hoc_cua_mot_so_dong_lu.pdf
  • pdfKHCT - TTLA - Nguyen Hong Hanh.pdf
  • pdfTTT - Nguyen Hong Hanh.pdf