Phục tráng giống lúa nếp đặc sản bằng công nghệ sinh học

Mô tả bởi người đăng: 
Thời gian thực hiện: 2007 - 2008 Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ sinh học Chủ nhiệm: PGS.TS. Nguyễn Đức Thành Cán bộ tham gia: Viện Công nghệ sinh học: PGS.TS. Nguyễn Đức Thành, Lê Thị Bích Thủy, Phan Thị Bảy, Đặng Thị Minh Lụa, Nguyễn Thị Kim Liên, Đào Thị Hạnh. Sở Khoa học & Công nghệ Yên Bái: Đinh Khắc Tiến. Tổng kinh phí: 250 triệu đồng
Nội dung bài báo: 
Mục tiêu:
  • Xác định được đặc điểm phân tử cho một số giống lúa nếp đặc sản phục vụ việc nhận biết và chọn lọc, đặc biệt là xác định chỉ thị phân tử đặc trưng của giống Tú Lệ tạo cơ sở cho việc phục tráng, bảo tồn và phát triển giống lúa này.
  • Tạo được dòng lúa Tú Lệ có chất lượng cao và năng suất ổn định.
Nội dung nghiên cứu:
  • Thu thập các dòng lúa nếp đặc sản Tú Lệ và một số giống lúa nếp đặc sản khác. Nghiên cứu mức độ biến đổi di truyền của giống Tú Lệ từ các vùng khác nhau của Tỉnh Yên Bái.
  • Nghiên cứu đặc điểm phân tử của giống Tú Lệ và một số giống lúa nếp đặc sản phục vụ việc đánh giá các dòng mới chọn và nhận biết giống nguyên thủy.
  • Tạo các dòng thuần từ một số dòng nếp Tú Lệ bằng nuôi cấy bao phấn.
  • Chọn các đột biến tự nhiên hoặc soma về chịu hạn và năng suất ở nếp Tú lệ.
  • Kiểm tra đánh giá các dòng tạo ra bằng các phương pháp sinh lý, sinh hóa và sinh học phân tử.
  • Nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của các dòng chọn lọc.
  • Bước đầu thử nghiệm các dòng tạo ra trên địa bàn sản xuất.
Kết quả đạt được:
Sau hai năm thực hiện, đề tài đã hoàn thành tốt các nội dung nghiên cứu và đạt được kết quả như sau:
  1. Đã thu thập 17 mẫu lúa nếp Tú Lệ và 8 mẫu nếp đặc sản khác (nếp Cái hoa vàng, nếp Hương, nếp Cái, nếp Hoa vàng,  nếp Cái nương, nếp Nương thơm, nếp Đập và nếp Cẩm) tổng cộng là 25 mẫu (đăng ký từ 10-20 mẫu).
Đã tập trung nghiên cứu một số đặc điểm chất lượng và nông sinh học của các mẫu nếp Tú Lệ thu được. Kết quả nghiên cứu về độ bền gel, nhiệt độ hóa hồ và hàm lượng protein cho thấy nếp Tú Lệ thu từ các địa phương khác nhau đều mềm, nhiệt độ hóa hồ thấp (6,17 đến 7,0) và hàm lượng protein khá (9,19 đến 10,04).
Kết quả nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học đã xác định được hai dòng nếp Tú Lệ TL13 và TL15 có độ thuần cao, chiều cao cây thấp, tỷ lệ hạt chắc cao, thời gian sinh trưởng ngắn. Hai dòng này có thể phát triển thành giống trồng hai vụ. 14 dòng trong đó có cả các dòng bà con nông dân đã phục tráng bằng cách chọn cá thể (TL10 và TL14) đều chưa thuần, thời gian trổ không tập trung, chiều cao cây không đồng đều. Đặc biệt dòng TL10 được xem như dòng gần nguyên thủy (được chọn lọc và trồng trên vùng ruộng đặc trưng của nếp đặc sản Tú Lệ) mức biến động cũng còn khá cao.
Từ kết quả nghiên cứu nhận được có thể chọn các dòng TL13 và TL15 để phát triển giống trồng 2 vụ và dòng TL9 làm nguyên liệu cho phát triển giống. Dòng này có bông khá dài (22,1cm), tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt tương đối cao (tương ứng là 85.2% và 20,5 g).
  1. Đã phân tích mức độ biến đổi di truyền ở các dòng nếp Tú Lệ và 8 giống nếp đặc sản bằng các chỉ thị SSR liên quan đến chất lượng (hàm lượng amylose, độ bền gel, mùi thơm, chiều dài hạt). Kết quả nhận được là:
  • Đối với các gel liên quan đến hàm lượng amylose: Các dòng nếp Tú Lệ và 8 giống nếp đặc sản có sự khác nhau ở gen Wx. Dựa vào sự khác nhau này các dòng/giống nếp chia ra làm 3 nhóm chính: Nhóm I gồm 15 dòng Tú Lệ (từ 1 đến 12 và TL14, TL16, TL17), nếp Hương, nếp Cái và nếp Nương thơm, nhóm này có 1 alen với kích thước lớn nhất (khoảng 125 bp); nhóm II gồm TL13, TL15, nếp Cái hoa vàng và nếp Đập có 1 alen với kích thước trung bình (khoảng 122bp); hai giống nếp Cái nương và nếp Cẩm thuộc nhóm thứ III, có 1 alen với kích thước nhỏ nhất (khoảng 120bp). Tất cả các dòng Tú Lệ trồng 1 vụ bình thường có 1 alen kích thước lớn, hai dòng Tú Lệ trồng 2 vụ có 1 alen trung bình.
Với cặp mồi SBE 486 và 487, toàn bộ 17 mẫu Tú Lệ và 7 mẫu nếp khác có cùng một alen (khoảng 130bp), chỉ riêng nếp Đập (24) có alen với kích thước lớn hơn (khoảng 132 bp). Như vậy, có thể dùng mồi SBE để nhận biết giống nếp Đập này. Khi sử dụng mồi SSS 487 và 488 chỉ nhận được 1 alen giống nhau ở tất cả các mẫu nghiên cứu. Như vậy các mẫu lúa không có đa hình ở locus SSS này.
       Kết quả phân tích với cặp mồi G243A liên kết với độ bền gel cũng không thấy có sự khác nhau giữa các giống lúa nghiên cứu.
  • Đối với chỉ thị liên kết mùi thơm: Kết quả phân tích với hai cặp mồi liên quan đến mùi thơm cho thấy tất cả các dòng lúa Tú Lệ mang hai alen mùi thơm (1 của RG28 và 1 của RM223) và khác với các giống nếp Đập, nếp Cẩm, nếp Hương, nếp Cái và nếp Nương thơm. Như vậy, với hai cặp mồi RG28 và RM223 có thể phân biệt Tú Lệ với 5 giống nếp này.
  • Kết quả phân tích các dòng/giống nếp với 17 cặp mồi SSR nhận được: Có 8 trong số 17 cặp mồi SSR cho đa hình ở các giống lúa nghiên cứu trong đó hai cặp mồi RM238 và RM17 cho đa hình nhiều hơn cả. Hơn thế nữa, mồi RM238 cho phép phân biệt các dòng Tú Lệ với các giống nếp Hoa vàng, nếp Cái hoa vàng, nếp Đập, nếp Cái nương, nếp Nương thơm và nếp Cẩm. Cặp mồi RM17 có thể phân biệt các dòng Tú Lệ với các giống nếp Cái nương, nếp Nương thơm, nếp Đập và nếp Cẩm. Ngoài ra nếp Tú Lệ còn có thể phân biệt với các giống nếp Hương và nếp Cái  bằng cặp mồi RM72, với nếp Nương và nếp Đập bằng cặp mồi RM252 và với nếp Đập bằng hai cặp mồi RM19 và RM234. Các cặp mồi RM16, RM19 và RM238 còn cho phép phân biệt các dòng Tú Lệ trồng một vụ và hai vụ. Các kết quả này có thể sử dụng để nhận biết giống Tú lệ một cách chuẩn xác và phân biệt dòng Tú lệ một vụ với dòng hai vụ.
+  Kết quả phân tích tổng thể mối quan hệ di truyền giữa các giống lúa nếp nghiên cứu cho thấy rất rõ các dòng lúa Tú Lệ nghiên cứu có độ tương đồng cao và có sự khác biệt hẳn với các giống nếp khác. Các giống nếp còn lại có mức độ tương đồng thấp chứng tỏ sự đa dạng của các giống này.
+  Từ những kết quả nhận được cũng cho thấy một số đặc điểm phân tử nổi bật của nếp Tú Lệ. Nếp Tú Lệ một vụ và hai vụ có thể phân biệt bằng gen Wx và chỉ thị RM238. Các dòng Tú Lệ có thể phân biệt với nếp Cái nương và nếp Cẩm bằng gen Wx, với nếp Đập bằng gen SBE, với nếp Cái nương, nếp Nương thơm, nếp Đập và nếp Cẩm bằng chỉ thị RM17 và với nếp Hoa vàng,  nếp Cái hoa vàng, nếp Cái nương, nếp Nương thơm, nếp Đập và nếp Cẩm bằng chỉ thị RM238. Ngoài ra , với hai chỉ thị RG28 và RM223 có thể phân biệt Tú Lệ với 5 giống nếp: Nếp Đập, nếp Cẩm, nếp Nương, nếp Cái và nếp Nương thơm (như phân tích ở trên).
  1. Đã chọn 5 chỉ thị (gen Wx, gen SBE, chỉ thị RM17, RM72, RM238) cho phép phân biệt rõ ràng các dòng Tú Lệ 1 vụ và 2 vụ, các dòng Tú Lệ với một số giống nếp khác.
  2. Đã tạo được 45 dòng đơn bội kép từ nuôi cấy bao phấn giống nếp Tú Lệ.
  3. Đánh giá đặc điểm sinh hóa một số dòng Tú Lệ chọn lọc.
  4. Đánh giá phân tử các dòng Tú Lệ nhận được từ nuôi cấy bao phấn bằng một số gen chỉ thị liên quan đến chất lượng gạo. Kết quả cho thấy các dòng nhận được từ nuôi cấy bao phấn chỉ có biến đổi ở gen Wx liên quan đến hàm lượng amylose. Như vậy các dòng nhận được từ nuôi cấy bao phấn không có biến động đáng kể ở các locus kiểm tra tình trạng chất lượng. Những dòng này sẽ được tiếp tục duy trì để xác định độ thuần, chỉ tiêu nông sinh học và phân tích đặc tính sinh lý, sinh hóa nhằm chọn ra dòng có ưu tú để phát triển giống năng suất và chất lượng.
  5. Bước đầu nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học của các dòng nếp Tú Lệ nhận được từ nuôi cấy bao phấn trong điều kiện nhà lưới. Đã chọn được 9 dòng có triển vọng phát triển thành giống năng suất, chất lượng ổn định và thấp cây.
  6. Bước đầu đánh giá đặc điểm sinh hóa liên quan đến chất lượng (protein và độ bền thể gen) của một số dòng chọn lọc. Kết quả cho thấy 9 dòng nhận được từ nuôi cấy bao phấn đều có chất lượng tương đương (độ mềm) hoặc hơn (hàm lượng protein) các dòng đại diện thu thập từ nguồn khác nhau. Các kết quả nghiên cứu phân tử và đặc điểm nông sinh học đều cho thấy các dòng này có độ thuần cao, chứng tỏ đây là các dòng tái sinh từ hạt phấn và được tự lưỡng bội hóa.
Tóm lại, đề tài đã tiến hành nuôi cấy 8640 bao phấn, kết quả tạo được 684 mô sẹo cấy sang môi trường tái sinh cây, có 39 dòng mô sẹo tái sinh cây xanh. Kết quả thu được 67 dòng cây xanh sống sót tại nhà lưới trong đó có 45 dòng hữu thụ hạt chiếm tỷ lệ 67,16%, còn lại là 22 dòng đơn bội bất thụ hạt.
Kết quả phân tích phân tử với 45 dòng hữu thụ hạt cho thấy chỉ có gen Wx quyết định hàm lượng amylose cho 2 alen, alen đa hình nằm ở dòng số 40 và 41. Như vậy là các dòng nhận được từ nuôi cấy bao phấn không có biến động đáng kể ở các locus kiểm tra tính trạng chất lượng. Những dòng này sẽ được tiếp tục duy trì để xác định độ thuần, chỉ tiêu nông sinh học và phân tích đặc tính sinh lý, sinh hóa nhằm chọn ra dòng có ưu điểm về năng suất và chất lượng.
Kết quả đào tạo:
Đã đào tạo 01 thạc sỹ và 02 cử nhân.
Sản phẩm khoa học:
  • Báo cáo phân tích kết quả đề tài.
  • Thu thập các giống nếp đặc sản: 25 giống
  • Dòng lúa năng suất ổn định, chất lượng đặc sản: 1 dòng (TL9)
  • Dòng lúa chuẩn làm vật liệu nghiên cứu phát triển giống: 9 dòng (từ nuôi cấy bao phấn)
  • Dòng lúa có phổ thích nghi rộng: 2 dòng (TL13, TL15)
  • Chỉ thị nhận biết giống đặc sản: 5
Công trình công bố:
Đã công bố 02 bài báo ở Tạp chí Công nghệ sinh học và Tạp chí Sinh học
 

Facebook Comments Box

X
Hãy điền tên đăng nhập ở Nông nghiệp hữu cơ của bạn.
Điền mật khẩu đi kèm với tên đăng nhập.
Đang nạp