Sử dụng nguồn gen hoang dại trong chọn tạo giống cây trồng (1)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Khoa Công nghệ sinh học

Sử dụng ngu ồn gen hoang d ại trong ch ọn t ạo gi ống
lúa

GVHD:
NSVTH: Nhóm 1

Hà Nội – Tháng 2/2016

1


*

Hoa hồng dại (ảnh trái) và Hoa hồng ngày nay ( ảnh phải)

3


Các loại rau cải từ cây mù tạc hoang dại

4


Nội dung

I. Giới thiệu chung

II. Sử dụng nguồn gen trong chọn giống lúa

III. Kết luận và thảo luận

5


I. Giới thiệu chung

1. Nguồn gốc

Siêu lục địa Gondwanaland
Tổ tiên chung

Nam và Đông Nam Á

Lúa dại đa niên

Lúa dại hàng niên

Lúa trồng

O.nivara

O.longistaminata

O.breviligulata

O.Sativa

O. Sativa

Indica

Japonica

Ôn đới

O.rufipogon

Tây Phi Châu

O.glaberrima

Nhiệt đới

Sơ đồ tượng trưng cho tiến trình chuyên biệt của hai loại lúa trồng thế giới (Khush, 1997 )

6


I. Giới thiệu chung

1. Nguồn gốc

Lúa dại ngày càng được các nhà chọn tạo giống quan tâm bởi các đặc tính quý giá của chúng.

Một số đặc điểm của lúa dại

Cho năng suất

Có tính chống

Tồn tại nhiều

ổn định

chịu tốt

gen quý
7


I. Giới thiệu chung

2. Bảo tồn nguồn gen
cây lúa

Cây lúa là cây trồng có nguồn gen phong phú

Indica:
45.000-56.000 gen
Là nguồn vật liệu khởi
đầu quan trọng để lai
tạo ra các giống lúa
Japonica:

mới

32.000-50.000 gen
8

II. Sử dụng nguồn gen trong chọn giống

1. Tăng năng suất

2. Tăng sức chống chịu

3. Nâng cao chất lượng

9


1. Tăng năng suất

 Năng suất lúa luôn là mục tiêu được quan tâm hàng đầu khi chọn giống.
 Năng suất lúa = (số lượng/số đơn vị)x(số hạt/bông)x(tỉ lệ hạt chắc/trọng lượng hạt)

10


 Năm 1944: Norman Borlaug đã thành công trong việc cải
tiến giống lúa mì lùn hoang dại (một giống lúa mì có khả
năng phòng ngừa saau bệnh tốt) khắc phục nhược điểm dễ
gãy khi trổ bông của giống lúa mì cao và đặc biệt cho sản
lượng cao vượt trội.
Lúa hoang thân cao x Lúa thân thấp
. Lúa hoang Oryza rufipogon (hình trái) và lúa canh tác (O. sativa) (hình phải). Lúa canh
tác cổ truyền, cao ít hạt (bên trái) và lúa cải thiện IR lùn nhiều hạt (bên phải)

Lúa bán lùn



Nhờ cuộc Cách mạng xanh từ năm 1960 đến 1990, sản lượng nông nghiệp trên thế giới đã tăng gấp đôi và cứu sống khoảng 1
tỷ người ở những nước đang phát triển khỏi nguy cơ chết đói.

11


Tạo giống lúa thơm đột biến Bamasti.

Năm 2002, Tp Hồ Chí Minh triển khai giống lúa gốc Bamasti của
Pakistan,
tuy nhiên kết quả thu được năng suất rất thấp 2 – 3 tấn/ha,
thường chỉ gieo được 1 vụ/năm, cây cao từ 1,5 – 1,6m.
Sau khi gây đột biến phóng xạ và chọn lọc đến nay đã đạt đến thế hệ M8
là dòng thuần chủng cho hạt gạo dài thon, cơm dẻo thơm mùi thơm của
giống Bamasti, năng suất tăng từ 2 – 2,5 lần.



12


2. Tăng sức chống chịu
2.1: Chống chịu điều kiện ngoại cảnh
2.1.1: Tạo giống lúa chịu mặn
Các nhà khoa học đã tìm ra gen sơ khai giúp tạo ra lúa mì chịu mặn.
- Gen Nax1 và Nax2 được phát hiện từ lúa mì hoang dại có tên Triticum

monococcum, hoạt động bằng cách thải muối ra khỏi cây qua lá và rễ.
- Giống này sau đó đã được lai với một loại lúa mì cứng cách đây khoảng
35 năm tạo nên giống lúa mì trắng chịu mặn tương đối.

13


2.1.2: Tạo giống lúa chịu hạn
- Giống lúa có tên Kinandang Patong được tìm thấy ở Nhật Bản năm 2012 có các
đặc tính như: rễ sâu, đâm thẳng xuống dưới, len sâu trong đất khô tới chỗ có
nước. Những đặc điểm đó trái với hệ thống rễ nông và mọc xiên của những giống
lúa điển hình trên các cánh đồng ngập nước.
- Hiện nay giống lúa này đang được đưa vào trồng trên nhiều quốc gia.

14


Click icon to add picture

2.2: Chống sâu bệnh
2.2.1: Bệnh bạc lá

 Nguyên nhân: do vi khuẩn Xanthomonas Oryzae gây
nên.

 Bệnh thường lây lan và gây hại mạnh sau các trận mưa
bão.

 Phương pháp ngăn chặn: chưa có thuốc triệt để. Tạo ra
các giống lúa có khả năng chống chịu bệnh là biện pháp

hữu hiệu nhất cả về kinh tế và môi trường.

 Tình trạng nghiên cứu: hiện nay đã phát hiện được
khoảng tren 30 loại gen kháng bệnh bạc lá được phát hiện
ở cả lúa trồng và lúa dại từ Xa1 đến Xa29, trong đó có 21
gen trội và 9 gen lặn.

15


Kết quả: 29 dòng cây lai xoma mang hình thái bi ểu hi ện
giống cả bố và mẹ. Trong đó có 2 dòng biểu hiện tính
kháng cao và 8 dòng biểu hiện tính kháng v ừa
16


Click icon to add picture

2.2.2: Bệnh đạo ôn
Tuy nhiên giống lúa này khi lai cho chất lượng hạt gạo kém gọi
là gen Pi21.
Lúa mang QTL Pi21 x Giống chất lượng cao => Tìm được 1
gen Pi21 kháng Nguyên nhân: do nấm Pyricularia Oryzae gây
ra
Là một trong những loại dịch hại nguy hiểm đối với cây lúa.
Bệnh lan truyền bằng bào tử trong không khí.
Người ta đã tìm được gen kháng bệnh này trong lúa hoang dại
ở Nhật Bản. bệnh và không ảnh hưởng đến chất lượng gạo.








17


 Phương pháp: dùng chỉ thị phân tử.

 Kết quả đạt được:
• Xác định được 2 gen Pi1 và Pi5 có khả năng kháng gen cao và rộng
• Quy tụ được 2 gen Pi1 và Pi5 vào dòng lúa DT7.
18


3. Nâng cao chất lượng
Tạo giống lúa gạo vàng

 Khái niệm: Gạo vàng là loại gạo được biến đổi gen nhằm tạo ra nhiều tiền tố Vitamin
A (β-Carotene) cho người dùng.

 Là một khám phá mới của công nghệ sinh học thế kỷ XXI.
 Chứa một lượng lớn Vitamin A và một lượng lớn chất sắt.
Gồm 2 giống:
• GR1: được tạo ra khi chuyển gen sinh tiền tố vitamin A từ cây hoa thủy tiên vào giống
lúa thuần của Ấn Độ.

•

GR2: cải tiến từ giống GR1 bằng cách thay gen từ cây hoa thủy tiên bằng gen từ cây
bắp.

19


Quy trình chuyển gen tạo giống gạo vàng

Tách chiết gen psy và gen lyc từ cây pafodil

Tách chiết gen crtl từ vi khuẩn đất

hoặc từ cây ngô

Erwwinia uredovora

Chuyển gen vào plasmid pCaCar

Chuyển gen vào plasmid pFun3

Chuẩn bị hạt giống Taipei 309, IR64 và MTL250
(Indica)

Chọn hạt có phôi tốt

Chuyển gen plasmid vào A.tumefactien

Nuôi cấy A.tumefactien trên đĩa thạch có chứa mầm tái sinh từ phôi

Nuôi cấy mô tái sinh từ hạt phôi hạt lúa

Nuôi tăng sinh và tái tạo cây con từ mầm tái sinh đã chuyển gen

Trồng lúa chuyển gen và cho lai với giống lúa địa phương

Trồng đại trà và thu sản phẩm

20


III. Kết luận
Các đề tài nghiên cứu khoa học trong trong việc ứng dụng công nghệ sinh học để chọn tạo giống cây trồng
từ cây hoang dại đã thu được những thành tựu nổi bật như:
Trên thế giới: nghiên cứu và mở rộng sản xuất thành công 340 giống cây trồng mới bắt nguồn từ cây
hoang
dại trong số 119 giống lúa, 31 giống ngô, 28 giống đậu đỏ, 17 giống rau,…
Việt Nam: dùng chỉ thị phân tử tạo thành công 7 giống lúa chịu hạn, 4 giống kháng rầy nâu, 2 giống
lúaỞthơm
chất lượng cao. Việc áp dụng phương pháp chuyển gen còn nhiều hạn chế, tuy nhiên một số
giống ngô chuyển gen đưa từ viện nghiên cứu Quốc tế đã và đang được thử nghiệm

21


Tài liệu tham khảo

* Smith, Bruce D. The Emergence of Agriculture. Scientific American Library, A Division of HPHLP, New York, 1998.
* />sĩ Trần Văn Đạt, 2005. Sản xuất lúa gạo trên thế giới: Hiện trạng và khuynh hướng phát triển trong thế kỷ 21. NXB
* Tiến
Nông Nghiệp, Hà Nội, 502 tr.

Nguyễn Văn Ngưu: Thư Ký Điều Hành, Ủy Ban Lúa Gạo Quốc tế,FAO, Rome, Italy, Sản Xuất Lúa Gạo Trong Thế
* T.S.
Kỷ 21: Thử Thách, Cơ Hội Kỹ Thuật và Chính Sách
* />
22


*23
23